悬挑式扣件钢管脚手架设计计算式.docx

悬挑式扣件钢管脚手架设计计算式.docx

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悬挑式扣件钢管脚手架设计计算式

受控状态：

文件编号：

江苏华江建筑建筑工程有限公司武汉分公司

银海雅苑E座住宅楼

悬挑扣件钢管脚手架

设计计算书

编制人：

日期：

年月日

审批人：

日期：

年月日

发文编号：

悬挑式扣件钢管脚手架计算书

钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件工钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为18米，立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.80米,立杆的步距1.50米.

采用的钢管类型为φ48×3.5，连墙件采用2步3跨，竖向间距3.00米，水平间距4.50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。

外立面用2000目阻烯密目网封闭，十层以上采用竹笆和钢丝网双层防护，竹笆和钢丝网可以采用，模板拆完后反复向上防护。

悬挑水平钢粱采用钢16号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.50米，建筑物内锚固段长度1.50米。

悬挑水平钢梁采用钢丝绳和建筑物拉结，最外面钢线绳距离建筑物1.20m.。

一、小横杆的计算：

小横杆按照简支梁进行强度和度计算，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＝0.300×1.500/3＝0.150KN/m

活荷载标准值Q＝3.000×1.500/3＝1.500KN/m

荷载的计算值q＝1.2×0.038+1.2×0.150+1.4×1.500＝2.326KN/m

q

△△

l

小横杆计算简图

2、抗弯强度计算

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：

Mqmxx＝ql2/8

M＝2.326×0.8002/8＝0.186KN.m

σ=0.186×106/5080.0-36.631N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求！

3、挠度计算

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度

计算公式如下：

Vqmax=

荷载载值q=0.038+0.150+1.500=1.688KN/m

简支梁均布荷载作用下的最大挠度

V=5.0×1.688×800.04（384×2.06×105×121900.0）=0.359m

小横杆的最大挠度小于800.0/150和10mm，满足要求！

二、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。

用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大模杆的最大弯矩和变形。

1、荷载值计算

小横杆的自重标准值P1=0.038×0.800=0.031KN

脚手板的荷载标准值P2=0.300×0.800×1.500/3=0.120KN

活荷载标准值Q=3.000×0.800×1.500/3=1.200KN

荷载的计算值P=（1.2×0.031+1.2×0.120+1.4×

1.200）/2=0.930KN

PPPPP

△△△△

lll

2、抗弯强度计算

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载和荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下：

Mmax=0.08ql2

集中荷载最大弯矩计算公式如下：

Mpax=0.267Pl

M=0.08×（1.2×0.038）×1.5002+0.267×0.930×

1.500=0.381KN.m

σ=0.381×106/5080.0=74.98N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求！

3、挠度计算

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载和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：

Vmax=0.677

集中荷载最大挠度计算公式如下：

Vpmax=1.883×

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=0.677×0.038×1500.004/（100×2.060×105×

121900.000）=0.05mm

最大挠度和V=V1+V2=3.471m

大横杆的最大挠度小于1500.0/150和10mm，满足要求！

三、扣件抗滑力的计算：

纵向或横向水平杆和立杆连接时，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

小横杆的自重标准值P1=0.038×1.500=0.058KN

脚手板的荷载标准值P2=0.300×0.800×1.500/2=0.180KN

活荷载标准值Q=3.000×0.800×1.500/2=1.800KN

荷载的计算值P=1.2×0.058+1.2×0.1800.120+1.4×

1.800=2.805KN

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40-65N.m时，试验表明：

单扣件在12KN的荷载下滑动，其抗滑承载力可取8.0KN；

双扣件在50KN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0.1394

NG1=0.139×24.000=3.346KN

（2）脚手架的自重标准值（KN/m2）；本例采用冲压钢脚手板，标准值为0.30

NG2=0.300×4×1.5000×（0.800+0.300）/2=0.990KN

（3）栏杆和挡脚手板自重标准值（KN/m）；本例采用栏杆、冲压钢脚手板档板，标准值为0.11

NG3=0.110×4×1.5000×4/2=0.330KN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（KN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.5000×24.000=0.180KN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4。

846KN。

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=3.000×2×1.500×0.800/2=3.600KN。

