落地脚手架.docx
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落地脚手架
一、工程概况
齐齐哈尔市公安局技术业务用房，位于齐齐哈尔市卜奎南大街西侧，黑龙江路南侧。
工程由办公楼主楼及两侧辅楼组成。
主楼高12层、两侧辅楼高5层、地下车库一层，总建筑面积60000m2，主楼高度52.20米（含机房女儿墙）、副楼高度为21.60米（女儿墙），自然地面为-2.00米左右。
东、西两侧辅楼采用落地式双排扣件钢管脚手架，搭设高度为2+21.6+1.2=24.8米。
主楼采用型钢悬挑双排扣件钢管脚手架，分三次悬挑：
第一次，2层～5层（4.5+3.8×3+1.2=17.1米）；第二次，6层～9层（3.8×4+1.2=16.4米）；第三次，10层～屋面层（3.8×2+4.2+4+1.2=17米）。
三、脚手架搭设方案
1、根据该工程现场实际情况及结构特点，按常规搭设落地式双排扣件钢管脚手架，搭设高度为24m。
双排脚手架采用直径Φ48壁厚3.2mm的钢管搭设，考虑到市场供应钢管质量参差不齐，在承载力计算过程中，钢管的截面指标按照壁厚3.2mm进行计算。
2、脚手架搭设尺寸选择
2.1步距h=1.8m，立杆纵距la=1.5m，立杆横距lb=1.05m，外立杆至墙距ld=1.40m，内立杆至墙距lc=0.35m。
2.2沿建筑物外围布置架体（详见附图），遇挑出阳台、外墙凸出物使得架体与建筑物距离过大时，在架体内侧增设立杆，保证架体与建筑物可靠拉结，并确保施工作业安全。
2.3连墙件布置采用两步三跨，竖向间距3.6m，水平间距4.5m；
3、纵向水平杆、横向水平杆搭设方法
3.1纵向水平杆设置在立杆的内侧，长度不小于3跨；纵向水平杆的连接扣件交错布置，两根相邻的纵向水平杆的接头避免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小于500mm，具体操作为：
第一跨纵向水平杆选用5.4m、3.6m、1.8m三种长度的钢管，从始端往末端依次排列，重复组合，其余均用6m钢管接长，杆件搭接长度不小于1m，等间距设置3个旋转扣件固定；双排脚手架内外水平杆错开一根长管。
各接头中心至最近的主结点的距离不大于纵距的1/3；主节点处设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除；
3.2脚手架的横向水平杆两段均采用直角扣件固定在纵向水平杆上。
4、立杆搭设方法
4.1立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头均采用对接扣件连接；
4.2立杆上的对接扣件交错布置：
两根相邻立杆的接头避免设置在同步内，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小于500mm；各接头中心至主要点的距离不大于步距的1/3；具体操作为：
第一节立杆选用6m、4.5m、3m三种长度的钢管，从始端往末端依次排列，重复组合，上部均用6m钢管接长，对接扣件连接，双排脚手架内外立杆错开一根长管。
4.3脚手架根部设置纵、横向扫地杆；纵向扫地杆采用直角扣件固定在距离底座上皮不大于200mm处的立杆上；横向扫地杆亦采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上；
七、设计计算
1、计算项目
1.1纵向、横向水平杆受弯构件的强度计算；
1.2立杆的稳定性计算；
1.3连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算；
1.4立杆地基承载力计算
2、钢管截面特性
外径
ø
壁厚
t
截面积
A
（cm2）
惯性矩
I
（cm4）
截面模量
W
（cm3）
回转半径
i
（cm）
每米长
质量
Kg/m
（mm）
48
3.2
4.50
11.35
4.73
1.59
3.84
48
3.5
4.89
12.19
5.08
1.58
3.84
48.3
3.6
5.06
12.71
5.26
1.59
3.97
在脚手架计算过程中，从安全角度出发，钢管截面特性取值按照壁厚3.2mm考虑。
3、荷载取值
3.1永久荷载标准值
每米立杆承受的结构自重标准值gk==0.1295kN/m（见脚手架规范表A.0.1）
木脚手板自重标准值0.35kN/m2
栏杆、挡脚板自重标准值0.17kN/m
吊挂的安全设施荷载及安全网0.01kN/m2
3.2可变荷载标准值
施工荷载标准值（装修脚手架）2.0kN/m2
风荷载标准值ωk=μz.μs.ωo
其中：
ωo——基本风压，齐齐哈尔地区取值0.35kN/m2（10年一遇）
μz——风压高度变化系数，查《建筑结构荷载规范》（GBJ9）：
B类地区，脚手架最高处24m，查表得：
μz=1.42；
μs——脚手架风荷载体形系数，按规范表A.0.5规定采用，
查表计算得：
敞开式脚手架的挡风面积为An=1.5×1.8×0.09=0.243m2，
密目网的挡风系数取0.8（规范4.2.7），则在脚手架外立杆里侧满挂密目网后，脚手架综合挡风面积为：
（1.5×1.8-0.243）×0.8+0.243=2.2m2
其综合挡风系数为∮=2.2/（1.5×1.8）=0.815
根据规范查表4.2.6，背靠开洞墙、满挂密目网的脚手架风荷载体型系数为1.3∮，即：
μs=1.3×0.815=1.06
ωk=μz.μs.ωo=1.42×1.06×0.35=0.527KN/㎡
4、荷载传递路线
5、纵向、横向水平杆的抗弯强度计算
荷载路径：
脚手板→横向水平杆→纵向水平杆→立杆
σ＝M/W≤f
M－弯矩设计值W－截面模量4.73cm3
f－抗弯强度设计值205N/mm2
弹性模量E=2.06×105N/mm2
纵向、横向水平杆弯矩设计值：
M=1.2MGK+1.4∑MQK
MGK－脚手板自重标准值产生的弯矩
MQK－施工荷载标准值产生的弯矩
5.1横向水平杆弯矩设计值计算
计算简图：
脚手板自重作用在横向水平杆上的线荷载标准值
gk=0.35kN/m2×1.5m=0.525kN/m
施工作用在横向水平杆上的线荷载标准值
qK=2.0kN/m2×1.5m=3.0kN/m
作用横向水平杆线荷载设计值
q=1.2×0.525+1.4×3.0=4.83kN/m
最大弯距：
Mmax=qL2/8=4.83×1.05×1.05÷8=0.666kN.m
或（跨中弯矩M=1.2MGK+1.4∑MQK
=1.2×0.125×0.525×1.052+1.4×0.125×3.0×1.052
=0.666kN.m）
σ=M/W=0.6660×106/4730=140.8N/mm2＜f=205N/mm2
满足要求！
变形验算：
