扣件式钢管脚手架设计计算.ppt

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1、扣件式 钢管 脚手架设计计算 一、脚手架设计内容 1. 设置方案选择： 脚手架类型 、 构架形式 、 尺寸 、 相 应设置措施 。 2. 承载力可靠性验算： 构架结构 、 地基基础 、 其它 支撑结构 。 3. 安全使用措施： 作业面防护、整架和作业区域防护、 安全搭设、移动拆除措施、安全使用措施。 设计项目 设计内容 构架结 构设计 立杆 稳定性验算（分组合 风荷载 与不组合风荷载） 平杆（纵向水平杆、 抗弯（强度） 挠度（变形） 扣件抗滑移验算 横向水平杆）验算 抗弯（强度） 挠度（变形） 扣件抗滑移验算 连墙件验算 强度验算 稳定性验算 扣件抗滑移验算 连墙件预埋件验算 强度验算 地基基

2、 础验算 地基基础强度验算 其他构 件验算 悬挑件验算 构件强度验算 预埋件验算 抛支撑验算 强度验算 稳定性验算 拉件验算 强度验算 二、脚手架结构设计项目 三、结构设计采用方法 脚手架的承载力应按 概率极限状态设计法 的要求， 采用 分项系数设计表达式 进行设计，对于计算构件 的强度、稳定性与连接强度时，采用荷载效应基本 组合的设计值， 永久荷载分项系数应取 1.2， 可变荷 载分项系数应取 1.4； 按正常使用极限状态的要求验算变形，采用荷载短 期效应组合的设计值。 荷载效应组合 计算项目 荷载效应组合 纵向、横向水平杆强 度与变形 永久荷载 +施工均布活荷载 脚手架立杆稳定 永久荷载

3、+施工均布活荷载 永久荷载 +0.85（施工均布活荷 载 +风荷载） 连墙件承载力计算 单排架，风荷载 +3kN 双排架，风荷载 +5kN 四、脚手架荷载计算 1. 恒载标准值： 脚手架结构自重标准值 gk和构配件自重标准值 Qp； 2. 施工荷载标准值 Qk： 作业层荷载乘以作业层数； 表 4.2.1 1 脚手板自重标准值 表 4.2.1 2 栏杆、挡脚板自重标准值 表 4.2.2 施工均布活荷载标准值 3. 风荷载标准值 : wk=0.7 s zw0 s 风载体形系数；见下表 。 z 风压高度系数；按现行国家标准 建筑结构 荷载规范 （ GB50009-2001的规定采用 ） w0 基本风

4、压；按现行国家标准 建筑结构荷载 规范 （ GB 50009-2001的规定采用 ） ；在基本风 压等于或小于 0.35KN/m2的地区 ， 对于仅有栏杆和 挡脚板的敞开式脚手架 ， 当每个连墙点覆盖的面 积不大于 30m2， 构造符合规范要求时 ， 验算脚手 架立杆的稳定性 ， 可不考虑风荷载作用 。 离地面或海 平面高度 （ m） 地面粗糙度类别 A B C D 5 10 15 20 30 40 50 60 1 17 1 38 1 52 1 63 1 80 1 92 2 03 2 12 1 00 1 00 1 14 1 25 1 42 1 56 1 61 1 77 0 74 0 74 0

5、74 0 84 1 00 1 13 1 25 1 35 0 62 0 62 0 62 0 62 0 62 0 73 0 84 0 93 建筑结构荷载规范 表 7 2 1 风压高度变化系数 地面粗糙度可分为 A、 B、 C、 D四类： A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类指有密集建筑群的城市市区； D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 敞开式单、双排扣件钢管（ 48*3.5） 脚手架的挡风系数 步距 (m) 纵距 (m) 1.2 1.5 1.8 2.0 1.2 0.115 0.105 0.099 0.097 1.3

6、5 0.110 0.100 0.093 0.091 1.5 0.105 0.095 0.089 0.087 1.8 0.099 0.089 0.083 0.080 2.0 0.096 0.086 0.080 0.077 注：当采用 51*3钢管时 ， 表中系数乘以 1.06。 脚手架的风载体型系数 s表 背靠建筑物的状况 全封闭 敞开、框架和开 洞墙 脚手架 状况 全封闭、 半封闭 1.0 1.3 敞开 stw 注： 1、 stw值可将脚手架视为桁架 ， 按现行国家标准 建筑结 构荷载规范 （ GB 50009-2001的规定采用 ） 表 7.3.1第 32项和第 36项的规定计算； 2、 为

7、挡风系数 ， =1.2An/Aw， 其中 An为挡风面积； Aw为 迎风面积 。 敞开式单 、 双排架的 值宜按 建筑施工扣件式钢管 脚手架安全技术规范 JGJ 130-2001附录 A表 A-3采用 。 密目式安全立网全封闭脚手架挡风系数计算： 1） 密目式安全立网挡风系数 建筑施工安全检查标准 （ JGJ 59-99） 条文说明 3.0.7条有关内容 ， “ 立网应该使用密目式安全网 ， 其 标准：每 10cm*10cm=100cm2的面积上 ， 有 2000个以上 网目 。 ” 根据以上规定 ， 若每目孔隙面积为 A0cm， 则密目 式安全立网挡风系数为： 1 0 0 )1 0 0(2.

