悬挑式扣件钢管脚手架计算书.docx
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悬挑式扣件钢管脚手架计算书
南侧悬挑式扣件钢管脚手架计算书
依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）
一、参数
1.脚手架参数
计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为24m；
搭设尺寸为：
立杆的纵距为1.2m，立杆的横距为1.5m，立杆的步距为1.5m；
外立杆外挑小横杆长0.15m；内立杆外挑小横杆长0.3m
小横杆在上，大横杆上主节点间小横杆根数为2根；
采用的钢管类型为Φ48×3.5；
连墙件采用2步3跨，竖向间距3m，水平间距3.6m，连墙件钢管计算长度为0.3m，采用扣件连接；
扣件抗滑承载力系数0.8；
脚手架沿墙纵向长度为34.5m；长杆的平均长度为6m；
悬挑梁距离地面高度20米；
2.静荷载参数
脚手板类别:
木脚手板；内立杆外挑脚手板类别：
木脚手板；栏杆挡脚板类别:
栏杆竹笆片；
脚手板自重标准值:
0.35kN/m2；
内立杆外挑脚手板自重标准值：
0.35；
栏杆、挡脚板自重标准值:
0.15kN/m2；
安全设施与安全网:
0.005kN/m2；网目密度：
2300目/100cm2，每目孔隙面积：
1.3mm2
脚手板铺设层数:
4层；
3.活荷载参数
脚手架用途:
结构脚手架；均布荷载标准值:
3kN/m2；
同时施工层数:
1层；
4.风荷载参数
本工程地处河北承德市，基本风压为0.4kN/m2；
地面粗糙程度：
B类（城市郊区）
全封闭脚手架背靠敞开、框架和开洞墙
脚手架计算中考虑风荷载作用；
5.水平悬挑支撑梁
悬挑水平钢梁采用[20a槽钢,其中建筑物外悬挑段长度1.6米,建筑物内锚固段长度0.9米。
水平支撑梁与楼板采用螺栓连接,与楼板连接的螺栓直径（mm）:
20,楼板混凝土标号:
C30；
6.布置参数
支撑数量为:
1
第一道支撑与墙支点距离为（m）:
1.5；
支撑间距为（m）:
0
悬挑水平钢梁上面采用100×10钢管；上部拉绳点与墙支点的距离为（m）:
5；
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=0.0384kN/m
脚手板的荷载标准值P2=0.35×1.2/3=0.14kN/m
活荷载标准值Q=3×1.2/3=1.2kN/m
2．强度计算：
荷载的计算值q=1.2×0.0384+1.2×0.14+1.4×1.2=1.894kN/m
小横杆计算简图
最大弯矩考虑为外伸梁均布荷载作用下的弯矩
计算公式如下：
所以,小横杆的计算强度满足要求！
3.挠度计算：
荷载标准值q=0.0384+0.14+1.2=1.378kN/m
最大挠度考虑为外伸梁均布荷载作用下的挠度
计算公式如下：
小横杆的最大挠度值1.889小于1500/150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。
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横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=0.0384×1.5=0.058kN
脚手板的荷载标准值P2=0.35×1.5×1.2/3=0.21kN
活荷载标准值Q=3×1.5×1.2/3=1.8kN
2．强度计算：
最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和
荷载的计算值P=（1.2×0.058+1.2×0.21+1.4×1.8）/2=1.421kN
大横杆计算简图
均布荷载最大弯矩计算公式如下：
集中荷载最大弯矩计算公式如下：
所以,大横杆的计算强度满足要求！
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：
小横杆集中荷载标准值p=（0.058+0.21+1.8）/2=1.034kN
集中荷载最大挠度计算公式如下：
大横杆自重均布荷载引起的最大挠度和
大横杆的最大挠度小于1200/150与10mm，满足要求！
四、扣件抗滑力的计算
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（规范5.2.5）：
横杆的自重标准值P1=0.0384×1.5=0.058kN
脚手板的荷载标准值P2=0.35×1.5×1.2/2=0.315kN
活荷载标准值Q=3×1.5×1.2/2=2.7kN
荷载的计算值R=1.2×0.058+1.2×0.315+1.4×2.7=4.228kN
单扣件抗滑承载力满足要求!
