脚手架受力计算.docx

1、脚手架受力计算钢管脚手架的计算参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规（JGJ130-2001）。 计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为50.0米，20.0米以下采用双管立杆，20.0米以上采用单管立杆。 搭设尺寸为：立杆的纵距1.20米，立杆的横距1.05米，立杆的步距1.20米。 采用的钢管类型为 483.5，连墙件采用2步3跨，竖向间距2.40米，水平间距3.60米。 施工均布荷载为4.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设3层。 一、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

2、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=0.3001.200/3=0.120kN/m 活荷载标准值 Q=4.0001.200/3=1.600kN/m 荷载的计算值 q=1.20.038+1.20.120+1.41.600=2.430kN/m 2.抗弯强度计算 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: M=2.4301.0502/8=0.335kN.m=0.335106/5080.0=65.924N/mm2 小横杆的计算强度小于205.0N/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 计算公式如下: 荷

3、载标准值q=0.038+0.120+1.600=1.758kN/m 简支梁均布荷载作用下的最大挠度 V=5.01.7581050.04/(3842.06105121900.0)=1.108mm 小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求! 二、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。 用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。 1.荷载值计算 小横杆的自重标准值 P1=0.0381.050=0.040kN 脚手板的荷载标准值 P2=0.3001.0501.200/3=0.126kN 活荷载标准值 Q=4.

4、0001.0501.200/3=1.680kN 荷载的计算值 P=(1.20.040+1.20.126+1.41.680)/2=1.276kN 大横杆计算简图 2.抗弯强度计算 最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和 均布荷载最大弯矩计算公式如下: 集中荷载最大弯矩计算公式如下: M=0.08(1.20.038)1.2002+0.2671.2761.200=0.414kN.m =0.414106/5080.0=81.510N/mm2 大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 3.挠度计算 最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和 大

5、横杆自重均布荷载引起的最大挠度 V1=0.6770.0381200.004/(1002.060105121900.000)=0.02mm 集中荷载标准值P=0.040+0.126+1.680=1.846kN 集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度 V1=1.8831846.3201200.003/(1002.060105121900.000)=2.39mm 最大挠度和 V=V1+V2=2.414mm 大横杆的最大挠度小于1200.0/150与10mm,满足要求!来源三、扣件抗滑力的计算: 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5.2.5): R Rc 其中 Rc 扣件抗

6、滑承载力设计值,取8.0kN； R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 1.荷载值计算 横杆的自重标准值 P1=0.0381.200=0.046kN 脚手板的荷载标准值 P2=0.3001.0501.200/2=0.189kN 活荷载标准值 Q=4.0001.0501.200/2=2.520kN 荷载的计算值 R=1.20.046+1.20.189+1.42.520=3.810kN 单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! 当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN； 双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12

7、.0kN。 四、脚手架荷载标准值: 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容： (1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)；本例为0.1489 NG1 = 0.14950.000=7.445kN (2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用冲压钢脚手板，标准值为0.30 NG2 = 0.30031.200(1.050+0.300)/2=0.729kN (3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、冲压钢脚手板挡板，标准值为0.11 NG3 = 0.1101.2003/2=0.198kN (4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.0

8、05 NG4 = 0.0051.20050.000=0.300kN 经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 8.672kN。 活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，、外立杆按一纵距施工荷载总和的1/2取值。 经计算得到，活荷载标准值 NQ = 4.00021.2001.050/2=5.040kN 风荷载标准值应按照以下公式计算 其中 W0 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规(GB50009-2001)的规定采用：W0 = 0.350 Uz 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规(GB50009-2001)的规定采用：Uz = 0.840 Us 风荷载体

9、型系数：Us = 0.480 经计算得到，风荷载标准值Wk = 0.70.3500.8400.480 = 0.099kN/m2。 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 0.851.4NQ 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 风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式 MW = 0.851.4Wklah2/10 其中 Wk 风荷载基本风压标准值(kN/m2)； la 立杆的纵距 (m)； h 立杆的步距 (m)。来源:考试大-结构工程师考五、立杆的稳定性计算: 1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 其中 N 立杆的轴心压

10、力设计值，N=17.46kN； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.39； i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm； l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=2.08m； k 计算长度附加系数，取1.155； u 计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.50； A 立杆净截面面积，A=4.89cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 = 91.28 f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2； 不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 f,满足要求! 2.考虑

11、风荷载时,立杆的稳定性计算 其中 N 立杆的轴心压力设计值，N=16.40kN； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.39； i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm； l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=2.08m； k 计算长度附加系数，取1.155； u 计算长度系数，由脚手架的高度确定；u = 1.50 A 立杆净截面面积，A=4.89cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩)，W=5.08cm3； MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW = 0.020kN.m； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 = 89.

