组合扣件式钢管脚手架设计计算书.docx

1、组合扣件式钢管脚手架设计计算书组合扣件式(落地+拉吊卸荷)钢管脚手架设计计算书1.计算参数设定（1）脚手架基本参数建筑物最大标高+77.10m，脚手架起搭标高为+15.35m,脚手架最大标高+78.60m，采用单管落地+拉吊卸荷的搭设形式，设4个拉吊段分别是+35.35+46.15m,+46.15+56.95m,+56.95+67.75m,+67.75+78.60m。拉吊卸荷采用14mm钢丝绳1.50m,吊环20mm。脚手架采用483.0钢管，内立杆离墙0.20m；立杆步距h=1.80m，立杆纵距La=1.50m，立杆横距0.70m；纵向水平杆在上，横向水平杆上设有1根纵向水平杆；连墙件按2步

2、2跨布置，脚手架满铺冲压钢脚手板。脚手架不完全卸荷采用：立杆向下传递20%荷载。（2）钢管截面特征 钢管483.0mm，截面积A=424mm2，惯性矩I=107800mm4，截面模量W=4490mm3，回转半径i=15.9mm，每米长质量0.0326kN/m，Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm2，弹性模量E=206000N/mm2。（3）荷载标准值1）永久荷载标准值每米立杆承受的结构自重标准值为0.1069kN/m采用冲压钢脚手板,自重标准值为0.07kN/m2栏杆与挡板采用栏杆、冲压钢脚手板挡板,自重标准值为0.16kN/m，脚手架上吊挂的安全设施（安全网）自重标准值为0

3、.010kN/m22）施工均布活荷载标准值装修脚手架为2.00kN/m2 ,结构脚手架为3.00kN/m2 3）风荷载风压高度变化系数z=1.23；地面粗糙度按B类挡风系数 =0.80 ,背靠建筑物按敞开、框架和开洞墙计算，则脚手架风荷载体型系数s=1.3 =1.30.80=1.04,工程位于广东省广州市,基本风压0=0.35kN/m22.纵向水平杆验算（1）荷载计算钢管自重GK1=0.0326kN/m；脚手板自重GK2=0.070.35=0.02kN/m；施工活荷载QK=3.000.35=1.05kN/m；作用于纵向水平杆上线荷载标准值永久荷载：q1=1.2(0.0326+0.02)=0.0

4、6kN/m,施工活荷载：q2=1.41.05=1.47kN/m（2）纵向水平杆受力计算每根钢管长约6.00m，按四跨连续梁计算,L=1.50m。1） 抗弯强度验算弯矩系数KM1=-0.107,M1=KM1q1L2=-0.1070.061.502=-0.01kNm弯矩系数KM2=-0.121,M2=KM2q2L2=-0.1211.471.502=-0.40kNmMmax=M1+M2=0.01+0.40=0.41kNm,=Mmax/W=0.41106/4490=91.31kNm纵向杆的抗弯强度=91.31N/mm2f=205N/mm2,满足要求。2） 挠度验算挠度系数K1=0.632,1=K1q1

5、L4/(100EI)=0.632(0.06/1.2)(1500)4/(100EI)=0.07mm挠度系数K2=0.967,2=K2q2L4/(100EI)=0.967(1.47/1.4)(1500)4/(100EI)=2.31mmmax=1+2=0.07+2.31=2.38mm纵向杆的max=2.38mm=L/150=10mm与10mm,满足要求。3）最大支座反力Rq1=1.1430.061.50=0.10kN,Rq2=1.2231.471.50=2.70kN,Rmax=Rq1+Rq2=0.10+2.70=2.80kN3.横向水平杆验算（1）荷载计算钢管自重gk1=0.0326kN/m中间纵向

6、水平杆传递支座反力R中=Rmax=2.80kN,旁边纵向水平杆传递支座反力R边=Rmax/2=1.40kN（2）横向水平杆受力计算按单跨简支梁计算，跨度为：L=0.70m1)抗弯强度验算Mmax=qL2/8R中L/4=0.03260.700.70/82.800.70/4=490000Nmm=0.49kNm=Mmax/W=490000/4490=109.13N/mm2横向水平杆的抗弯强度=109.13N/mm2f=205N/mm2,满足要求。2）挠度验算集中荷载产生的挠度为:1=Pl3/(48EI)=28007003/(48EI)=0.90mm均布荷载产生的挠度为:2=5qL4/384EI=50

