扣件式脚手架理论、构造、方案及案例

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1、第1章 概览、理论及构造1.1 概览1.1.1 类型1.1.2 构配件1、钢管2、扣件3、脚手板4、悬挑用型钢1.2 理论1.2.1 荷载1、荷载分类作用于脚手架的荷载可分为永久荷载与可变荷载。永久荷载指在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。作用于脚手架的永久荷载分为脚手架结构自重（包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等）与构配件自重（包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施）。可变荷载是在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。作用于脚手架的可变荷载分为施工荷载（包括作业层上的人员、器具和材料的自重）与风荷

2、载。2、荷载标准值1）每米立杆承受的结构自重标准值建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2011)（以下简称“规范”）规定扣件式钢管脚手架每米立杆承受的结构自重按其附录A表A.0.1执行，下面其内数值的计算过程。（1）构配件荷载取值扣件式钢管脚手架的构配件的荷载取值是按抽样408个的平均值加两倍标准差求得，具体如下： 直角扣件：13.2N/个，按每个主节点处2个计算； 旋转扣件：14.6 N/个，按剪刀撑每个扣件点一个计算；请预览后下载！ 对接扣件：18.4 N/个，按每6.5m长钢管设置一个计算； 横向水平杆：每个主节点一根，取2.2m长； 钢管尺寸：若为F483.5mm，取3

3、8.4 N/m，若为F48.33.6mm，取39.7N/m；（2）立杆受荷的计算每米立杆承受的结构自重标准值可通过下图计算。下面分别讨论单位轮廓面积主框架自重、单位轮廓面积剪刀撑自重、单位轮廓面积自重。图46 曲面控制类弧长法单位轮廓面积主框架自重脚手架立面单位轮廓面积的主框架自重，若为单排脚手架，则为：（11）若为双排脚手架，则为：请预览后下载！（12）上两式中，la为立杆纵距（单位：m），h为步距（单位：m），q为钢管每米重量（单位：），q1为每个的直角扣件重量（单位：N/个），q2为每个的对接扣件重量（单位：N/个）；2.2为每根横向水平杆的长度（单位：m），6.5为对接扣件数量与非横向

4、钢管总长度比值的平均值（单位：m/个）。下表列出了常见纵距和步距时的脚手架立面单位轮廓面积的主框架自重（F48.33.6）。表 51 脚手架立面单位轮廓面积的主框架自重（kN/m2）步距h（m）脚手架类型纵距la（m）1.201.501.802.002.101.20单排0.14990.12700.11170.10410.1008双排0.23910.20540.18300.17180.16701.35单排0.13720.11600.10190.09490.0919双排0.22040.18890.16790.15740.15291.50单排0.12700.10730.09410.08750.084

5、7双排0.20540.17570.15590.14600.14171.80单排0.11170.09410.08240.07650.0740双排0.18300.15590.13780.12870.12482.00单排0.10410.08750.07650.07100.0686双排0.17180.14600.12870.12010.1164单位轮廓面积剪刀撑自重脚手架立面单位轮廓面积的剪刀撑自重的计算，可按剪刀撑设在脚手架外侧，满堂红铺设的情形计算，具体设两个13m杆交叉组成计算单元，用长杆（每根6.5m）4根，对接扣件4个，剪刀撑斜杆与立杆交叉处均有旋转扣件，则可得下式： （13）上式中，a为剪

6、刀撑斜杆与水平线的夹角；q3为每个旋转扣件的重量（单位：N/个）。下表列出了常见纵距和步距时的脚手架立面单位轮廓面积的剪刀撑自重（F48.33.6）。表 52 脚手架立面单位轮廓面积的剪刀撑自重（kN/m2）剪刀撑角度纵距la（m）1.201.501.802.002.10450.01570.01520.01490.01470.0146500.01570.01520.01490.01480.0147550.01620.01580.01540.01530.0152请预览后下载！600.01730.01680.01660.01640.0163单位轮廓面积自重（以45为例）将表 51中剪刀撑倾角为45

7、时的各值与表 52中的各值相加可得剪刀撑倾角为45时的脚手架立面单位轮廓面积自重（F48.33.6），具体如下表所示。表 53 剪刀撑倾角为45时脚手架立面单位轮廓面积自重（kN/m2）步距h（m）脚手架类型纵距la（m）1.201.501.802.002.101.20单排0.16560.14220.12660.11880.1154双排0.27060.23590.21270.20120.19621.35单排0.15290.13120.11680.10960.1065双排0.25190.21930.19760.18680.18211.50单排0.14270.12250.10900.10220.0