12、75 f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2； 考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 Nl，连墙件的设计计算满足要求! 连墙件采用扣件与墙体连接。 经过计算得到 Nl = 6.195kN小于扣件的抗滑力8.0kN，满足要求! 八、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 其中 p 立杆基础底面的%考/试大%平均压力 (N/mm2)，p = N/A；p = 69.85 N 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 (kN)；N = 17.46 A 基础底面面积 (m2)；A = 0.25 fg 地基承载力设计值 (N/mm2)；fg = 180.00 地基

13、承载力设计值应按下式计算 fg = kc fgk 其中 kc 脚手架地基承载力调整系数；kc = 1.00 fgk 地基承载力标准值；fgk = 180.00 地基承载力的计算满足要求!来源:考试大-结构工程师考试脚手架方案及计算式：一、工程概况施工现场“三通一平”工作已基本就绪,外地面已做硬底化。二、设计依据及构造要求1、本计算根据中国建筑建筑施工脚手架实用手册；2、施工中不允许超过设计荷载。3、小横杆、大横杆和立杆是传递垂直荷载的主要构件。而剪力撑、斜撑和连墙件主要保证脚手架整体刚度和稳定性的。并且加强抵抗垂直和水平作用的能力。而连墙件则承受全部的风荷载。扣件则是架子组成整体的联结件和传力

14、件。4、搭设要求：（1）梯间外墙线搭设24m双排钢管脚手架；（2）其余各搭设21.5m双排钢管脚手架。5、采用本方案取最大搭设高度24m进行验算；6、采用483.5mm双排钢管脚手架搭设，立杆横距b=1.0m，主杆纵距l=1.5m，立杆距墙0.2m。脚手架步距h=1.8m，脚手板从地面2.0m开始每1.8m设一道（满铺），共11层，脚手架与建筑物主体结构连接点的位置，其竖向间距H1=2h=21.8=3.6m，水平间距L1=3L=31.5=4.5m。根据规定，均布荷载Qk=2.0KN/。三、使用材料1、钢管宜采用力学性能适中的Q235A(3号)钢，其力学性能应符合国家现行标准炭素结构钢(GB70

15、0-89)中Q235A钢的规定。每批钢材进场时，应有材质检验合格证。2、钢管选用外径48mm，壁厚3.5mm的焊接钢管。立杆、大横杆和斜杆的最大长度为6.5m，小横杆长度1.5m。3、根据可铸铁分类及技术条件(GB978-67)的规定，扣件采用机械性能不低于KTH330-08的可锻铸铁制造。铸件不得有裂纹、气孔，不宜有缩松、砂眼、浇冒口残余披缝，毛刺、氧化皮等清除干净。4、扣件与钢管的贴合面必须严格整形，应保证与钢管扣紧时接触良好，当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm。5、扣件活动部位应能灵活转动，旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm。6、扣件表面应进行防锈处理。7、脚手板应采用杉木

16、制作，厚度不小于50mm，宽度大于等于200mm，长度为4-6m，其材质应符合国家现行标准木结构设计规定(GBJ588)中对II级木材的规定，不得有开裂、腐朽。脚手板的两端应采用直径为4mm的镀锌钢丝各设两道箍。8、钢管及扣件报皮标准：钢管弯曲、压扁、有裂纹或严重锈蚀；扣件有脆裂、变形、滑扣应报废和禁止使用。9、外架钢管采用金黄色，栏杆采用红白相间色，扣件刷暗红色防锈漆。四、脚手架的计算（一）、基本条件地面粗造为C类，基本风压W0=0.45KN/m2，立网网目尺寸为3.5cm3.5cm，绳径3.2mm，自重0.01KN/m2（二）、搭设高度计算验算部位应根据风荷载产生弯曲压应力大小分析确定，故

17、先计算风荷载产生压应为w1、w计算立网封闭的挡风系数及风荷载体型系数建筑结构荷载规近似按以下方法计算=(3.5+3.5)0.32/(3.53.5)1.05=0.1921.05为考虑筋绳的影响S=1.20.192=0.23立网传给立柱的风荷载标准值（4-4）计算,计算风压高度系数Z按表4-19中C类取值，当H=24m时，z=1.25，当H=5m时，z=0.54本设计最大搭设高度为24m，故取u2=1.25。WK=0.7zSW0其中2风压高度系数S脚手架风荷载体型系数W0基本风压WK=0.71.250.230.45=0.09KN/m2作用于立柱的风线荷载标准值：qWK=WKL=0.091.8=0.

18、162KN/m风荷载产生的弯矩按式4-33计算MW=1.4qWKh2/10式中qWK风线荷载标准值WK垂直于脚手架表面的风荷载标准值L脚手架的柱距W立柱截面的抵抗矩按表4-31采用W风荷载对所计算立柱段产生的弯曲压应力，W=MW/WMW=1.40.1621.82/10=0.073KNm在24m高度处立柱段风荷载产生弯曲压力为：W=MW/W=(0.073106)/(5.08103)=14.37N/mm2在5m高度处立柱段风荷载产生弯曲压力为：W=14.37(0.54/1.25)=6.21N/mm22、底层立柱段的轴心压力脚手架结构自重、脚手板及施工荷载的轴心压力（1）、脚手架结构自重产生的轴心压