五、立杆的搭设高度限值计算:
1．立杆段的轴向力计算：
（1）结构自重轴向力标准值NG1K
查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录A表A-1得每米立杆承受的结构自重标准值gk=0.1298kN/m，则
外立杆：
内立杆：
NG1k=3.894kN
（2）构配件自重轴向力标准值NG2K
1）脚手板自重轴向力标准值NG2K1
采用木脚手板，其自重标准值gk1＝0.35kN/m2，铺脚手板层数n2＝4层
外立杆:
内立杆:
2）附加小横杆及其扣件自重轴向力标准值NG2K2
外立杆:
内立杆:
3）栏杆及挡脚板自重轴向力标准值NG2K3
采用栏杆竹笆片，其自重标准值gk2＝0.15kN/m2此荷载仅作用于外立杆上。
外立杆:
4）安全网自重轴向力标准值NG2K5
安全网自重标准值gk3＝0.005kN/m2，此荷载仅作用于外立杆上。
外立杆：
5）构配件总的轴向力标准值NG2K
外立杆：
内立杆：
（3）施工荷载轴向力标准值NQK
施工作业层数1层，装修用脚手架，其荷载标准值qQK1＝3kN/m2
外立杆：
内立杆：
2．计算风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW
（1）按《建筑结构荷载规范》确定风压高度变化系数µz
地面粗糙度为B类（城市郊区），需要分别确定脚手架底部和顶部的风压高度变化系数。
脚手架底部风压高度变化系数µz1＝1
脚手架顶部风压高度变化系数µz2＝0.62
（2）脚手架风荷载体型系数µs
1）敞开式脚手架的挡风系数ϕ1
查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录A表A-3得
敞开式脚手架的挡风系数ϕ1＝0.105
2）密目式安全网的挡风系数ϕ2
已知密目式安全网的网目密度是2300目/100cm2，每目孔隙面积约为A0=1.3mm2。
3）密目式安全网全封闭脚手架挡风系数ϕ
4）脚手架风荷载体型系数µs
（3）按《建筑结构荷载规范》确定基本风压ω0
ω0=0.4kN/m2
（4）计算风荷载标准值ωk
（5）计算脚手架底部风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW
3．计算轴心受压构件的稳定系数ϕ
（1）查表确定脚手架立杆的计算长度系数u
查《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
脚手架立杆的计算长度系数u=1.5
（2）立杆计算长度l0
（3）长细比
（4）轴心受压构件的稳定系数ϕ
查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录C得
轴心受压构件的稳定系数ϕ=0.261
4、单管立杆的搭设高度限值计算
（1）外立杆的可搭设高度计算
1）不组合风荷载时
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：
经计算得到，考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值[H]=50米。
2）组合风荷载时
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：
经计算得到，考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值[H]=50米。
（2）内立杆的可搭设高度计算
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：
经计算得到，考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值[H]=50米。
（3）计算脚手架搭设高度限值
取内外立杆搭设高度限值的较小者[H]=50m
（4）脚手架可搭设高度验算
实际搭设高度H=30m<[H]=50m
所以,脚手架实际搭设高度验算合格
六、立杆稳定性计算:
（一）外立杆的稳定性计算
脚手架实际搭设高度H=30米,外立杆单管搭设高度限值[H]=50米
1.立杆段的轴向力设计值计算
1）不组合风荷载时
2）组合风荷载时
2.外立杆的稳定性计算
1）不组合风荷载时
所以,不组合风荷载时外立杆的稳定性计算满足要求
2）组合风荷载时
所以,组合风荷载时外立杆的稳定性计算满足要求
（二）内立杆的稳定性计算
脚手架实际搭设高度H=30米,内立杆单管搭设高度限值[H]=50米
1.立杆段的轴向力设计值计算
2.内立杆的稳定性计算
所以,内立杆的稳定性计算满足要求
七、连墙件的计算
1.连墙件采用2步3跨
竖向间距=2×1.5=3m
水平间距=3×1.2=3.6m
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=3×3.6=10.8m2
风荷载产生的连墙件轴向力设计值计算
按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力No=5kN
连墙件的轴向力计算值
2.计算轴心受压构件的稳定系数ϕ
1）长细比
2）轴心受压构件的稳定系数ϕ
查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录C得
轴心受压构件的稳定系数ϕ=0.949
连墙件轴向力设计值
所以,满足要求!
连墙件采用扣件与墙体连接。
经过计算得到Nl=9.81kN
Nl小于扣件的抗滑力16kN，满足要求!
