脚手架计算例题讲解.docx

1、脚手架计算例题讲解扣件式落地双排脚手架计算书计算依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规 (JGJ130-2011) 、建筑地基基础设计规(GB 50007-2011) 、建筑结构荷载规 (GB 50009-2012) 、钢结构设计规 (GB 50017-2003)等编制。500木脚手板10500081脚手架搭设体系剖面图00811500脚手架搭设体系正立面图脚手架搭设体系平面图一、参数信息1.脚手架搭设参数脚手架从地面开始搭设，搭设高度 H： 36.4m；顶步栏杆高： 1.2m；立杆距离墙长度 a：0.5m；横杆步距 h：1.8m；总步数： 20步；立杆纵距 la ： 1.5m；立杆横距 lb

2、 ： 1.05m；小横杆伸出立杆长度 a1：0.3m；扫地杆距地： 0.3m；采用小横杆在上布置，搭接在大横杆上的小横杆根数为 2根；采用的钢管类型为 48 3.5；连墙件布置方式为二步二跨，连接方式为扣件连接；连墙件扣件连接方式为双扣件，扣件抗滑承载力折减系数为 1；脚手架沿墙纵向长度 l ： 185m；2.荷载参数(1)活荷载参数结构脚手架均布活荷载： 3kN/m2；结构脚手架同时施工层数： 1层；(2)风荷载参数工程所在地，基本风压 Wo： 0.45kN/m2；地面粗糙度类别为： B类 ( 城市郊区 ) ；(2)静荷载参数1)脚手板参数选用木脚手板，按规要求铺脚手板；脚手板自重： 0.3

3、5kN/m2；铺设层数： 1层；2)挡脚板参数选用木脚手板 (220 483000) ，铺脚手板层设挡脚板挡脚板自重： 0.08kN/m；挡脚板铺设层数： 1层；3)防护栏杆铺脚手板层设防护栏杆，每步防护栏杆根数为 2根，总根数为 8根；4)围护材料2300目/100cm2， A0=1.3mm2密目安全网全封闭。密目网选用为： 2300目/100cm2，A0=1.3mm2；密目网自重： 0.01kN/m2；二、小横杆的计算小横杆在大横杆的上面，考虑活荷载在小横杆上的最不利布置，验算强度和挠度时不计小横杆的悬挑荷载，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算。1.均布荷载值计算作用在小横杆上的荷载标准值

4、：q=0.038+0.350 1.5/3+3 1.5/3 = 1.713 kN/m ；作用在小横杆上的荷载设计值：q=1.2 （ 0.038+0.350 1.5/3 ）+1.4 31.5/3 = 2.356 kN/m ；2. 强度验算最大弯矩 M = ql2/8 =2.356 1.05 2/8 = 0.325 kN.m ；最大应力计算值= M / W =0.325 106/5.08 103=63.917 N/mm2；22，满足要求！小横杆实际弯曲应力计算值 =63.917N/mm 小于抗弯强度设计值 f=205N/mm3. 挠度验算最大挠度 = 5ql4/384EI=5.01.713 1050

5、4/(384 2.06 105 12.19 104)=1.080 mm；小横杆实际最大挠度计算值 =1.080mm小于最大允许挠度值 min（1050/180 ，10）=5.675mm，满足要求！三、大横杆的计算小横杆在大横杆的上面，小横杆把荷载以集中力的形式传递给大横杆，所以，大横杆按照集中力作用下的三跨连续梁进行强度和挠度计算。 计算小横杆传递给大横杆的集中力时， 计入小横杆的悬挑荷载。1.小横杆传递给大横杆的集中力计算排大横杆受到的集中力标准值：F=0.5ql b(1+a 1/l b) 2=0.5 1.713 1.05 (1+0.3/1.05) 2=1.487 kN ；排大横杆受到的集中