8、993双排0.23690.20610.18560.17530.17091.80单排0.12750.10930.09720.09120.0886双排0.21450.18630.16750.15810.15402.00单排0.11980.10270.09130.08560.0832双排0.20330.17640.15840.14940.1456脚手架每米立杆自重（以45为例）脚手架每米立杆（F48.33.6）承受的结构自重由下式计算：（14）上式中，h为双排脚手架结构自重的内、外立杆的分配系数，具体见表 54，为脚手架立面单位轮廓面积自重，具体见表 53；但考虑到单排脚手架立杆的构造与双排的外立杆

9、相同，故每米立杆承受结构自重标准值可按双排的外立杆等值采用，另外为了简化计算，双排脚手架每米立杆承受的结构自重标准值是采用内、外立杆的平均值；由此原则可得a=45时单、双排脚手架每米立杆承受的结构自重标准值，具体如表 55所示。同理，也可给出a=60时单、双排脚手架每米立杆承受的结构自重标准值，具体如表 56所示。表 54双排脚手架每米内、外立杆承受的结构自重分配系数步距h（m）纵距la（m）1.201.501.802.002.10内外内外内外内外内外1.200.46900.53100.46500.53500.46200.53800.46060.53940.46000.54001.350.46

10、600.53400.46300.53700.45900.54100.45700.54300.45600.54401.500.46400.53600.46000.54000.45600.54400.45400.54600.45300.54701.800.46000.54000.45500.54500.45100.54900.44870.55130.44700.53302.000.45800.54200.45000.55000.44100.55900.44000.56000.44000.5600请预览后下载！表 55 剪刀撑倾角为45时脚手架立杆承受的每米结构自重标准值（kN/m）步距h（m）脚手

11、架类型纵距la（m）1.201.501.802.002.101.20单排0.16240.17710.19160.20120.2059双排0.15290.16550.17810.18650.19071.35单排0.15130.16440.17800.18690.1914双排0.14170.15310.16450.17210.17591.50单排0.14230.15460.16720.17540.1795双排0.13270.14320.15360.16060.16411.80单排0.12880.13990.15080.15810.1561双排0.11930.12830.13740.14340.14

12、642.00单排0.12200.13300.14450.15090.1541双排0.11250.12090.12920.13480.1376表 56 剪刀撑倾角为60时脚手架立杆承受的每米结构自重标准值（kN/m）步距h（m）脚手架类型纵距la（m）1.201.501.802.002.101.20单排0.16340.17840.19330.20300.2079双排0.15380.16670.17960.18820.19251.35单排0.15230.16570.17970.18880.1934双排0.14260.15430.16600.17390.17781.50单排0.14330.15600

13、.16880.17730.1815双排0.13360.14440.15520.16240.16601.80单排0.12980.14120.15250.16000.1580双排0.12020.12950.13890.14510.14822.00单排0.12300.13430.14620.15290.1561双排0.11340.12210.13070.13650.13943、荷载效应组合1.2.2 设计计算基本设计规定1、设计项目1）纵向、横向水平杆等受弯构件的强度、刚度请预览后下载！2）水平杆与立杆间连接扣件的连接强度3）立杆的稳定性4）连墙件的强度、稳定和连接强度5）立杆地基承载力计算6）悬挑

14、型钢的强度、刚度、稳定性2、分项系数1）强度、稳定性、连接强度验算时的取值2）变形验算时的取值3、材料力学参数4、挠度、长细比容许值1.2.3 设计计算单、双排脚手架的杆件1、纵向水平杆（假设由横杆支撑）1）计算模型2）计算项目（1）强度（2）刚度2、横向水平杆（假设支承纵杆）1）计算模型2）计算项目（1）强度（2）刚度3、水平杆与立杆间连接扣件的连接强度1）计算模型2）计算项目连接强度4、立杆1）计算模型2）计算项目稳定性5、连墙件1）计算模型2）计算项目（1）强度（2）稳定性（3）连接强度请预览后下载！1.2.4 设计计算地基1）计算模型2）计算项目地基承载力1.2.5 设计计算悬挑型钢1

