钢管落地脚手架计算1.docx

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钢管落地脚手架计算1

钢管落地脚手架计算书

酒泉东方明都4地块工程；属于框架结构;地上32层;地下2层；建筑高度：

95.85m；标准层层高：

2.90m；总建筑面积：

111810.85平方米；总工期：

610天；施工单位：

甘肃省第八建筑工程公司。

本工程由酒泉东方大明房地产有限责任公司投资建设，北京建工设计研究院设计，天水核工业勘察院地质勘察，浙江永安工程监理咨询有限公司监理，甘肃省第八建筑工程公司组织施工；由王筱军担任项目经理，李树明担任技术负责人。

扣件式钢管落地脚手架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）等编制。

一、参数信息:

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为23.2米，立杆采用单立管；

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1.5米，立杆的横距为1.05米，大小横杆的步距为1.45米；

内排架距离墙长度为0.15米；

小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为2根；

脚手架沿墙纵向长度为150米；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数为0.80；

连墙件采用两步三跨，竖向间距2.9米，水平间距4.5米，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

2.活荷载参数

施工均布活荷载标准值:

2.000kN/m2；脚手架用途:

装修脚手架；

同时施工层数:

2层；

3.风荷载参数

本工程地处甘肃省酒泉市，基本风压为0.55kN/m2；

风荷载高度变化系数μz为1.00，风荷载体型系数μs为0.55；

脚手架计算中考虑风荷载作用

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m2）:

0.1426；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.140；

安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

4；

脚手板类别:

竹串片脚手板；栏杆挡板类别:

栏杆、竹串片脚手板挡板；

每米脚手架钢管自重标准值（kN/m2）:

0.038；

5.地基参数

地基土类型:

岩石；地基承载力标准值（kpa）:

200.00；

立杆基础底面面积（m2）:

0.25；地基承载力调整系数:

1.00。

二、小横杆的计算:

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

小横杆的自重标准值:

P1=0.038kN/m；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.35×1.5/3=0.175kN/m；

活荷载标准值:

Q=2×1.5/3=1kN/m；

荷载的计算值:

q=1.2×0.038+1.2×0.175+1.4×1=1.656kN/m；

小横杆计算简图

2.强度计算

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，

计算公式如下:

最大弯矩Mqmax=1.656×1.052/8=0.228kN.m；

最大应力计算值σ=Mqmax/W=44.927N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=44.927N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度计算:

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度

荷载标准值q=0.038+0.175+1=1.213kN/m；

最大挠度V=5.0×1.213×10504/（384×2.06×105×121900）=0.765mm；

小横杆的最大挠度0.765mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm，满足要求！

三、大横杆的计算:

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

1.荷载值计算

小横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.05=0.04kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.35×1.05×1.5/3=0.184kN；

活荷载标准值:

Q=2×1.05×1.5/3=1.05kN；

荷载的设计值:

P=（1.2×0.04+1.2×0.184+1.4×1.05）/2=0.869kN；

大横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。

均布荷载最大弯矩计算:

M1max=0.08×0.038×1.5×1.5=0.007kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

集中荷载最大弯矩计算:

M2max=0.267×0.869×1.5=0.348kN.m；

M=M1max+M2max=0.007+0.348=0.355kN.m

最大应力计算值σ=0.355×106/5080=69.906N/mm2；

大横杆的最大应力计算值σ=69.906N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和,单位:

mm

均布荷载最大挠度计算公式如下:

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

Vmax=0.677×0.038×15004/（100×2.06×105×121900）=0.052mm；

集中荷载最大挠度计算公式如下:

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

小横杆传递荷载P=（0.04+0.184+1.05）/2=0.637kN

V=1.883×0.637×15003/（100×2.06×105×121900）=1.612mm；

最大挠度和：

V=Vmax+Vpmax=0.052+1.612=1.665mm；

大横杆的最大挠度1.665mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150=10与10mm，满足要求！

四、扣件抗滑力的计算:

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取6.40kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

小横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.05×2/2=0.04kN；

大横杆的自重标准值:

P2=0.038×1.5=0.058kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.35×1.05×1.5/2=0.276kN；

活荷载标准值:

Q=2×1.05×1.5/2=1.575kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.04+0.058+0.276）+1.4×1.575=2.653kN；

R<6.40kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

五、脚手架立杆荷载计算:

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

静荷载标准值包括以下内容：

（1）每米立杆承受的结构自重标准值（kN），为0.1426

NG1=[0.1426+（1.05×2/2）×0.038/1.45]×23.20=3.953；

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；采用竹串片脚手板，标准值为0.35

NG2=0.35×4×1.5×（1.05+0.1）/2=1.26kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；采用栏杆、竹串片脚手板挡板，标准值为0.14

NG3=0.14×4×1.5/2=0.42kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.5×23.2=0.174kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.807kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。