连墙件扣件连接示意图
八、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为与楼板的锚固点，A为墙支点。
本工程中，脚手架排距为1500mm，内侧脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体1500mm。
水平支撑梁的截面惯性矩I=128cm4,截面模量（抵抗矩）W=24.2cm3,截面积A=28.837cm2。
受脚手架集中荷载P=1.2×（3.894+2.002）+1.4×2.7=10.855kN
水平钢梁自重荷载q=1.2×28.837×10-4×7.85×10=0.27kN/m
悬挑脚手架示意图
悬挑脚手架计算简易图
经过连续梁的计算得到
悬挑脚手架支撑梁剪力图（kN）
悬挑脚手架支撑梁弯矩图（kN.m）
悬挑脚手架支撑梁变形图（mm）
各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为
R1=1.39kN,R2=11.71kN,R3=-1.57kN
最大弯矩Mmax=1.523kN.m
轴向力N=第一道支撑与墙的距离1500mm/上部拉点与墙支点的距离5000mm×R1
抗弯计算强度
水平支撑梁的抗弯计算强度,满足要求!
九、悬挑梁的整体稳定性计算
水平钢梁采用[20a槽钢，均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：
由于φb大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B.1-2计算φb'代替φb，φb'=1.07-0.282/φb=10.7
计算得到强度
水平钢梁的稳定性计算满足要求!
十、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：
其中RUicos
i为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。
各支点的支撑力RCi=RUisin
i
RCi1取R1=1.39kN；，
斜拉杆长度（1.52+52）1/2=5.22m，Sinθi=5/5.22
RUi=RCi/Sinθi
按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为：
RU1=1.45kN；
十一、拉杆的强度计算
拉绳或拉杆的轴力RUi我们取最大值进行计算，RUi=1.45kN
拉杆的强度计算：
上面拉杆以钢管100×10计算，斜拉杆的轴心压力设计值N=RUi=1.45kN
斜拉杆净截面面积
A=3.141593×D2×[1-（d-D）2]/4=3.141593×102×[1-（80/10）2]/4=28.27cm2
斜拉杆的受拉强度计算：
受拉斜杆的稳定性计算,满足要求!
拉杆的焊缝计算：
斜撑杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，斜撑杆的轴向力N=RUi=1.45kN
焊接面积lwt=3.141593×100×10=3141.593mm2
对接焊缝强度计算：
ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185N/mm2；
对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!
十二、锚固段与楼板连接的计算
（1）水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算如下：
作用于楼板螺栓的轴向拉力N=R2=11.71kN，
楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度[fb]计算中取1.5N/mm2；
楼板螺栓的直径d=20mm
楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度计算：
经过计算得到h要大于124.2mm螺栓粘结力锚固强度计算满足要求。
（2）水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算如下：
作用于楼板螺栓的轴向拉力N=R2=11.71kN，
楼板螺栓的直径d=20mm,楼板内的螺栓锚板边长b=5d=100mm；
混凝土的局部挤压强度设计值fcc，计算中取0.95fc=13.59N/mm2；
混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式
楼板混凝土局部承压计算满足要求!
十三、脚手架配件数量匡算:
扣件式钢管脚手架的杆配件配备数量,需有一定的富余量,以适应脚手架搭设时变化的需要,因此可采用下列公式近似匡算方法进行计算.
设已知双排脚手架立杆总数为n=2×（34.5/1.2+1）=59,
脚手架搭设高度为H=30m,步距为h=1.5m,立杆纵距为la=1.2m,立杆横距为lb=1.5m,长杆的平均长度l=6m.
1.长杆总长度L=1.1H（n+la/h×n-2×la/h）=1.1×30×（59+1.2/1.5×59-2×1.2/1.5）=3451.8m
2.小横杆根数N1=1.1（H/2h+1）n=1.1×（30/（2×1.5）+1）×59=714根
3.直角扣件个数N2=2.2（H/h+1）n=2.2×（30/1.5+1）×59=2726个
4.对接扣件个数N3=L/l=3451.8/6=576个
5.旋转扣件个数N4=0.3L/l=0.3×3451.8/6=173个
6.脚手板面积S=1.1（n-2）lalb=1.1×（59-2）×1.2×1.5=112.86m2
根据以上公式计算得长杆总长度3451.8m,小横杆714根,直角扣件2726个,对接扣件576个,旋转扣件173个,脚手板面积112.86m2.
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