15、）计算模型2）计算项目（1）抗弯强度（2）整体稳定性（3）挠度（4）锚固连接（5）局部受压承载力1.3 构造1、常用的设计尺寸2、水平杆和脚手板3、立杆4、连墙件5、剪刀撑6、型钢悬挑脚手架请预览后下载！第2章 方案编写2.1 编写依据与编写主要内容2.1.1 编写依据2.1.2 编写主要内容2.2 构造2.3 施工工艺流程及施工要点2.3.1 施工工艺流程2.3.2 施工要点2.4 质量安全事故通病及预防措施2.5 计算书请预览后下载！第3章 案例计算书3.1 符号列表符号含义备注A1脚手架钢管的毛截面面积A2悬挑型钢主梁的截面面积A3安全网每目孔隙面积Ac脚手架钢管的净截面面积Ab基地地面

16、面积Aw单个连墙件所覆盖的脚手架外侧面的迎风面积b1内排立杆距墙间距b2悬挑型钢的翼缘宽度d1脚手架钢管的直径d2型钢的腹板厚度E材料的弹性模量f材料的强度设计值fg地基承载力特征值g1k脚手板自重标准值g2k栏杆、冲压钢脚手挡板自重标准值g3k密目式安全立网自重标准值g4k脚手架钢管每米自重标准值g5k直角扣件自重标准值g6k旋转扣件自重标准值g7k对接扣件自重标准值g8k脚手架立杆承受的每米结构自重标准值g9k悬挑型钢每米自重标准值gf各个计算项目进行强度/稳定验算时的分布恒荷载设计值qf各个计算项目进行强度验算时的分布活荷载设计值gv各个计算项目进行变形验算时的分布恒荷载设计值qv各个计

17、算项目进行变形验算时的分布活荷载设计值h步距请预览后下载！h2悬挑型钢的高度H脚手架搭设高度Hb建筑物高度i1脚手架钢管截面的回转半径ix、iy悬挑型钢主梁绕x轴、y轴的回转半径I1脚手架钢管截面的惯性矩Ix、Iy悬挑型钢主梁绕x轴、y轴的惯性矩l0立杆、连墙件稳定验算时的计算长度la立杆纵距lb立杆横距lc型钢悬挑主梁锚固点中心至建筑楼层边支承点的距离lc1型钢悬挑主梁悬挑端面至建筑结构楼层板边支承点的距离lc2外立杆至建筑结构层板边支承点的距离lc3内立杆至建筑结构层板边支承点的距离k立杆计算长度附加系数M、M计算截面处的弯矩（为项目代号，具体见相关条目）n1小横杆的等分数n2每100cm

18、2安全网的目数Nijk对各个对象进行强度/稳定验算时的集中荷载设计值Nijk对各个对象进行变形验算时的集中荷载设计值注：i代表对象，1为大横杆、2为小横杆、3为立杆、4为连墙件、5为地基、6悬挑型钢主梁，j代表序号，具体见相关条目（可能为空），k代表项目，f为杆件承载力/稳定验算，v为杆件挠度验算，g为地基承载力验算。q1k施工均布活荷载标准值R、Rc滑移力设计值、抗滑承载力设计值t2悬挑型钢的翼缘厚度w0脚手架工程所在地的基本风压wk风荷载标准值W1脚手架钢管截面的截面模量Wcx、Wnx悬挑型钢主梁绕x轴的毛截面模量、净截面模量l长细比请预览后下载！m考虑单、双排脚手架整体稳定因素的单杆计算

19、长度系数mz风压高度变化系数ms风荷载体形系数j1脚手架的挡风系数j2连墙件、立杆的稳定系数j3悬挑型钢的整体性稳定系数s、smax计算截面处的应力、最大应力u max计算杆件的挠度最大值u允许挠度3.2 计算条件的确定1、脚手架所在工程位于杭州，地面粗糙度为C，建筑物高度为Hb=60m；2、搭设高度H=18.9m；3、脚手架钢管采用F48.33.6；4、脚手架状况为全封闭，其背靠建筑物的状况为框架；5、安全网为XX公司生产的YY型；3.3 计算参数的初定1、脚手架的布置情况为：1）采用双排脚手架、不设置双立杆；2）横向水平杆上纵向水平杆根数为2，即小横杆的等分数n1=3；3）步距h=1.8

20、m，立杆纵距la=1.5 m，立杆横距lb=1.05 m，内排立杆距墙间距b1=0.3注意：1、干挂石材的情形2、玻璃幕墙的情形 m；4）横向水平杆为每个主节点一根，取2.2m实际工程中，常见长度为：0.1+0.1+1.05+0.0481.3m长； 5）连墙件采用两步两跨，脚手板满铺4层，操作层2层，栏杆、冲压脚手板1步1设；6）剪刀撑与纵杆的夹角为45；7）横杆与立杆连接方式为1个扣件，连墙件与扣件连接方式为2个扣件；2、脚手架钢管采用F48.33.6，其力学参数为：1）强度设计值f =205 N/mm2；2）弹性模量E=2.06105 N/mm2；3）截面积A1=506 mm2；4）惯性矩