7、.03267004/(384EI)=0mmmax=12 =0.90+0=0.90mm横向水平杆的max=0.90mm=L/150=4.67mm与10mm,满足要求。4.横向水平杆与立杆的连接扣件抗滑验算 R=R中Gk1L/2=2.800.03260.35=2.81kN横向水平杆与立杆连接扣件R=2.81kNRc=8.0kN(Rc为扣件抗滑承载力设计值),满足要求。5.立杆容许长细比验算计算长度附加系数k=1.0；考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数=1.50立杆步距h=1.80m；立杆计算长度Lo=kh=1.01.501.80=2.70m=2700mm长细比=Lo/i=2700/15.9=

8、169.81 立杆长细比=169.81210,满足要求。轴心受压稳定性系数Lo=kh=1.1551.501.80=3.12m=3119mm=Lo/i=3119/15.9=196，查得=0.188。6.落地段立杆计算净高度20.00m, 落地段计算高度为20.00m, 脚手板铺9层。(1）荷载计算1)脚手架结构自重：NGlk=gkH=0.106920.00=2.14kN2)构配件自重： NG2k=0.33+2.16+0.30=2.79kN其中：脚手板重量：91.500.350.07=0.33kN栏杆、挡脚板重量：91.500.16=2.16kN安全网重量：20.001.500.010=0.30k

9、N3)活荷包括：a.施工荷载按2层作业计算（其中1层为结构施工，1层装修施工）得：NQk=1.500.70/2(3.00+2.00)=2.63kNb.风荷载标准值计算风荷载标准值k=1.231.040.35=0.45kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW=0.91.4Mwk=0.91.4kLah2/10=0.91.40.451.501.801.80/10=0.28kNm=280000N.mm(2）立杆稳定性验算 序号 各标高段 立杆作用力(不组合风荷载)上层立杆传递力验算作用力1+67.75+78.60m7.2607.262+56.95+67.75m7.257.260.20=1.457.

10、25+1.45=8.703+46.15+56.95m7.258.700.20=1.747.25+1.74=8.994+35.35+46.15m7.258.990.20=1.87.25+1.8=9.055落地段15.35+35.359.609.050.20=1.819.60+1.81=11.41序号 各标高段 立杆作用力（组合风荷载）上层立杆传递力验算作用力1+67.75+78.60m6.8906.892+56.95+67.75m6.886.890.20=1.386.88+1.38=8.263+46.15+56.95m6.888.260.20=1.656.88+1.65=8.534+35.35+

11、46.15m6.888.530.20=1.716.88+1.71=8.595落地段15.35+35.359.238.590.20=1.729.23+1.72=10.951)不组合风荷载时N=1.2(NGlk+ NG2k）1.4NQk=1.2(2.14+2.79)+1.42.63=9.60kN上层立杆传递作用力:N2=9.050.20=1.81,N=N1+N2=9.60+1.81=11.41kNN/（A）=11.411000/(0.188424)=143.14N/mm2 2)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+ NG2k）0.91.4NQk=1.2(2.14+2.79)+0.91.42.63=9

12、.23kN 上层立杆传递作用力:N2=8.590.20=1.72,N=N1+N2=9.23+1.72=10.95kNN/（A）MW/W=10.951000/(0.188424)280000/4490=199.73N/mm2 立杆稳定性为199.73N/mm2f=205N/mm2,满足要求。7.支撑支承面验算钢管立杆高配套底座200100mm,支承面为混凝土板（按C20考虑）支承板厚=100mm上部荷载为：F=10.95kN（1）支承面受冲切承载力验算s=2.00,ft=1.10N/mm2,h0=85mm,h=1.00 =0.4+1.2/s=1.00,pc,m=0N/mm2,um=2(200+8

13、5)+2(100+85)=940mm(0.7hft+0.25pc,m)umh0=(0.71.01.10+0.250)1.0094085=61.52kN受冲切承载力61.52kNF=10.95kN,满足要求。 (2)支承面局部受压承载力验算Ab=(0.20+20.10)(0.103)=0.12m2,Al=0.200.10=0.02m2l=(Ab/Al)0.5=2.45，fcc=0.859600=8160kN/m2，=0.75lfccAl=0.75281600.02=244.80kN 支承面局部受压承载力244.80kNF=10.95kN,满足要求。8.拉吊卸荷段立杆8.1+67.75+78.60