6、力设计值：F=0.5qlb1b 2=0.52.356 1.05 (1+0.3/1.05)2=2.045 kN ；(1+a /l)外排大横杆受到的集中力标准值：F=0.5ql b1+(a 1/l b) 2 =0.5 1.713 1.05 1+(0.3/1.05) 2=0.973 kN ；外排大横杆受到的集中力设计值：F=0.5ql b1+(a 1/l b) 2 =0.5 2.356 1.05 1+(0.3/1.05) 2=1.338 kN ；2.大横杆受力计算大横杆按三跨（每跨中部）均有集中活荷载分布计算，由脚手架大横杆试验可知，大横杆按照三跨连续梁计算是偏于安全的， 按以上荷载分布进行计算可以

7、满足要求并且与我国工程长期使用经验值相符。根据实际受力情况进行电算，得到计算简图及力、变形图如下（排大横杆、外排大横杆计算方式完全相同，下面是排大横杆的计算过程， 外排大横杆计算过程从略， 仅给出最终计算结果）：2.045kN2. 045k N2 .045kN2.045kN2 .045k N2 .045kN2. 045k N2 .045k N2 .045kN2.045k N0 .046k N/ m150015001500500500500500500500500500500弯矩和剪力计算简图0.828 0.8280.2060.4820.4820.7580.758弯矩图 (kN m)2.631

8、2.6082.079 2.0561.527 1.5040.564 0.5410.0120.0120.541 0.5641.504 1.5272.056 2.0792.608 2.631剪力图 (kN)1.487kN1. 487k N1 .487kN1.487kN1 .487k N1 .487kN1. 487k N1 .487k N1 .487kN1.487k N0 .038k N/ m150015001500500500500500500500500500500变形计算简图0.2133.875变形图 (mm)计算得到排大横杆：最大弯矩： M= 0.828 kN.m最大变形： = 3.875 m

9、m最大支座反力： F= 6.756 kN计算得到外排大横杆 ( 计算过程从略 ) ：最大弯矩： M= 0.546 kN.m最大变形： = 2.554 mm最大支座反力： F= 4.447 kN3.强度验算最大应力计算值 = 0.828 106/5.08 103=163.044 N/mm2；大横杆实际弯曲应力计算值2小于抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要=163.044N/mm求！4.挠度验算最大挠度 =3.875mm；大横杆实际最大挠度计算值 =3.875mm 小于最大允许挠度值 min（1500/150 ， 10）=10.000mm，满足要求！四、作业层立杆扣件抗滑承载力的计算扣件

10、的抗滑承载力按照下式计算:RRc其中Rc -扣件抗滑承载力设计值。规规定直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN。扣件抗滑承载力折减系数1，则该工程采用的单扣件承载力取值为8.000kN，双扣件承载力取值为16.000kN；R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值。本工程排大横杆传给立杆的竖向作用力为 6.756 kN, 外排大横杆传给外立杆的竖向作用力为 4.447 kN ；作业层力杆扣件抗滑承载力验算：立杆受到的竖向作用力 R=6.756kN 8.000kN ，力杆采用单扣件，其抗滑承载力的设计计算满足要求！作业层外力杆扣件抗滑承载力验算： 外立杆受到的竖向作用力 R=4.447

11、kN 8.000kN，外力杆采用单扣件，其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。1.确定按稳定计算的脚手架搭设高度 HsHs=H/ （ 1-0.001H ） =36.4/ （1-0.001 36.4 ） =37.775 m；2.静荷载标准值计算(1)结构自重标准值 NG1k采用 48 3钢.5管。外立杆： NG1k= gk Hs=0.1360 37.775=5.137kN ；立杆： NG1k= gk Hs=0.1136 37.775=4.291 kN ；(2)构配件自重标准值 NG2k1)脚手板的自重标准值 NG2k1采用木脚手板，自