21、I1=127100 mm4；请预览后下载！5）截面模量W1=5260 mm3；6）回转半径i1=15.9 mm；7）直接d1=48.3 mm3、安全网参数为：每100cm2安全网的目数n2=2300，每目孔隙面积A3=1.3mm2；4、立杆基础及型钢悬挑梁参数为：1）地基土类型为碎石土，地基承载力标准值为500kN/m2；2）立杆基础垫板的尺寸为0.25m0.25m；3）悬挑型型钢主梁为18号工字钢，其相关的尺寸及截面信息为：每米自重标准值：g9k=0.241 kN/m；绕x轴的惯性矩：Ix=1660cm4；绕y轴的惯性矩：Iy=122cm4；绕x轴的截面模量：Wx=185cm3；绕y轴的截面

22、模量：Wy=26cm3；绕x轴的回转半径：ix=7.36cm；绕y轴的回转半径：iy=2.00cm；翼缘厚度t2=1.07cm；腹板厚度d2=0.65cm；高度h2=18cm；宽度b2=9.4cm图31 悬挑型型钢的尺寸及截面信息5、荷载类的设/配置情况为：1）采用竹串片脚手板，其自重标准值g1k=0.35 kN/m2；2）栏杆、冲压钢脚手挡板自重标准值g2k=0.16 kN/m；3）密目式安全立网自重标准值g3k=0.005 kN/m2；4）连墙件一般仅由内立杆伸至主体，其长度为：0.2+0.3+0.1约束脚手架平面外变形所产生的轴向力N41f=3.0 kN；5）脚手架钢管每米每米自重标准值

23、g4k=39.7 N/m；6）直角扣件自重标准值g5k=13.2N/个，按每个主节点处2个计算；7）旋转扣件自重标准值g6k=14.6 N/个，按剪刀撑每个扣件点一个计算；8）对接扣件自重标准值g7k=18.4 N/个，按每6.5m长钢管设置一个计算；9）脚手架立杆承受的每米结构自重标准值g8k=0.1283 kN/m；10）施工均布活荷载标准值取q1k=3.0 kN/m2；11）风荷载计算的相关参数为：（1）因工程位于杭州，故由GB 50009-2012得w0=0.30 kN/m2（注：10年重现期）；请预览后下载！（2）立杆的稳定验算时取脚手架离地面42m，又因地面粗糙度系数为C，则由GB

24、 50009-2012的表8.2.1得，风压高度变化系数mz=1.02；（3）连墙件的承载力验算时取脚手架离地面60m，又因地面粗糙度系数为C，则由GB 50009-2012的表8.2.1得，风压高度变化系数mz=1.20；（4）由XX公司生产的YY型安全网的参数及脚手架的布置、钢管参数可得挡风系数为： 3.4 杆件分析3.4.1 纵向水平杆1、计算简图（参见规范5.2.4条）图31 纵向水平杆的内力计算简图2、荷载计算图32 荷载计算简图1）大横杆自重标准值：g4k=0.0397 kN/m；2）脚手板自重标准值：；请预览后下载！3）活荷载标准值：；4）恒荷载设计值（承载力验算）：gf=1.2

25、(0.0397+0.123)=0.195 kN/m；5）活荷载设计值（承载力验算）：qf=1.41.050=1.470 kN/m；6）恒荷载设计值（变形验算）：gv=1.0(0.0397+0.123)=0.163 kN/m；7）活荷载设计值（变形验算）：qv=1.01.050=1.050 kN/m；3、活荷载不利布置简图1）跨中最大弯矩及跨中最大挠度图32 计算跨中最大弯矩及跨中最大挠度时的荷载布置图2）支座最大弯矩图32计算支座最大弯矩时的荷载布置图4、强度验算1）跨中最大弯矩： 2）支座最大弯矩： 请预览后下载！3）验算：4）结论：强度满足要求5、挠度验算1）验算公式：2）验算：3）结论：