14、m,拉吊段净高度为10.85m,拉吊段计算高度为10.85m,拉吊段底标高为+67.75m,脚手板铺6层。（1）荷载计算1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.106910.85=1.16kN2)构配件自重：NG2k=0.22+1.44+0.16=1.82kN其中：脚手板重量：61.500.350.07=0.22kN 栏杆、挡脚板重量：61.500.16=1.44kN 安全网重量：10.851.500.010=0.16kN3)活荷载包括：a.施工荷载：NQk=1.500.70/2(3.00+2.00)=2.63kNb.风荷载标准值计算拉吊段底离地高度+67.75m,z=1.79;水平风荷载标

15、准值k=1.791.040.35=0.65kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:MW=0.91.4Mwk=0.91.4kLah2/10=0.91.40.651.501.801.80/10=0.40kNm=400000Nmm（2）立杆稳定性验算1)不组合风荷载时N1=1.2(NGlk+NG2k）1.4NQk=1.2(1.16+1.82)+1.42.63=7.26kNN/（ A）=7.261000/(0.188424)=91.08N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）0.91.4NQk=1.2(1.16+1.82)+0.91.42.63=6.89kNN/（ A）MW/W=

16、6.891000/(0.188424)400000/4490=175.52N/mm2立杆稳定性为175.52N/mm2f=205N/mm2,满足要求。8.2+56.95+67.75m,拉吊段净高度为10.80m,拉吊段计算高度为10.80m,拉吊段底标高为+56.95m,脚手板铺6层。（1）荷载计算1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.106910.80=1.15kN2)构配件自重：NG2k=0.22+1.44+0.16=1.82kN其中：脚手板重量：61.500.350.07=0.22kN 栏杆、挡脚板重量：61.500.16=1.44kN 安全网重量：10.801.500.010=0.

17、16kN3)活荷载包括：a.施工荷载：NQk=1.500.70/2(3.00+2.00)=2.63kNb.风荷载标准值计算拉吊段底离地高度+56.95m,z=1.71;水平风荷载标准值k=1.711.040.35=0.62kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:MW=0.91.4Mwk=0.91.4kLah2/10=0.91.40.621.501.801.80/10=0.38kNm=380000Nmm（2）立杆稳定性验算1)不组合风荷载时N1=1.2(NGlk+NG2k）1.4NQk=1.2(1.15+1.82)+1.42.63=7.25kN上层立杆传递作用力:N2=7.260.20=1.4

18、5,N=N1+N2=7.25+1.45=8.7kNN/（ A）=8.701000/(0.188424)=109.14N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）0.91.4NQk=1.2(1.15+1.82)+0.91.42.63=6.88kN上层立杆传递作用力:N2=6.890.20=1.38,N=N1+N2=6.88+1.38=8.26kNN/（ A）MW/W=8.261000/(0.188424)380000/4490=188.26N/mm2立杆稳定性为188.26N/mm2f=205N/mm2,满足要求。8.3+46.15+56.95m,拉吊段净高度为10.80m,拉吊

19、段计算高度为10.80m,拉吊段底标高为+46.15m,脚手板铺6层。（1）荷载计算1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.106910.80=1.15kN2)构配件自重：NG2k=0.22+1.44+0.16=1.82kN其中：脚手板重量：61.500.350.07=0.22kN 栏杆、挡脚板重量：61.500.16=1.44kN 安全网重量：10.801.500.010=0.16kN3)活荷载包括：a.施工荷载：NQk=1.500.70/2(3.00+2.00)=2.63kNb.风荷载标准值计算拉吊段底离地高度+46.15m,z=1.62;水平风荷载标准值k=1.621.040.35=0

20、.59kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:MW=0.91.4Mwk=0.91.4kLah2/10=0.91.40.591.501.801.80/10=0.36kNm=360000Nmm（2）立杆稳定性验算1)不组合风荷载时N1=1.2(NGlk+NG2k）1.4NQk=1.2(1.15+1.82)+1.42.63=7.25kN上层立杆传递作用力:N2=8.700.20=1.74,N=N1+N2=7.25+1.74=8.99kNN/（ A）=8.991000/(0.188424)=112.78N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）0.91.4NQk=1.2(1.15+

21、1.82)+0.91.42.63=6.88kN上层立杆传递作用力:N2=8.260.20=1.65,N=N1+N2=6.88+1.65=8.53kNN/（ A）MW/W=8.531000/(0.188424)360000/4490=187.19N/mm2立杆稳定性为187.19N/mm2f=205N/mm2,满足要求。8.4+35.35+46.15m,拉吊段净高度为10.80m,拉吊段计算高度为10.80m,拉吊段底标高为+35.35m,脚手板铺6层。（1）荷载计算1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.106910.80=1.15kN2)构配件自重：NG2k=0.22+1.44+0.16=

