落地脚手架.docx

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落地脚手架

第一节落地脚手架

一、落地式脚手架设计计算

一、参数信息:

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为30m，18米以下采用双管立杆，18米以上采用单管立杆；

搭设尺寸为：

横距Lb为1.05m，纵距La为1.5m，大小横杆的步距为1.7m；

内排架距离墙长度为0.30m；

小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为双扣件；取扣件抗滑承载力系数为1.00；

连墙件采用两步三跨，竖向间距3.4m，水平间距4.5m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

2.活荷载参数

施工均布活荷载标准值:

2.000kN/m2；脚手架用途:

装修脚手架；

同时施工层数:

1层；

3.风荷载参数

本工程地处天津天津市，基本风压0.44kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs为0.953；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m）:

0.1297；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.140；

安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；

脚手板类别:

木脚手板；栏杆挡板类别:

木脚手板挡板；

每米脚手架钢管自重标准值（kN/m）:

0.038；

脚手板铺设总层数:

13；

5.地基参数

地基土类型:

素填土；地基承载力标准值（kPa）:

120.00；

立杆基础底面面积（m2）:

0.20；地基承载力调整系数:

1.00。

二、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=0.35×1.5/3=0.175kN/m；

活荷载标准值:

Q=2×1.5/3=1kN/m；

荷载的计算值:

q=1.2×0.038+1.2×0.175+1.4×1=1.656kN/m；

小横杆计算简图

2.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:

Mqmax=ql2/8

最大弯矩Mqmax=1.656×1.052/8=0.228kN·m；

最大应力计算值σ=Mqmax/W=44.927N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=44.927N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值[f]=205N/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

荷载标准值q=0.038+0.175+1=1.213kN/m；

νqmax=5ql4/384EI

最大挠度ν=5.0×1.213×10504/（384×2.06×105×121900）=0.765mm；

小横杆的最大挠度0.765mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm，满足要求！

三、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。

1.荷载值计算

小横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.05=0.04kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.35×1.05×1.5/3=0.184kN；

活荷载标准值:

Q=2×1.05×1.5/3=1.05kN；

荷载的设计值:

P=（1.2×0.04+1.2×0.184+1.4×1.05）/2=0.869kN；

大横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。

Mmax=0.08ql2

均布荷载最大弯矩计算:

M1max=0.08×0.038×1.5×1.5=0.007kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=0.267Pl

集中荷载最大弯矩计算:

M2max=0.267×0.869×1.5=0.348kN·m；

M=M1max+M2max=0.007+0.348=0.355kN·m

最大应力计算值σ=0.355×106/5080=69.906N/mm2；

大横杆的最大应力计算值σ=69.906N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和,单位:

mm；

均布荷载最大挠度计算公式如下:

νmax=0.677ql4/100EI

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

νmax=0.677×0.038×15004/（100×2.06×105×121900）=0.052mm；

集中荷载最大挠度计算公式如下:

νpmax=1.883Pl3/100EI

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

小横杆传递荷载P=（0.04+0.184+1.05）/2=0.637kN

ν=1.883×0.637×15003/（100×2.06×105×121900）=1.612mm；

最大挠度和：

ν=νmax+νpmax=0.052+1.612=1.665mm；

大横杆的最大挠度1.665mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150=10与10mm，满足要求！

四、扣件抗滑力的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数1.00，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为16.00kN。

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（《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取16.00kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

小横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.05×2/2=0.04kN；

大横杆的自重标准值:

P2=0.038×1.5=0.058kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.35×1.05×1.5/2=0.276kN；

活荷载标准值:

Q=2×1.05×1.5/2=1.575kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.04+0.058+0.276）+1.4×1.575=2.653kN；

R<16.00kN,所以双扣件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。

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0.1297kN/m

NG1=[0.1297+（1.05×2/2）×0.038/1.70]×45.00=6.904kN；

（2）脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2

NG2=0.35×13×1.5×（1.05+0.3）/2=4.607kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值；采用木脚手板挡板，标准值为0.14kN/m