26、变形满足要求3.4.2 横向水平杆1、计算简图（参见规范5.2.4条）图35 横向水平杆的内力计算简图2、荷载计算1）大横杆自重产生的集中力标准值：g4kla=0.03971.5=0.060 kN2）脚手板自重产生的集中力标准值：3）活荷载产生的集中力标准值：4）小横杆自重标准值：g4k=0.0397 kN/m5）集中力设计值（承载力验算）：N2f=1.2(0.060+0.184)+ 1.41.575=2.50 kN6）均布荷载设计值（承载力验算）gf=1.20.0397=0.0476 kN/m7）集中力设计值（变形验算）：N2v=1.0(0.060+0.184)+ 1.01.575=1.81

27、8 kN8）均布荷载设计值（变形验算）gv=1.00.0397=0.0397 kN/m 3、强度验算请预览后下载！1）集中力作用下的弯矩：2）均布荷载作用下的弯矩：3）验算：4）结论：强度满足要求。4、挠度验算（参见附录：简支梁在集中荷载作用下的跨中挠度）1）验算公式：，2）验算：3）结论：变形满足要求。3.4.3 水平杆与立杆间连接扣件的连接强度1、计算简图图32荷载计算简图2、荷载计算1）大横杆产生的自重标准值：g4kla4/2=0.03971.52=0.1191 kN2）小横杆产生的自重标准值：g4k2.2/2=0.03971.1=0.0437 kN3）脚手板产生的自重标准值：4）活荷载

28、产生的自重标准值：请预览后下载！3、连接强度验算1）滑移力设计值：R=1.2(0.1191+0.0437+0.276)+1.42.363=3.835 kN2）验算：RRc R=3.835 Rc=8.00 kN3）结论：连接强度满足要求。3.4.4 立杆1、计算简图图35 立杆的内力计算简图2、荷载计算1）结构自重标准值：NG1k=g8kH=0.12818.9=2.42 kN；2）构配件自重标准值：（1）脚手板：；（2）栏杆、冲压钢脚手板挡板：（3）安全网：（4）脚手板下纵杆：（5）小结：NG2k=(1.103+2.76+0.142+0.625)=4.63 kN3）恒荷载标准值：NGk=NG1k

29、+ NG2k=2.42+4.63=7.05 kN4）活荷载标准值：NQk=5）风荷载标准值（注：背靠建筑物的状况为框架）：请预览后下载！ wk=mzmsw0=1.02(1.30.931)0.30=0.370 kN/m23、内力计算1）不组合风荷载时立杆的轴线力设计值： N31f=1.2NGk +1.4 NQk=1.27.05+1.44.725=15.075 kN2）组合风荷载时立杆的轴线力设计值： N32f =1.2NGk +0.91.4 NQk=1.27.05+0.91.44.725=14.414 kN3）风荷载产生的立杆段弯矩设计值： M=0.91.4( wklah2)/10=0.91.4

30、( 0.3701.51.82)/10=0.227 kNm4、稳定性计算（附：允许长细比验算）1）计算参数（1）计算长度：l0=kmh=1.1551.501.80=3.119m；（2）长细比：l=l0/i1=3119/15.9=196.21；（3）稳定系数：j2=0.188（规范表A.0.6）2）不考虑风荷载时验算：（满足）；3）考虑组合风荷载时验算： （满足）；附：允许长细比验算l=( kmh)/i1=1.01.501800/15.9=169.8l=210（满足）；3.4.5 连墙件1、计算简图图35 连墙件的内力计算简图2、荷载计算1）风荷载产生的连墙件轴向力设计值：（1）wk=mzmsw0

31、=1.20(1.30.931)0.30=0.436 kN/m2（2）2步2跨：Aw=2la2h=10.8 m2（3）N42f=1.4wkAw=1.40.43610.8=6.59 kN2）连墙件约束脚手架平面外变形所需的轴向力设计值：N0=3.00 kN（注：双排）3）连墙件轴向力设计值：N43f =N41f +N42f =3.0+6.59=9.59 kN请预览后下载！3、强度验算 ，强度满足要求；4、稳定性验算1）计算参数：（1）计算长度：l0=0.60m；（2）长细比：l=l0/i1=600/15.9=37.74；（3）稳定系数：j2=0.894（规范表A.0.6）2）验算：3）结论：稳定性满足要求；5、连接强度验算（抗滑承载力）1）验算：N43f Rc Nl=9.590， l/2-a3=(l/2-a) 32）若l/2-a 0， l/2-a3=02、悬臂梁在均布荷载作用下的悬臂端挠度3、悬臂梁在集中荷载作用下的悬臂端挠度 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 请预览后下载！