风荷载标准值应按照以下公式计算

Wx=0.7Uz·Us·W0

其中W0——基本风压（KN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

W0=0.300

Uz——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：

Uz=0.740

Us——风荷载体型系数：

Us=1.200

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.300×0.740×1.200=0.186KN/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

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式

MW=0.85×1.4Wklah2/10

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：

卸荷吊点按照构造考虑时，不进行计算。

1、不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

σ=

≤[f]

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=10.86KN；

φ——轴心受压立杆的稳定系数，由长细比10/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；

10——计算长度（m），由公式10=kuh，10=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=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；

σ——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到σ=84.58；

[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σ＜[f]，满足要求！

2、考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

σ=

+

≤[f]

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=10.86KN；

φ——轴心受压立杆的稳定系数，由长细比10/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；

10——计算长度（m），由公式10=kuh，10=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=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+0.075KN.m；

σ——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到σ=93.43；

[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σ＜[f]，满足要求！

六、连墙件的计算：

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：

N1=N1W+N0

其中N1W——风荷载产生的连墙件轴向力设计值（KN），应按照下式计算：

N1W=1.4×wk×Aw

Wk——风荷载基本风压值，wk=0.186KN/m2；

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.00×4.50=13.500m2；

N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（KN）；N0=5.000

经计算得到N1W=3.524KN，连墙件轴向力计算值N1=8.524KN。

连墙件轴向力设计值Nf=φA[f]

其中φ——轴心受压立杆的稳定系数，由长细比1/i=30.00/1.58的结果查明表得到φ=0.95；

A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf=95.411KN

Nf＞N1，连墙件的设计计算满足要求！

连墙件采用扣件和墙体连接。

经过计算得到N1=8.524KN大于扣件的抗滑力8.0KN，不满足要求！

七、悬挑梁的受力计算：

悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。

悬臂部分脚手架荷载N的作用，里端B为和楼板的锚固点，A为墙支点。

本工程中，脚手架排距为800mm，内侧脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体=120mm。

水平支撑梁的截面惯性矩I=1130.00cm4，截面抵抗矩W=141.00cm3，截面积A=26.10cm2。

受脚手架集中荷载P=1.2×4.85+1.4×3.60=10.86KN

水平钢梁自重荷载q=1.2×26.10×0.0001×7.85×10=0.25KN/m

经过连续梁的计算得到

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

R1=11.857KNR2=11.236KNR3=0.646KN

最大弯矩Mmax=1.810KN.m

抗弯计算强度f=M/1.05W+N/A=1.810×106/（1.05×141000.0）+2.846×1000/2610.0=13.319N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于205.0N/mm2，满足要求！

八、悬挑梁的整体稳定性计算：

水平钢梁采用16号工字钢，计算公式如下

σ=

≤[f]

其中φb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B得到：

Φb=2.00

由于φb大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B其值用Φb’查表得到其值为0.918。

经过计算得到强度σ=1.81×106/（0.918×141000.0）=13.99N/mm2

水平钢梁的稳定性计算σ＜[f]，满足要求！

九、拉杆的受力计算：

水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力Rui按照下面计算

RAH=

Ru2cosθi

其中Ru2cosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。

各支点的支撑力Rci=RUisinθi

按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为

Rui=12.194KN

十、拉杆的强度计算：

拉绳或拉杆的轴力RU我们均取最大值进行计算，为RU=12.194KN

拉绳的强度计算：

如果上面采用钢丝绳，钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

[Fg]=

其中[Fg]——钢丝绳的容许拉力（KN）；

Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（KN）；

a——钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8。

K——钢丝绳使用安全系数，取8.0。

选择拉钢丝绳的破断拉力要大于8.000×12.194/0.820=118.962KN。

选择6×37+1钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1550Mpa，直径15.0mm。

钢丝拉绳的吊环强度计算：

钢丝拉绳的轴力RU我们均取最大值进行计算作为吊环的拉力N，为N=RU-12.194KN。

钢丝拉绳的吊环强度计算公式为

σ=

≤[f]

其中[f]为吊环抗拉强度，取[f]=50N/mm2，每个吊环按照两个截面计算：

所需要的钢丝拉绳的吊环最小直径D=[12194×4/（3.1416×50×2）]1/2=13mm。