8、12.1 0 1 1 1 nA A A w n 其中 ， An1为密目式安全立网在 100cm2内的挡风面积； （ 每目孔隙面积为 1.3mm2） Aw1为密目式安全立网在 100cm2内的迎风面积； 2） 敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数为： An2为一步一纵距 （ 跨 ） 内钢管的总挡风面积 。 3） 密目式安全立网全封闭双排脚手架挡风系数： hl A a n 2 2 2.1 212121 2.1/ 2.1 w n A A 【 扣件式钢管脚手架计算实例 】 某工程位于温州市茶山高教园区，要求搭设高度 为 40m的钢管扣件式双排落地用于结构施工，内 立杆离开外墙距离为 a=500mm，立杆纵距

9、 la=1.5m，立杆横距 lb=1.05m，步距 h=1.8m，全 架铺设脚手板 4层（ n1=4），两层同时作业，脚 手板下设两根纵向横杆。连墙件按 2步 3跨设置。 全架设置安全网，每步内配套设置一根支撑横杆。 计算参数 搭设高度 H=40m 立杆纵距 la=1500mm； 立杆横距 lb=1050mm 外伸长度 a=300mm； 步高 h=1800mm=1.8m 步数 n=H/h=40/1.8=22.2222步 脚手架的钢管选用 (48 3.5)其计算参数为： 截面模量 W=5080mm3，回转半径 i=15.8mm 截面积 A=489mm2，截面惯性距 I=121900mm4 钢材的

10、弹性模量 E=206000 N/mm2 【 风荷载标准值计算 】 wk=0.7 z s wo 1. 风压高度变化系数 z 查 建筑结构荷载规范 （ GB80009-2001）中 的表 7.2.1，工地位于温州茶山高教园区的施工条 件，按照 B类地形、离地高度 5m内条件查得 z=1.0。 2. 脚手架风荷载体型系数 s 外立杆 背建筑物墙为全框架结构，脚手架为全封闭。脚 手架风荷载体型系数查规范中表 4.2.4可知： s外 =1.3 =1.2An/Aw 其中： An为挡风面积； Aw为迎风面积。 计算 按照密目式安全立网全封闭脚手架挡风系数计算 分为两部分：安全网的挡风系数 1和脚手架钢管 的

11、挡风系数 2。 密目式安全立网全封闭双排脚手架挡风系数： 1 2 1 2 1 2 1.2 / 1.2n w A A 计算安全网的挡风系数 1 建筑施工安全检查标准 （ JGJ 59-99）条文 说明 3.0.7条有关内容，“立网应该使用密目式安 全网，其标准：每 10cm*10cm=100cm2的面积 上，有 2000个以上网目。” 根据以上规定，若每目孔隙面积为 A0mm，则密 目式安全立网挡风系数为： 其中， An1为密目式安全立网在 100cm2内的挡风面 积；（每目孔隙面积为 1.3mm2）； Aw1为密目式安全立网在 100cm2内的迎风面积； 10 1 1 1.2 1.2( 100

12、 ) 100 n w A nA A 2 10 1 1 1 .2 1 .2 ( 1 0 0 ) 1 .2 ( 1 0 0 2 0 0 0 1 .3 1 0 ) 0 .8 8 8 1 0 0 1 0 0 n w A n A A 敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数 2 敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数为： 其中， An2为一步一纵距内钢管的总挡风面积； Aw2=la*h。 2 2 2 1.2 1.2( 150 0 48 180 0 48 ) 0.07 150 0 180 0 n w A A 密目式安全网全封闭双排脚手架挡风系数 s外 =1.3=1.3 0.958=1.245 12 0 . 8 8 8 0

13、. 0 7 0 . 9 5 8 内力杆 背建筑物墙为全框架结构，脚手架为敞开式脚手 架的风荷载体型系数查规范表 4.2.4。 s内 =stw 查规范附录 A中表 A-3，纵距 1.5m、步距 1.8m可 得， stw=0.089 s内 =0.089 3. 风荷载标准值计算 查 建筑结构荷载规范 （ GB50009-2001）基 本风压附录 D5，施工场地位于温州茶山高教园区 50年一遇的基本风压 w0=0.6kN/m2； wk外 =0.7 z s外 w0 =0.7 1.0 1.245 0.6 =0.52（ kN/m2） wk内 =0.7 z s外 w0 =0.7 1.0 0.089 0.6 =

14、0.04（ kN/m2） 五、纵向水平杆、横向水平杆计算 1.纵向水平杆 、 横向水平杆的抗弯强度 M 弯矩设计值； M=1.2MGk+1.4 MQk W 截面模量； f 钢材的抗弯设计值； MGk 脚手架自重标准值产生的弯矩； MQk 施工荷载标准值产生的弯矩； M fW 表 5.1.6 钢材的强度设计值与弹性模量（ N/mm2） 表 5.1.7 扣件、底座的承载力设计值（ kN） 2.挠度计算： vv 纵向水平杆按三跨连续梁计算 ， 横向水平杆按简 支梁计算 ， 双排架的横杆构造外伸长度 a=500时 ， 其计算长度 a1可取 300。 （ a）双排脚手架； （ b）单排脚手架 1 横向水