钢材弹性模量：
见规范表5.1.6，E=2.06×105N/mm2
钢管贯性矩见上表：
I=11.35cm4
容许挠度：
见规范表5.1.8，L/150与10mm
验算挠度：
ν=5qkL4/384EI
=5×（0.525+3）×10504/（384×2.06×105×11.35×104）
=2.39mm＜1050/150
满足要求。
5.2纵向水平杆弯矩设计值计算
计算简图：
按照跨中有一根横向水平杆集中荷载P考虑（最不利情况）
P=（1.2×0.35×1.05×1.5/2+1.4×2.0×1.05×1.5/2）×0.5
=1.268KN（设计值）杆件自重可忽略不计。
跨中弯矩M=0.25×1.268×1.5
=0.476kN.m
σ=M/W=0.476×106/4730=100.5N/mm2＜f=205N/mm2
满足要求！
挠度计算：
最大挠度考虑为三跨连续梁集中荷载作用下的挠度
Δmax=1.615×PL3/（100EI）
=1.615×1268×15003/（100×2.06×105×11.35×104）
=2.96mm＜[Δ]=max{l/150=10mm,10mm}
满足要求！
5.3扣件抗滑承载力计算
纵向水平杆与立杆连接，其扣件的抗滑承载力应满足
R≤RC
纵向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值
R=（1.2×0.35×1.5×1.05+1.2×0.17×1.5+1.4×2×1.5×1.05）/2
=2.69kN＜RC=8KN
满足要求！
6、脚手架立杆荷载计算
每米立杆承受的结构自重标准值gk==0.1295kN/m
木脚手板自重标准值0.35kN/m2
栏杆、挡脚板自重标准值0.17kN/m
吊挂的安全设施荷载及安全网0.01kN/m2
3.2可变荷载标准值
施工荷载标准值（装修脚手架）2.0kN/m2
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，为0.1295kN/m
NG1=[0.1295+（1.05×0/2）×0.035/1.80]×24.00=3.11kN；
（2）脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2
NG2=0.35×1×1.5×（1.05+0.3）/2=0.367kN；
（3）栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹夹板挡板，标准值为0.17kN/m
NG3=0.17×1×1.5/2=0.128kN；
（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网:
0.01kN/m2
NG4=0.01×1.5×24=0.36kN；
经计算得到，静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=2.805kN；
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，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=2×1.05×1.5×1/2=1.575kN；
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.9×1.4NQ=1.2×2.805+0.9×1.4×1.575=5.35kN；
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×2.805+1.4×1.575=5.571kN；
7、按照单杆立杆校核立杆稳定性
7.1有关参数数值计算
a.风荷载标准值ωk=0.62KN/㎡
b.立杆计算长度lo
lo=kμh
=1.155×1.50×1.8
=2.772m
k-立杆计算长度附加系数（规范5.2.8）
μ-考虑架体整体稳定的单杆计算长度系数（规范表5.2.8）
h=步距
c.长细比λ
λ=lo/i
=2772/15.9
=174.34
i=回转半径1.59cm
d.轴心受压构件φ
根据长细比λ查表得出φ=0.232
e.计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩Mw
Mw=（0.9×1.4ωklah2）/10
=（0.9×1.4×0.62×1.5×1.82）/10
=0.38KN.m
6.4不组合风荷载时立杆稳定性计算
N/（φ.a）=5.57×103/（0.232×450）
=53.35N/mm2＜f=205N/mm2
a=钢管截面积4.5cm2
满足要求！
6.5组合风荷载时立杆稳定性计算
N/（φ.a）+Mw/W
=5.35×103/（0.232×450）+0.38×106/（4.73×103）
=131.6N/mm2＜205N/mm2
满足要求
七、连墙件的计算:
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：
Nl=Nlw+N0
连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算
ωk=μz.μs.ωo=1.67×1.06×0.35=0.62KN/㎡
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=16.2m2；
按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）,N0=3.000kN；
风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），按照下式计算：
Nlw=1.4×ωk×Aw=9.37kN；
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=12.37kN；
连墙件承载力设计值按下式计算：
Nf=φ·A·[f]
其中φ--轴心受压立杆的稳定系数；
由长细比l/i=350/15.9的结果查表得到φ=0.941（规范表A.0.6），l为内排架距离墙的长度；
A=4.5cm2；[f]=205N/mm2；
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.941×4.5×10-4×205×103=86.807kN；
Nl=12.37连墙件采用双扣件与墙体连接。
由以上计算得到Nl=12.37小于双扣件的抗滑力12.8kN，满足要求！
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