22、1.82kN其中：脚手板重量：61.500.350.07=0.22kN 栏杆、挡脚板重量：61.500.16=1.44kN 安全网重量：10.801.500.010=0.16kN3)活荷载包括：a.施工荷载：NQk=1.500.70/2(3.00+2.00)=2.63kNb.风荷载标准值计算拉吊段底离地高度+35.35m,z=1.52;水平风荷载标准值k=1.521.040.35=0.55kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:MW=0.91.4Mwk=0.91.4kLah2/10=0.91.40.551.501.801.80/10=0.34kNm=340000Nmm（2）立杆稳定性验算1)

23、不组合风荷载时N1=1.2(NGlk+NG2k）1.4NQk=1.2(1.15+1.82)+1.42.63=7.25kN上层立杆传递作用力:N2=8.990.20=1.8,N=N1+N2=7.25+1.8=9.05kNN/（ A）=9.051000/(0.188424)=113.53N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）0.91.4NQk=1.2(1.15+1.82)+0.91.42.63=6.88kN上层立杆传递作用力:N2=8.530.20=1.71,N=N1+N2=6.88+1.71=8.59kNN/（ A）MW/W=8.591000/(0.188424)34000

24、0/4490=183.49N/mm2立杆稳定性为183.49N/mm2f=205N/mm2,满足要求。9.钢丝绳和吊环验算通过比较，以+35.35+46.15m拉吊段的钢丝绳受力最大，故以此进行钢丝绳和吊环验算。（1）钢丝绳验算h=3.45m,La=0.70m,离墙距离=0.20m,N=9.05kN钢丝绳采用=14mm,=0.85,K=6,K,=0.356,Ro=1570kN/mm2破断拉力总和F破=K,D2Ro=0.3561421570=109.55kN钢丝绳允许拉力P=F破/K=109.550.85/6.00=15.52kNToa=9.05(0.902+3.452)0.5/3.45=9.3

25、5kN,Tob=9.05(0.202+3.452)0.5/3.45=9.06kN。钢丝绳承受拉力Toa=9.35kNP=15.54kN,Tob=9.06kNP=15.54kN，钢丝绳强度满足要求。（2）吊环验算吊环采用20mm光面圆钢，As=3.14(20/2)2=314mm2，f=65N/mm2fAs=265314=40820N=40.82kN每个吊环承受的拉力为：N拉=Toa+Tob=9.35+9.06=18.41kN吊环允许拉力40.82kNN拉=18.41kN，满足要求。10.连墙件计算连墙件采用483.0钢管,截面积为424mm2；f=205N/mm2按每个结构层花排设置,连墙件按2

26、步2跨布置,脚手架最高78.60m连墙件轴向力设计值N1=N1WN0,其中:风压高度变化系数z=1.87(标高+78.60m),基本风压o=0.35kN/m2;挡风系数 =0.800,背靠建筑物按敞开、框架和开洞墙计算，则脚手架风荷载体型系数s=1.3 =1.30.800=1.040,风荷载标准值k,=1.871.0400.35=0.68kN/m2N1W = 1.4kA=1.40.6821.8021.50=10.28kN连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力,按双排脚手架,取No=3.00kNN1= NlWN0 =10.28+3.00=13.28kN(N18kN采用单扣件，8kNN116kN

27、采用双扣件)14 连墙件采用483.0钢管,双扣件连接满足要求。L0=0.20+0.10=0.30m=300mm,i=15.9mm,=L0/i=300/15.9=18.9, 1=0.949=N1/ 1A连墙件=13280/(0.949424)=33.00N/mm2连墙件稳定=33.00N/mm20.85f=174N/mm2,满足要求。11.计算结果脚手架起搭标高为+15.35m，分段脚手架最大标高+78.60m,采用单管落地+拉吊卸荷的搭设形式，从+15.35m开始设4个拉吊段分别是+35.35+46.15m,+46.15+56.95m,+56.95+67.75m,+67.75+78.60m。脚手架采用483.0钢管，内立杆离墙0.20m；立杆步距1.80m，立杆纵距1.50m，立杆横距0.70m；横向水平杆在下，横向水平杆上设有1根纵向水平杆；拉吊卸荷采用14mm钢丝绳1.50m,吊环20mm；连墙件按2步2跨布置，脚手架满铺冲压钢脚手板。