15、平杆； 2 纵向水平杆； 3 立杆 图 5.2.4 横向水平杆计算跨度 表 5.1.8 受弯构件的挠度 注： l为受弯构件的跨度。 3. 纵向或横向杆与立杆连接时 ， 其扣件的抗滑承载 力 : RR c 其中： Rc 扣件抗滑承载力设计值 （ 直角扣 、 旋 转扣为 8kN、 对接扣为 3.2kN） ； R 纵向 、 横向杆传给立杆的竖向作用力设 计值； 【 纵向水平杆的计算 】 1. 计算简图 把纵向水平杆简化为连续三跨梁来计算简图如 下图 1。 图 1 纵向水平杆三跨连续梁计算简图 2. 荷载计算 （ 1）恒荷载计算 竹串片自重标准值为 350N/m2（查规范表 4.2.1-1） 竹串片自

16、重标准值： 350 lb 3=350 1.05 3=122.5（ N/m） 钢管自重标准值： 38.4N/m 小计： g=122.5+38.4=160.9（ N/m） （ 2）活荷载标准值计算 结构施工脚手架均布活荷载标准值， 查规范表 4.2.2 p= 3000 N/m2 活荷载标准值为： q=p lb/3=3000 1.05/3=1050（ N/m） 3. 强度验算 （ 1）荷载作用下的弯矩 M M=0.1 （ g 1.2+q 1.4） la2 =0.1 （ 160.9 1.2+1050 1.4） 1.52 = 374.19（ Nm） （ 2）纵向水平杆强度的验算 =M/W =374.19

17、 103/5080 =73.16（ N/mm2） f=205N/mm2， 满足要求 。 其中： f为 Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值 见规范表 5.1.6。 4. 挠度验算 w=0.677 （ g 1.2+q 1.4） la4/（ 100 E I） =0.677 （ 160.9 10-3 1.2+1050 10-3 1.4） 15004/（ 100 206000 121900） =2.27（ mm） w= 10mm， 满足要求。 其中： w 计算公式可在建筑力学书中查找； w为 受弯构件允许挠度值查规范表 5.1.8，查表得 w=la/150=12mm与 10mm间取小值。 5. 荷载作

18、用下的中间支座反力的计算 R=1.1 （ g 1.2+q 1.4） la =1.1 （ 160.9 1.2+1050 1.4） 1.5 =2744.08（ N） 【 横向水平杆的计算 】 1. 计算简图 横向水平杆只考虑大横杆产生的集中力作用， 计算简图如下图 2。 图 2 横向水平杆计算简图 RRR c R 1 c bl c 1 2. 强度验算 （ 1）计算集中力 R作用下的弯距 M 集中力 R到支座的距离 c： c=lb/3=1050/3=350（ mm） =0.35m M=R c=2744.08 0.35=960.43（ Nm） （ 2）横向水平杆强度的验算 =M/W=960.43 10

19、3/ 5080 =189.06（ N/mm2） f=205N/mm2， 满足要求 。 3. 挠度验算 挠度计算公式可在建筑力学书中查找。 w=R c （ 3lb2-4c2） /（ 24 E I） =2744.08 350 （ 3 105024 3502） / （ 24 206000 121900） =4.49（ mm） w =8mm， 满足要求 其中 : w=lb/150=8mm 4. 验算横向水平杆和立杆间扣件的抗滑 承载力 根据实际的受力情况可知 R1=R/2=2744.08/2=1372.04（ N） 则横向水平杆和立杆间的扣件受力是： R1+R= 2744.08+1372.04=411

20、6.12（ N） Rc=8000N， 满足要求 其中 :Rc为扣件抗滑承载力设计值，见规范表 5.1.7 六、连墙杆计算 连墙杆的轴力设计值 Nl=Nlw+N0 式中 ， Nlw 风载产生的连墙件轴向力设计值 N0 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的 轴力 （ kN） ， 单排取 3， 双排取 5。 由风载产生的轴向力设计值 Nlw=1.4wkAw 式中， Aw 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面 的迎风面积。 【 连墙件的计算 】 本脚手架按两步三跨计算，连墙件采用圆钢。 步数 n4=2 跨数 n5=3； 连墙件选用 48 3.5钢管，每个连墙件的覆盖面 积内脚手架外侧面的迎风面积： Aw=

21、bw hw=4500 10-3 3600 10-3=16.2 （ m2） 其中： bw=n5 la=3 1500=4500（ mm） hw=n4 h=2 1800=3600（ mm） 风荷载产生的连墙件轴向力设计值 Nl 分别计算位于离地 5m、 20m、 30m和 40m处的连墙件 的轴力设计值，见表 1。 表 1 连墙件轴向力设计值计算表 高度 5m 10m 20m 30m 40m 备注 z 1.0 1.0 1.25 1.42 1.56 s 1.238 w0( kN/m2) 0.6 wk( kN/m2) 0.52 0.52 0.65 0.74 0.81 wk=0.7 z s wo Aw（