12、重标准值 gk1=0.35kN/m2 ，铺设层数 n1=1层。外立杆： NG2k1= n1 0.5 lb la gk1 = 1 0.5 1.05 1.5 0.35=0.276 kN ；立杆： NG2k1= n1 （ 0.5 lb+a1 ） la gk1=1 （ 0.5 1.05+0.3 ） 1.5 0.35=0.433 kN ；1)挡脚板的自重标准值 NG2k2采用木脚手板 (220 483000) ，自重标准值 gk2=0.08kN/m ，铺设层数 n2=1层。外立杆： NG2k2= n2 la gk2 = 1 1.5 0.08=0.120 kN ；3)防护栏杆及扣件的自重标准值 NG2k3

13、采用 48 3钢.5管，自重标准值 gk3=0.0384kN/m ，总根数 n3=8根。外立杆： NG2k3= n3 （ la gk3+0.0132 ）= 8 （ 1.5 0.0384+0.0132 ） =0.566 kN ；4)围护材料的自重标准值 NG2k4采用 2300目/100cm2， A0=1.3mm2密目安全网全封闭，自重标准值 gk4=0.01kN/m2。外立杆： NG2k4= la H gk4 =1.5 36.4 0.01=0.546 kN ；5)附加横杆及扣件的自重标准值 NG2k5搭接在大横杆上的小横杆根数 n4=2根，铺设层数 n5=1层，采用 48 3钢.5管，自重标准

14、值gk6=0.0384kN/m。外立杆： NG2k5= n5 n4（ 0.5 lb gk6+0.0132）=1 2（ 0.5 1.05 0.0384+0.0132 ）=0.067 kN ；立杆： NG2k5= n5 n4 （0.5 lb+a1 ） gk6+0.0132= 1 2 （0.5 1.05+0.3 ） 0.0384+0.0132= 0.090 kN ；6）构配件自重标准值 NG2k合计外立杆： NG2k=0.276+0.120+0.566+0.546+0.067=1.575 kN ；立杆： NG2k=0.433+0.090=0.523 kN ；3.活荷载标准值计算活荷载按照 1个结构作

15、业层（荷载为 3 kN/m2）计算，活荷载合计值 Qk=3 kN/m2。外立杆： NQk= 0.5 lb la Qk = 0.5 1.05 1.5 3=2.363kN；立杆： NQk = （0.5 lb+a1 ） la Qk =（0.5 1.05+0.3 ） 1.5 3=3.713 kN ；4.风荷载标准值计算Wk=0.7 zs0其中 0 - 基本风压 (kN/m2) ，按照荷载规规定采用： 0 = 0.45 kN/m 2；s - 风荷载体型系数： s=1.3 =1.3 0.868=1.128 ； 为挡风系数，考虑了脚手架和围护材料的共同作用，计算过程复杂因篇幅有限计算过程从略。z -风荷载高

16、度变化系数，按照荷载规的规定采用：脚手架底部z= 1.00，脚手架顶部 z= 1.56 ；经计算得到，风荷载标准值为 :k 0.45 1.00 1.128 = 0.355 kN/m2；脚手架底部 W = 0.7脚手架顶部 Wk= 0.7 0.45 1.56 1.128 = 0.554 kN/m2 ；六、立杆稳定性计算( 一) 基本数据计算1.立杆长细比验算依据扣件式规第 5.1.9 条：长细比 = l 0/i = k h/i= h/i （ k取为 1）查扣件式规表 5.3.3 得： = 1.500 ；立杆的截面回转半径： i = 1.580 cm ；= 1.500 1.8 100/1.580=

17、170.886立杆实际长细比计算值 =170.886 小于容许长细比 210，满足要求！2.确定轴心受压构件的稳定系数 长细比 = l 0/i = k h/i=1.155 1.500 1.8 100/1.580=197.373 ；稳定系数 查扣件式规附录 C表得到： = 0.185 ；3.风荷载设计值产生的立杆段弯矩 Mw Mw = 0.85 1.4WkLa h2 /10经计算得到，各段弯矩 Mw为：脚手架底部 Mw= 0.205kN m；( 二) 外立杆稳定性计算1.组合风荷载时 , 外立杆的稳定性计算 = N/( A) + M W/W f外立杆的轴心压力设计值 N =1.2 （ NG1k+