经计算得到，活荷载标准值

NQ=2×1.05×1.5×2/2=3.15kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

其中Wo--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

Wo=0.55kN/m2；

Uz--风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

Uz=1；

Us--风荷载体型系数：

取值为0.552；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.55×1×0.552=0.213kN/m2；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ=1.2×5.807+1.4×3.15=11.379kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×5.807+0.85×1.4×3.15=10.717kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.213×1.5×

1.452/10=0.08kN.m；

六、立杆的稳定性计算:

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

立杆的轴向压力设计值：

N=11.379kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

k=1.155；当验算杆件长细比时，取块1.0；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.5；

计算长度,由公式lo=k×μ×h确定：

l0=2.512m；

长细比Lo/i=159；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到：

φ=0.277；

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

σ=11379/（0.277×489）=84.006N/mm2；

立杆稳定性计算σ=84.006N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

立杆的轴心压力设计值：

N=10.717kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.5；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=2.512m；

长细比:

L0/i=159；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到：

φ=0.277

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

σ=10717.428/（0.277×489）+79757.959/5080=94.823N/mm2；

立杆稳定性计算σ=94.823N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

七、最大搭设高度的计算:

按《规范》5.3.6条不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

构配件自重标准值产生的轴向力NG2K（kN）计算公式为：

NG2K=NG2+NG3+NG4=1.854kN；

活荷载标准值：

NQ=3.15kN；

每米立杆承受的结构自重标准值：

Gk=0.143kN/m；

Hs=[0.277×4.89×10-4×205×103-（1.2×1.854

+1.4×3.15）]/（1.2×0.143）=123.499m；

按《规范》5.3.6条脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

[H]=123.499/（1+0.001×123.499）=109.923m；

[H]=109.923和50比较取较小值。

经计算得到，脚手架搭设高度限值[H]=50m。

脚手架单立杆搭设高度为23.2m，小于[H]，满足要求！

按《规范》5.3.6条考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

构配件自重标准值产生的轴向力NG2K（kN）计算公式为：

NG2K=NG2+NG3+NG4=1.854kN；

活荷载标准值：

NQ=3.15kN；

每米立杆承受的结构自重标准值：

Gk=0.143kN/m；

计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩：

Mwk=Mw/（1.4×0.85）=0.08/（1.4×0.85）=0.067kN.m；

Hs=（0.277×4.89×10-4×205×103-（1.2×1.854+0.85×1.4×（3.15+0.277×4.89×100×0.067/5.08）））/（1.2×0.143）=114.936m；

按《规范》5.3.6条脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

[H]=114.936/（1+0.001×114.936）=103.088m；

[H]=103.088和50比较取较小值。

经计算得到，脚手架搭设高度限值[H]=50m。

脚手架单立杆搭设高度为23.2m，小于[H]，满足要求！

八、连墙件的计算:

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

Nl=Nlw+N0

风荷载标准值Wk=0.213kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=13.05m2；

按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）,N0=5.000kN；

风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），按照下式计算：

Nlw=1.4×Wk×Aw=3.883kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=8.883kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf=φ·A·[f]

其中φ--轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比l0/i=150/15.8的结果查表得到φ=0.976，l为内排架距离墙的长度；

又：

A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.976×4.89×10-4×205×103=97.839kN；

Nl=8.883

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=8.883小于双扣件的抗滑力12.8kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

九、立杆的地基承载力计算:

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p≤fg

地基承载力设计值:

fg=fgk×kc=200kpa；

其中，地基承载力标准值：

fgk=200kpa；

脚手架地基承载力调整系数：

kc=1；

立杆基础底面的平均压力：

p=N/A=42.87kpa；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=10.717kN；

基础底面面积：

A=0.25m2。

p=42.87≤fg=200kpa。

地基承载力满足要求！

十、脚手架配件数量匡算:

扣件式钢管脚手架的杆件配备数量需要一定的富余量，以适应构架时变化需要，

因此按匡算方式来计算；根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算：

L--长杆总长度（m）；N1--小横杆数（根）；

N2--直角扣件数（个）；N3--对接扣件数（个）；

N4--旋转扣件数（个）；S--脚手板面积（m2）；

n--立杆总数（根）n=202；H--搭设高度（m）H=23.2；

h--步距（m）h=1.45；la--立杆纵距（m）la=1.5；

lb--立杆横距（m）lb=1.05；

长杆总长度（m）L=1.1×23.20×（202+1.50×202/1.45-2×1.50/1.45）=10435.04；

小横杆数（根）N1=1.1×（23.20/1.45×1/2+1）×202=2000；

直角扣件数（个）N2=2.2×（23.20/1.45+1）×202=7555；

对接扣件数（个）N3=10435.04/6.00=1740；

旋转扣件数（个）N4=0.3×10435.04/6.00=522；

脚手板面积（m2）S=1.1×（202-2）×1.50/1.05=314.29。

根据以上公式计算得长杆总长10435.04m；小横杆2000根；直角扣件7555个；对接扣件1740个；旋转扣件522个；脚手板314.29m2。