22、m2） 16.2 Nlw( kN) 11.794 11.794 14.742 16.783 18.371 Nlw =1.4 wk Aw No( kN) 5 规范 5.4.1 Nl( kN) 16.794 16.794 20.742 21.783 23.371 Nl=Nlw+No 1. 强度验算 =Nl/A 按照上式将连墙件强度计算结果列于表 2。 高度 5m 10m 20m 30m 40m 备注 Nl( kN) 16.794 16.794 20.742 21.783 23.371 见表 1 (N/mm2) 34.34 34.34 42.42 44.55 47.79 =Nl/A， A=489mm

23、2 是否满 足要求 满足 满足 满足 满足 满足 f= 205N/mm 2 表 2 连墙件强度计算表 2. 稳定性验算 连墙杆件计算长度取脚手架的离墙距离 LH=500mm，因此长细比 =LH/i=500/15.8=32 查规范中的附表 C可得 =0.912。 按照下式计算其稳定性，计算结果列于表 3。 f=N/(A) 表 3 连墙件稳定性计算表 高度 5m 10m 20m 30m 40m 备注 N ( kN) 16.794 16.794 20.742 21.783 23.371 N=N1 f (N/mm2) 37.65 37.65 46.51 48.85 52.40 f=N/( A) A=4

24、89mm2、 =0.912 是否满 足要求 满足 满足 满足 满足 满足 f= 205N/mm 2 3. 抗滑移验算 连墙件一端用直角扣件与脚手架立杆连接，另一 端与建筑物预埋 12钢筋焊接连接。连墙件用扣 件与脚手架连接的抗滑移验算： 连墙件在风荷载作用下所受的水平力要求： RRc 其中： R为脚手架传给连墙件的轴向力， R= Nl； Rc为扣件抗滑承载力设计值，规范表 5.1.7中，单 个扣件抗滑承载力设计值为 8KN。 从表 4中的 R可看出，单个扣件无法满足抗滑移要 求。不同位置扣件数量见表 4。 表 4 连墙件与脚手架连接扣件的数量 高度 5m 10m 20m 30m 40m 备注

25、R ( kN) 16.794 16.794 20.742 21.783 23.371 R=N1 扣件个数 3 3 3 3 3 RC( kN) 24 24 24 24 24 4. 预埋钢筋强度验算 预埋 12钢筋，截面积 A=113.1mm2，连墙件传 递给预埋钢筋的力即 Nl，预埋 12钢筋的强度验 算见表 5。 表 5 预埋钢筋强度 计算表 高度 5m 10m 20m 30m 40m 备注 N1 ( kN) 16.794 16.794 20.742 21.783 23.371 N1 = N (N/mm 2) 148.49 148.49 183.40 192.60 206.64 =Nl/A，

26、A=113.1mm2 是否满 足要求 满足 满足 满足 满足 超出 0.8%p外 ，下面按照 p内 验算地基承载力。 2. 计算地基承载力 本脚手架拟直接落在原土上，查地质勘查报告可 知粘性土的地基承载力标准值 fgk=75 10-3N/mm2 地基承载力调整系数 kc，查规范 5.5.3得， kc=0.5 地基承载力 fg=kc fgk=0.5 75 10-3=0.0375 （ N/mm2） fg p内 ，不满足要求。 地基承载力不满足要求，需要采取措施。 措施一：在钢管下端加上底座。 按照规范中表 5.1.7中规定，钢管直接传递给底座 的压应力不能超过 40KN。 N内 fg， 不满足要求

27、 措施二：在 底座 下加垫板 垫板厚 50mm,长 2000mm,宽 200mm，并在原土 回填夯实后，铺 150厚碎石垫层，然后浇筑 100厚 C15混凝土垫层。 验算略。 九、落地架计算实例 1. 纵杆抗弯强度及变形计算 例：设立杆纵距 La=1.5m， 横距 Lb=1.05m， 纵杆等 间距设置 ， 间距 S=Lb/3=1.05/3=0.35m， 施工均布 荷 载 标 准 值 Qk=3kN/m2 ， 竹 笆 脚 手 架 自 重 为 Qp=0.3kN/m2。 1） 抗弯强度验算： 作用在纵向水平杆永久线荷载标准值 qk1=0.3 0.35=0.105 kN/m 作用在纵向水平杆可变线荷载标

28、准值 qk2=3 0.35=1.05 kN/m 作用在纵向水平杆永久线荷载设计值 q1=1.2qk1=1.2 0.105=0.126 kN/m 作用在纵向水平杆可变线荷载设计值 q2=1.4 qk2=1.4 1.05=1.47 kN/m 最大弯矩 Mmax=0.1 q1La2+0.117 q2 La2 =0.1*0.126*1.52+0.117*1.47*1.52=0.42 kN.m 抗弯强度 N/mm2 f 68.821008.5 1042.0 3 6 m a x W M 2)挠度计算 = = =2.2mmLa/150=10mm )99.0677.0(100 21 4 Kk a qq EI