18、NG2k）+0.85 1.4 NQk=1.2 （ 5.137+1.575 ）+ 0.85 1.4 2.363= 10.866 kN ；= 10866.37/(0.185 489)+20531.07/5080 = 124.158 N/mm 2 ；2组合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值 =124.158N/mm 小于抗压强度设计值f=205N/mm 2，满足要求！2.不组合风荷载时 , 外立杆的稳定性计算= N/(A)f外立杆的轴心压力设计值=1.2N =1.2（ NG1k+NG2k）+1.4 NQk （ 5.137+1.575 ）+ 1.4 2.363= 11.363 kN；= 11362.6

19、6/(0.185 489)=125.602 N/mm2；2不组合合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值 =125.602N/mm 小于抗压强度设计值f=205N/mm 2，满足要求！( 三) 立杆稳定性计算全封闭双排脚手架仅考虑外立杆承受风荷载的作用，立杆不考虑风荷载作用。= N/( A) f立杆的轴心压力设计值 N =1.2 （NG1k+NG2k）+1.4 NQk=1.2（ 4.291+0.523 ）+ 1.4 3.713= 10.975 kN ；= 10975/(0.185 489)=121.318 N/mm2；立杆实际抗压应力计算值2小于抗压强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！=1

20、21.318N/mm七、连墙件的稳定性计算风荷载产生的连墙件轴向力设计值 (kN) ，按照下式计算：Nlw= 1.4Wk Aw = 5.368 kN；每个连墙件的覆盖面积脚手架外侧的迎风面积A w = 10.800 m2；连墙件的轴向力设计值 Nl = N lw + N 0= 10.368 kN ；连墙件承载力设计值按下式计算：N f = Af其中 - 轴心受压立杆的稳定系数；由长细比 l/i = 700/15.8的结果查表得到=0.871 ；A = 4.89 cm 2； f=205 N/mm 2；连墙件轴向承载力设计值为Nf = 0.871 4.89 102 20510-3 = 87.292

21、 kN ；Nl =10.368kN N f =87.292kN，连墙件的设计计算满足要求！连墙件采用双扣件与墙体连接。由以上计算得到 Nl =10.368kN 双扣件的抗滑力 16.000kN，满足要求！八、脚手架配件数量计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，因此按计算方式来计算；根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算：长杆总长度 (m) L = 1.1 H (n+l a/h n-2 l小横杆数 ( 根 ) N 1 = 1.1 (H/2h + 1) n直角扣件数 ( 个) N 2 = 2.2 (H/h + 1) n对接扣件数 ( 个) N 3 = L/l旋转扣

22、件数 ( 个) N 4 = 0.3 L/l2脚手板面积 (m ) S = 1.1 (n-2) l a l ba/h)其中n -立杆总数( 根 ) n=1000；H -搭设高度(m) H=36.4；h -步距 (m) h=1.8；la -立杆纵距 (m) la=1.5 ；lb -立杆横距 (m) lb =1.05 ；代入得：长杆总长度 (m) L =1.1 36.4 (1000 + 1.5 1000/1.8 - 2 1.5/1.8)=66672.67小横杆数 ( 根 ) N 1 =1.1 (36.4 /(2 1.8) + 1) 1000 = 12222 ；直角扣件数 ( 个) N 2 =2.2 (36.4/ 1.8 + 1) 1000= 28600；对接扣件数 ( 个) N 3 =66672.67 / 6.00 = 11112 ；旋转扣件数 ( 个) N 4 =0.3 66672.67 / 6.00 = 3334 ；2脚手板面积 (m ) S =1.1 (1000-2) 1.5 1.05=1729 。根据以上公式计算得长杆总长66672.67m；小横杆 12222根；直角扣件28600个；对接扣件211112个；旋转扣件 3334个；脚手板 1729m。