NG3=0.14×13×1.5/2=1.365kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网:

0.005kN/m2

NG4=0.005×1.5×45=0.337kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=13.213kN；

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+0.85×1.4NQ=1.2×13.213+0.85×1.4×1.575=17.73kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×13.213+1.4×1.575=18.061kN；

六、立杆的稳定性计算:

外脚手架采用双立杆搭设部分，按照构造要求设置，不进行稳定性计算，只进行单立杆的稳定性计算。

风荷载标准值按照以下公式计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

其中ω0--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

ω0=0.44kN/m2；

μz--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：

μz=0.74；

μs--风荷载体型系数：

取值为0.953；

经计算得到，风荷载标准值为:

Wk=0.7×0.44×0.74×0.953=0.217kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.217×1.5×1.72/10=0.112kN·m；

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=Nd=17.730kN；

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=N'=18.061kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.3.3得：

μ=1.5；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=2.945m；

长细比:

L0/i=186；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到：

φ=0.207

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

考虑风荷载时

σ=17730.053/（0.207×489）+112049.881/5080=197.215N/mm2；

立杆稳定性计算σ=197.215N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

不考虑风荷载时

σ=18060.803/（0.207×489）=178.426N/mm2；

立杆稳定性计算σ=178.426N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

七、最大搭设高度的计算:

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）5.3.6条考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

Hs=[φAf-（1.2NG2k+0.85×1.4（ΣNQk+MwkφA/W））]/1.2Gk

构配件自重标准值产生的轴向力NG2K（kN）计算公式为：

NG2K=NG2+NG3+NG4=6.309kN；

活荷载标准值：

NQ=1.575kN；

每米立杆承受的结构自重标准值：

Gk=0.13kN/m；

计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩：

Mwk=Mw/（1.4×0.85）=0.112/（1.4×0.85）=0.094kN·m；

Hs=（0.207×4.89×10-4×205×103-（1.2×6.309+0.85×1.4×（1.575+0.207×4.89×100×0.094/5.08）））/（1.2×0.13）=58.292m；

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）5.3.6条脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

[H]=Hs/（1+0.001Hs）

[H]=58.292/（1+0.001×58.292）=55.081m；

[H]=55.081和50比较取较小值。

经计算得到，脚手架搭设高度限值[H]=50m。

脚手架单立杆搭设高度为27m，小于[H]，满足要求！

八、连墙件的稳定性计算:

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μz＝0.92，μs＝0.953，ω0＝0.44，

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.953×0.44=0.27kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=15.3m2；

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）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=5.000kN；

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×Wk×Aw=5.784kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=10.784kN；

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=300/15.8的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.89×10-4×205×103=95.133kN；

Nl=10.784

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=10.784小于双扣件的抗滑力16kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

九、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

地基承载力设计值:

fg=fgk×kc=120kPa；

其中，地基承载力标准值：

fgk=120kPa；

脚手架地基承载力调整系数：

kc=1；

立杆基础底面的平均压力：

p=N/A=92.106kPa；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=N+0.038×H1=17.73+0.038×18=18.421kN；

基础底面面积：

A=0.2m2。

p=92.106kPa≤fg=120kPa。

地基承载力满足要求！

二、架体构造简图

（一）扣件式钢管脚手架各杆件位置

（二）构配件

（三）立杆基础

（四）立杆接头

（五）水平杆

（六）水平杆

（七）连墙杆

（八）连墙杆（连楼板）

（九）连墙杆（连柱）

（一十）连墙杆（连剪力墙）

（一十一）连墙杆（设置预埋件）

（一十二）抛撑

（一十三）定型门洞

用80mm方通拼接，侧面包彩钢板，顶部铺双层脚手板。

（一十四）剪刀撑

（一十五）横向斜撑

（一十六）卸料平台（落地式）