29、lv )05.199.0105.0677.0(1019.121006.2100 1 5 0 0 45 4 2. 横杆及扣件抗滑计算 例：设立杆横距为 Lb，纵距为 La，计算外伸长度为 a1， 纵杆间距为 S，施工均布荷载标准值为 Qk，竹笆脚手 板均布标准值为 Qp。 解： 作用在纵杆上永久线荷载标准值 qk1=QpS 作用在纵向水平杆可变线荷载标准值 qk2=QkS 作用在纵向水平杆永久线荷载设计值 q1=1.2 qk1=1.2 QpS 作用在纵向水平杆可变线荷载设计值 q2=1.4 qk2=1.4 QkS 由纵杆传给横杆的集中力标准值： Fk=1.1qk1La+1.2qk2La=1.1Q

30、pSLa+1.2QkSLa=SLa(1.1Qp+1.2Qk) 由纵杆传给横杆的集中力设计值： F=1.1q1La+1.2q2La =1.1*1.2QpSLa+1.2*1.4QkSLa =SLa(1.1*1.2Qp+1.2*1.4Qk) 1)抗弯强度 当纵杆两根时 :S=Lb/3 最大弯矩 M=FLb/3, =M/W =FLb/3W 当纵杆三根时 :S= Lb/4 最大弯矩 M=FLb/2, =M/W =FLb/2W 2)挠度计算 当纵杆两根时 :S=Lb/3 当纵杆三根时 :S= Lb/4 EI LQQL EI LF bkpabk 1 9 4 4 )2.11.1(23 648 23 43 EI

31、 LQQL EI LF bkpabk 1536 )2.11.1(19 384 19 43 3)扣件抗滑计算 横向杆外伸端处纵向杆传给横向杆的集中力设计值 : F=1.1q1La+1.2q2La =1.1*1.2QpLaa1/2 +1.2*1.4QkLaa1/2 =0.5a1La(1.1*1.2Qp+1.2*1.4Qk) 当纵杆两根时 :S=Lb/3 R=2F+F/(1+a1/Lb) 当纵杆三根时 :S= Lb/4 R=2.5F+F/(1+a1/Lb) 3. 密目式安全立网全封闭双排脚手架整体稳定验算 例：已知立杆纵距 La=1.2m， 横距 Lb=1.05m， 步距 h=1.5m， 计 算外伸

32、长度 a1=0.3m， 钢管为 48*3.5mm， 2步 3跨连墙布置 ， 施 工地区在基本风压为 0.45kN/m2大城市郊区 （ 地面粗糙度为 B 类 ） ,施工均布荷载标准值 (一层操作层 )Qk=3kN/m2， 脚手板自 重标准值 0.3 kN/m2， 铺设四层 ， Qp1=4*0.3 kN/m2， 栏杆 、 挡 脚板自重标准值 Qp2=0.11 kN/m， 建筑结构为框架结构 ， 用密目 网 全 封 闭 脚 手 架 ， 其 挡 风 系 数 =0.872 ， 密 目 网 自 重 Qp3=0.005kN/m2， 脚手架高度： HS=50m， H=48m。 1）分析立杆稳定计算部位 组合风

33、荷载 N/（ A） +Mw/Wf 把 Mw=0.85*1.4Mwk=0.85*1.4wklah2/10 wk=0.7szw0 N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85*1.4NQk代入简化为： 1.2HSgk/(A)+0.85*1.4*0.7szw0lah2/(10W)+1.2NG2k/(A)+ 0.85*1.4NQk/(A)f 令脚手架自重产生的轴压力 g=1.2HSgk/(A) 风荷载产生的弯曲应力 : w=0.85*1.4*0.7szw0lah2/(10W) 用 s=1.3=1.3*0.872=1.1336代入上式 w=0.85*1.4*0.7z*1.1336*0.45*1.2*1.5

34、2*106/(10*5.08*103 )=22.6z 根据分析计算立杆稳定验算最不利部位为脚手架底部。 2)验算长细比 =kh/i=1.155*1.5*150/1.58=164210满足要求 。 3)计算立杆段轴压力设计值 N: 脚手架结构自重产生的轴力 NG1k= HSgk=50*0.1291=6.455kN 构配件自重标准值得产生的轴向力 NG2k=0.5(Lb+a1)LaQp1+ Qp2La+LaHQp3 =0.5(1.05+0.3)*1.2*4*0.3+0.11*1.2+1.2*48*0.005 =1.392kN 施工荷载标准值产生的轴向力总和 NQk=0.5(Lb+a1)LaQk =

35、0.5(1.05+0.3)*1.2*3=2.43kN 风荷载产生的弯曲应力 w=0.85*1.4*0.7z*1.1336*0.45*1.2*1.52*106/(10*5.08*103) =22.6z 4)立杆稳定验算 组合风荷载时 N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85*1.4NQk =1.2(6.455+1.392)+0.85*1.4*2.43 =12.31kN N/（ A） +Mw/W =12.31*103/(0.262*489)+22.6=96.08+22.6 =118.68N/mm2 f=205N/mm2 不组合风载时 N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQk =1.2(6.