19、力NGK由表4-38查得一个柱距围每米高脚手架结构产生的轴心标准值gk=0.134KN/m，则21m高的脚手架结构自重产生轴心压力标准值NGK=Hgk=240.134=3.21KN（2）、脚手架活载产生的轴心压力一层脚手架自重Qp=0.3KN/m2（除首层外），每1.8m设一道脚手架板,共十一层。则NQ1K=0.5（lb+0.3）lQp=0.5(1+0.3)1.50.311=3.2KN敞开式脚手的防护材料产生轴心压查表4-40得（L=1.5m）0.228KN立网重量为0.011.524=0.36KNNQ2K=0.228+0.36=0.588KN二层同时操作，施工均布荷载QK2.03KN/m2查

20、表4-41得施工荷载产生轴心压力：NQ3K=4.86KN根据公式（4-32），活荷产生轴心压力标准值为NQiK=NQ1K+NQ2K+NQ3K=3.2+0.588+4.86=8.65KN（3）计算立杆段的轴心压力值：根据公式（4-31）计算N=NGK1.2/K1+NQiKK1高度调整系数，应按表（4-35采用）K1=0.85N=3.211.2/0.85+1.48.65=16.6KN3、立柱稳定性验算立网封闭时，立柱稳定应满足下式：N/A+MW/Wfc或NA（fc-W）轴心压杆的稳定系数，根据所计算立柱段的比=h/I由表4-37查取I立柱截面的回转半径，应按表4-31查取i=1.58cm计算长度系

21、数，应按表4-36采用M=1.5h所计算的立柱段的脚手架步距h=1.8m=h/i=1.51.8/1.5810-2=170.8按表4-37得：=0.225A立柱截面积，应按表4-31采用，A=4.89cm2，fc=205N/mm2A（fc-W）=0.2254.89102(205-14.37)10-3=20.97KNN=16.63KN(满足)4、最大允许搭设高度Afcw=0.2254.89102(205-14.37)=20.97KNHd=K(Afcw-1.4NQiK)/1.2gK=0.85(20.97-1.48.65)/(1.20.134)=47m5、结论满足搭设要求。（四）、连墙件计算脚手架占建

22、筑物的连接杆应按轴心受压杆计算NHAfc式中：NH连墙件所受的水平力设计值NH=HW+3.0KNHW=风荷载产生的水平力设计值HW=1.4WKAWAW迎风面积等于连墙件的直与竖直与水平间距的乘积；轴心受压稳定系数，根据H=LH/i按表4-37采用；LH连墙件的计算长度，应取连件两端固定连接点的距离LH=0.2H=0.21000/1.5810=126.5mm=0.417Afc=1020.4174.8920.5=41.8KNNH=1.4WKAW+3.0=1.40.1063.64.5+3.0=5.4NHAfc(满足)（五）、立柱地基承载力计算立柱地基承载力应按下列计算P=N/AbfP立柱基础底面处的

23、平均压力设计值。N-上部结构传至基础顶面的轴心力设计值。Ab-基础底面面积。f-地基承载力设计值，f=KbfKfk-地基承载力标准值Kb-地基承载力调整系数，应按表4-47采用P=16.6/(1.50.9)=11.9KN/m2素土承载力基本值为fO=120KN/m2P(满足)五、搭设技术措施1、外架搭设(1)立杆垂直度偏差不得大于架高的1200。(2)立杆接头除在顶层可采用搭接外，其余各接头必须采取对接扣件，对接应符合下要求：立杆上的对接扣件应交错布置，两相邻立杆接头不应设在同步同跨，两相邻立杆接头在高度方向错开的距离不应小于500mm，各接头中心距主节点的距离不应大于步距的13，同一步不允许

24、有二个接头。(3)立杆顶端应高出建筑物屋顶1.5m。(4)脚手架底部必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应用直角扣件固定在距垫铁块表面不大于200mm处的立杆上，横向扫地杆应用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。(5)大横杆设于小横杆之下，在立杆侧，采用直角扣件与立杆扣紧，大横杆长度不宜小于3跨，并不小于6m。(6)大横杆对接扣件连接、对接应符合以下要求：对接接头应交错布置，不应设在同步、同跨，相邻接头水平距离不应小于500mm。并应避免设在纵向水平跨的跨中。(7)架子四周大横杆的纵向水平高差不超过500mm，同一排大横杆的水平偏差不得大于1300。(8)小横杆两端应采用直角扣件固定在立杆上。(9)每一主节点(即立杆、大横杆交汇处)处必须设置一小横杆，并采用直角扣件扣紧在大横杆上，该杆轴线偏离主节点的距离不应大于150mm，靠墙一侧的外伸长度不应大于250mm，外架立面外伸长度以10Omm为宜。操作层上非主节点处的横向水平杆宜根据支承脚手板的需要等间距设置，最大间距不应大于立杆间距的12，施工层小横杆间距为1m。(10)脚手板一般应设置在三根以上小横杆上，当脚手板长度小于2m时，可采用两根小横杆，并应将脚手板两