36、455+1.392)+1.4*2.43=12.82kN N/（ A） =12.82*103/(0.262*489)=100.06N/mm2 f=205N/mm2 4. 密目网全封闭双排脚手架连墙件计算 例：已知密目网全封闭双排脚手架 ,其挡风系数 =0.871，脚手架高 50m，立杆纵距 La=1.2m，步距 h=1.8m，连墙件按 2步 3跨布置，建筑结构形式为框 架结构，基本风压 0.45kN/m2，地面粗糙类别为 B类， 连墙件采用 48 3.5mm。用扣件连接。 解：脚手架上水平风载标准值 wk=0.7 s zw0 计算部位取 50m处 ， 地面粗糙度为 B类 ， 风压高度变化系数 z

37、=1.67 脚手架体形系数 s=1.3 =1.3*0.871=1.1323 wk=0.7 s zw0=0.7*1.67*1.1323*0.45=0.60kN/m2 连墙件的轴力 Nl=Nlw+N0=1.4wkAw+5=1.4*0.6*2*1.8*3*1.2+5=15.89kN RC=8kN, Nl=15.89Kn RC 单扣不满足要求 ,应采用双扣件 。 连墙件稳定验算： =lH/i=50/1.58=32 =150 ， =0.912， Nl/（ A） =15.89*103/(0.912*489) =35.63N/mm2 f=205N/mm2 ， 满足要求 。 十、挑脚手架计算 挑脚手架计算主要

38、是指悬挑基础架的设计计算 ， 基础架形 式有斜撑钢管加吊杆 、 三角形钢架 、 下撑式挑梁钢架 、 下撑 式空间钢架 。 例：某工程标准层层高 3.3， 悬挑高度 14.4， 沿楼层周围 隔 1.8m设一榀桁架 ， 桁架之间用大横杆连通并设剪刀撑 。 沿 纵向取 1.8m长 ,计算一个步架 1.8高荷载 ， 钢管 3.84kg/m， 扣 件 1.5kg/个 ， 木脚手板 0.25kN/m2， 安全网 0.005kN/m2， 所挑 范围允许一步架施工 ， 每一步架上施工荷载 3kN/m2。 荷载计算 1. 钢管： 1） 双排立杆 1.8*2*0.0384=0.138kN 2)大横杆 1.8*4*

39、0.0384=0.276kN 3)小横杆 1.6*1*0.0384=0.061kN 4)外排立杆剪刀撑 1.8* *1*0.0384=0.098kN 5)附墙杆 1.5*1*0.0384=0.058kN 2 2. 扣件 6*0.015=0.09kN 3. 木脚手板 1.8*(1+0.4+0.2)*0.25=0.72kN(包括挡脚板 ) 4. 安全网 1.8*1.8*0.005=0.016kN 5. 所挑高度范围内施工荷载 每根内立杆承受施工荷载 （ 0.5+0.2） *1.8*3=3.78kN 每根外立杆承受施工荷载 0.5*1.8*3=2.7kN 6. 每根立杆承受全部荷载 内立杆 P1=1

40、.2*11.656/2+1.4*3.78=12.286kN 外立杆 P2=1.2*11.656/2+1.4*2.7=10.774kN l0=kh=1.155*1.5(1.7)1.8=3.12(3.534) =l0/i=312(353.4)/1.58=197(224) N/（ A） =12286/(0.186*489)=135MPa N/（ A） =12286/(0.145*489)=189.96MPa 7. 挑架计算（三角形钢架） RBY RBX 3300 B RAY RAX P1 P2 1000 300 A C MA=0 0.3P1+1.3P2-3.3RBX=0 0.3*12.286+1.3

41、*10.774-3.3RBX=0 RBX=5.36 X=0 RBX+RAX=0 RAX =-5.36 取 AC段 ,令 MC=0 1.3RAY-1*P1=0 RAY=9.45 Y=0 RBY+RAY=P1+P2 RBY=13.61 分析杆件内力，并选择截面。 NBC= =14.63 MAC=0.3RAY=2.835 QAC= 2.836 钢管 f=205N/mm2， E=2.06*105 22 BYBX RR 十一、构造要求 1、纵向水平杆构造 纵向水平杆宜设置在立杆内侧，长度不宜 小于 3跨；纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。 采用对接扣件应交错布置，两根相邻纵向水平杆的接头不

42、宜设置 在同步或同跨内，不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开 的距离不应小于 500mm，各接头中心至最近主节点的距离不宜大 于纵距的 1/3；搭接长度不应小于 1m，应等间距设置 3个旋转扣件 固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于 100mm，纵向水平杆设置在横向杆上时，应等间距布置，且间距 不应大于 400mm。 2、横向水平杆的构造 主节点处必须设置一 根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。 主节点处两个直角扣件的中心距不应大于 150mm。在双排脚手架中，靠墙一端的外伸 长度 a不应大于 0.4l，且不应大于 500mm； 3、脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵

43、向扫地杆应 采用直角扣件固定在距底座上皮不大于 200mm处 的立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在 紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。当立杆基础不在 同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处 延长两跨与立杆固定，高低差不应大于 1m。靠边 坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于 500mm。 4、 立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头必须 采用对接扣件连接。 立杆上的对接扣件应交错布 置：两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同 步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开 的距离不宜小于 500mm；各接头中心至主节点的 距离不宜大于步距的 1/3；搭接长度不应小于 1m， 应采用不少于 2个

44、旋转扣件固定，端部扣件盖板的 边缘至杆端距离不应小于 100mm。立杆顶端宜高 出女儿墙上皮 1m，高出檐口上皮 1.5m。 5、连墙件的布置应符合下列规定：宜靠近主节点设置，偏 离主节点的距离不应大于 300mm，一字型、开口型脚手 架的两端必须设置连墙件，连墙件的垂直间距不应大于建 筑物的层高，并不大于 4m（ 2步。） 6、对高度在 24m以下的单、双排脚手架，宜采用 刚性连墙件与建筑物可靠连接，亦可采用拉筋和顶 撑配合使用的附墙连接方式。严禁使用仅有拉筋的 柔性连墙件。 7、对高度在 24m以上的双排脚手架，必须采用刚 性连墙件与建筑物可靠连接。连墙件的构造必须采 用可承受拉力和压力的

45、构造。 8、 高度在 24m以下的单、双排脚手架，均必须在外侧立面 的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置；中间 各道剪刀撑之间的净距不应大于 15m； 高度在 24m以上的 双排脚手架应在外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀 撑。 9、 一字型、开口型双排脚手架的两端均必须设置横 向斜撑， 中间宜每隔 6跨设置一道。高度在 24m以下 的封闭型双排脚手架可不设置横向斜撑，高度在 24m以上的封闭型脚手架，除拐角应设置横向斜撑 外，中间应每隔 6跨设置一道。 10、 当脚手架基础下有设备基础、管沟时，在脚手 架使用过程中不应开挖，否则必须采取加固措施。 11、 脚手架必须配合施工进度搭设

46、，一次搭设高度不应超过 相邻连墙件以上二步。 12、立杆搭设应符合规定： 严禁将外径 48mm与 51mm的钢 管混合使用。 13、连墙件、剪刀撑、横向斜撑的搭设应符合规定： 剪刀撑、 横向斜撑应随立杆、纵向杆和横向杆等同步搭设。 14、 拆除脚手架时，应符合下列规定： 1）拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同 时作业； 2）连墙件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙 件整层或数层拆除后再拆脚手架；分段拆除高差不 应大于 2步，如高差大于 2步，应增设连墙件加固。 15、 卸料时， 各配件严禁抛掷至地面。 16、 旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形 的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。

47、 17、 脚手架搭设人员必须是经过按现行国家标准 特种作业人员安全技术考核管理规则 （ GB 5036）考核合格的专业架子工。上岗人员应定期 体检，合格者方可持证上岗。 17、脚手架搭设人员必须是经过按现行国家标准 特种作业人员安全技术考核管理规则 （ GB 5036）考核合格的专业架子工。上岗人员应定期体 检，合格者方可持证上岗。 18、作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超 载。不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土和砂浆 的输送管等固定在脚手架上；严禁悬挂起重设备。 19、 在脚手架使用期间，严禁拆除下列杆件： 1）主节点处的纵、横向水平杆，纵、横向扫地杆； 2）连墙件。 20、脚手架的接

48、地、避雷措施应按现行行业标准 施工现场临时用电安全技术规范 （ JGJ 46） 规定执行。 某落地式扣件钢管脚手架双排脚手架，搭设高度为 23.0米，立杆采用单立管。 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 1.50米。 采用的钢管类型为 48 3.5，连墙件采用 2步 3跨， 竖向间距 3.00米，水平间距 3.60米。 施工均布荷载为 3.0kN/m2，同时施工 2层，脚手板 共铺设 4层。 试进行验算 十二 例题 一、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，大横杆 在小横杆的上面。 按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算 大横杆

49、的最大弯矩和变形。 1.均布荷载值计算 大横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m 脚手板的荷载标准值 P2=0.350 1.050/3=0.122kN/m 活荷载标准值 Q=3.000 1.050/3=1.050kN/m 静荷载的计算值 q1=1.2 0.038+1.2 0.122=0.193kN/m 活荷载的计算值 q2=1.4 1.050=1.470kN/m 大横杆计算荷载组合简图 (跨中最大弯矩和跨中最大挠度 ) 大横杆计算荷载组合简图 (支座最大弯矩 ) 2.抗弯强度计算 最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯 矩跨中最大弯矩计算公式如下 : 跨中最大弯矩为 M1=(0.08

50、0.193+0.10 1.470) 1.2002 =0.234kN.m 支座最大弯矩计算公式如下 : 支座最大弯矩为 M2=-(0.10 0.193+0.117 1.470) 1.2002 =-0.275kN.m 我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验 算： =0.275 106/5080.0=54.226N/mm2 大横杆的计算强度小于 205.0N/mm2,满足要求 ! 3.挠度计算 最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的 挠度 ,计算公式如下 : 静荷载标准值 q1=0.038+0.122=0.161kN/m 活荷载标准值 q2=1.050kN/m 三跨连续梁均布荷载作用下的最大

51、挠度 V=(0.677 0.161+0.990 1.050) 1200.04/(100 2.06 105 121900.0)=0.948mm 大横杆的最大挠度小于 1200.0/150与 10mm,满足要求 ! 二、小横杆的计算 : 小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆 的上面。 用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计 算小横杆的最大弯矩和变形。 1. 荷载值计算 大横杆的自重标准值 P1=0.038 1.200=0.046kN 脚手板的荷载标准值 P2=0.350 1.050 1.200/3=0.147kN 活荷载标准值 Q=3.000 1.050 1.200/3=

52、1.260kN 荷载的设计值 P=1.2 0.046+1.2 0.147+1.4 1.260=1.996kN 小横杆计算简图 2.抗弯强度计算 最大弯矩考虑为小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 . 集中荷载最大弯矩计算公式如下 : M=(1.2 0.038) 1.0502/8+1.996 1.050/3 =0.705kN.m =0.705 106/5080.0=138.749N/mm2 小横杆的计算强度小于 205.0N/mm2,满足要求 ! 3.挠度计算 最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载 的计算值最不利分配的挠度和 均布荷载最大挠度 计算公式如下 :

53、集中荷载最大挠度计算公式如下 : 小横杆自重均布荷载引起的最大挠度 V1=5.0 0.038 1050.004/(384 2.060 105 121900.0 00)=0.02mm 集中荷载标准值 P=0.046+0.147+1.260=1.453kN 集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度 V2=1453.080 1050.0 (3 1050.02- 4 1050.02/9)/(72 2.06 105 121900.0)=2.378mm 最大挠度之和为： V=V1+V2=2.402mm 小横杆的最大挠度小于 1050.0/150与 10mm,满足要求 ! 三、扣件抗滑力的计算 : 纵向或横向

54、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 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=0.038 1.050=0.040kN 脚手板的荷载标准值 P 2=0.350 1.050 1.200/2=0.220kN 活荷载标准值： Q=3.000 1.050 1.200/2=1.890kN 荷载的计算值 R=1.2 0.040+1.2 0.220+1.4 1.890=2.959kN 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 40-65

55、N.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 12.0kN。 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内容： (1)每米立杆承受的结构自重标准值 (kN/m)；本例为 0.1291 NG1 = 0.129 23.000=2.969kN (2)脚手板的自重标准值 (kN/m2)；本例采用竹串片脚手板， 标准值为 0.35 NG2 = 0.350 4 1.200 (1.050+0.300)/2=1.134kN (3)栏杆与挡脚手板自重标准值 (

56、kN/m)；本例采用栏杆、冲 压钢脚手板挡板，标准值为 0.11 NG3 = 0.110 1.200 4/2=0.264kN (4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网 (kN/m2)； 0.005 NG4 = 0.005 1.200 23.000=0.138kN 经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.505kN。 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 = 3.000 2 1.200 1.050/2=3.780kN 风荷载标准值应按照以下公式计算 其中 W0 基本风压 (kN

57、/m2)，按照 建筑结构荷载规范 (GB50009-2001)的规定采用： W0 = 0.600 z 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： z = 1.420 s 风荷载体型系数： s = 1.200 经计算得到，风荷载标准值 Wk = 0.7 0.600 1.420 1.200 = 0.716kN/m2。 考虑风荷载时 ,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 0.85 1.4NQ 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 = 0.85 1

58、.4Wklah2/10 其中 Wk 风荷载基本风压值 (kN/m2)； la 立杆的纵距 (m)； h 立杆的步距 (m)。 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 立杆的轴心压力设计值， N=10.70kN； 轴心受压立杆的稳定系数 ,由长细比 l0/i 的 结果查表得到， =0.26； 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=2.60m； l0 = kuh=1.155*1.5*1.5=2.60m； 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

59、=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 = 83.36 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=9.91kN； 轴心受压立杆的稳定系数 ,由长细比 l0/i 的结果查表得到 0.26； 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=2.60m； k 计算

60、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 = 0.230kN.m； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 = 122.44 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 = 15.821kN大于扣件的抗滑力 8.0kN，不 满足要求 ! 连墙件采用扣件

61、与墙体连接。 经过计算得到 Nl = 15.821kN大于扣件的抗滑力 8.0kN，不满 足要求 ! 连墙件扣件连接示意图 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 立杆基础底面的平均压力 (N/mm2)， p = N/A； p = 42.79 N 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 (kN)； N = 10.70 A 基础底面面积 (m2)； A = 0.25 fg 地基承载力设计值 (N/mm2)； fg = 68.00 地基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 = 0.40 fgk 地基承载力标准值； fgk = 170.00 地基承载力的计算满足要求