落地式脚手架计算书.docx

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落地式脚手架计算书

落地式脚手架计算书

工程名称：

泰安嘉源居工程1#楼工程

施工单位：

山东泰安建筑工程集团有限公司

编制人：

田德森

脚手架计算书的编制依据

1.工程施工图纸及现场概况

2.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

3.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。

4.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

5.《木结构设计规范》（GB50005-2003）

6.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

7.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）

参数信息

1、脚手架搭设参数

脚手架搭设高度27m;步距1.5m;立杆纵距1.5m;横距1.05m;脚手架内排立杆离墙距离0.3m;小横杆间距1.5m;大小横杆的布置方法：

小横杆在大横杆上面;连墙件方式：

扣件连接，二步三跨。

钢管按实际壁厚φ48×3.5计算。

2、永久荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值gk:

0.1394kN/m；脚手板类别:

木脚手板；脚手板自重标准值QP1:

0.35kN/m2；脚手板铺设1层；栏杆挡板类别:

木脚手板；栏杆挡脚板自重标准值QP2:

0.14kN/m2；安全设施与安全网QP3:

0.005kN/m2

3、可变荷载与风荷载参数

施工均布活荷载标准值QK:

3kN/m2；脚手架用途:

结构脚手架；同时施工层数:

1层；本工程地处山东省泰安市，基本风压wO:

0.4kN/m2；

4、地基参数

地基土类型:

粘性土；地基承载力标准值:

120kN/m2；立杆垫板宽度:

0.3m，作用长度：

1.5m；地基承截力调整系数:

0.5。

横向水平杆（小横杆）计算

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》第6.2.2条第3款规定:

“当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，双排脚手架的横向水平杆两端均应采用直角扣件固定在纵向水平杆上。

”第6.2.1条第3款规定:

“当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，纵向水平杆应作为横向水平杆的支座，用直角扣件固定在立杆上。

”施工荷载的传递路线是：

脚手板→横向水平杆→纵向水平杆→纵向水平杆与立杆连接的扣件→立杆，如图：

横向水平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。

1、抗弯强度计算

1、作用横向水平杆线荷载标准值：

qk=（QK+QP1）×S=（3+0.35）×1.5=5.03kN/m

2、作用横向水平杆线荷载设计值：

q=1.4×QK×S+1.2×QP1×S=1.4×3×1.5+1.2×0.35×1.5=6.93kN/m

3、考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置（验算弯曲正应力、挠度不计悬挑荷载，但计算支座最大支反力要计入悬挑荷载）。

最大弯矩：

Mmax=

qlb2

=

6.93×1.052

=

0.955kN·m

8

8

4、钢管载面模量W=5.08cm3

5、Q235钢抗弯强度设计值，查规范表5.1.6得表f=205N/mm2

6、按规范中公式（5.2.1）计算抗弯强度

σ=

Mmax

=

0.955×106

=

187.99N/mm2

〈

205N/mm2

W

5.08×103

7、结论：

满足要求

2、变形计算

1、钢材弹性模量：

查规范表5.1.6　得E＝2.06×105N/mm2

2、钢管惯性矩I＝12.19cm4

3、容许挠度：

查规范表5.1.8，得[ν]=l/150与10mm

4、按规范中公式（5.2.3）验算挠度

ν=

5qklb4

=

5×5.03×10504

=

3.2mm

〈

1050

＝7与10mm

384EI

384×2.06×105×12.19×104

150

5、结论：

满足要求

纵向水平杆（大横杆）计算

双排架纵向水平杆按三跨连续梁计算，如下图：

不需要计算抗弯强度和挠度。

由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值：

F=

0.5qlb（1+

a1

）2

=0.5×6.93×1.05（1+

0.15

）2

=4.75kN

lb

1.05

由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值

Fk=0.5qklb（1+

a1

）2=0.5×5.03×1.05（1+

0.15

）2

=3.45kN

lb

1.05

扣件的抗滑承载力计算

直角扣件，旋转扣件抗滑承载力设计值=8kN。

横杆与立杆连接方式采用:

单扣件，Rc=8kN。

纵向水平杆通过扣件传给立杆竖向力设计值R=F=4.75kN〈Rc

结论：

满足要求

立杆的稳定性计算

1、分析立杆稳定性计算部位

密目式安全立网全封闭双排脚手架应考虑风荷载对脚手架的作用。

组合风荷载时，由规范公式5.3.1-2

N

+

Mw

≤f验算立杆稳定性

ϕA

W

N——计算立杆段的轴向力设计值；

ϕ——轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比λ由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附表C取值；

Mw——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩；f——钢材的抗压强度设计值；

A——立杆的截面面积；W——截面模量；

把规范公式5.3.4，

Mw=0.85×1.4Mwk=

0.85×1.4ωklah2

10

规范公式4.2.3，ωk=0.7µz·µs·ω0，

规范公式5.3.2-2N=1.2（NG1k+NG2k）+0.85×1.4∑NQk代入规范公式5.3.1-2化简为：

1.2Hgk

+

0.85×1.4×0.7µz·µs·ω0lah2

+

1.2NG2k

+

0.85×1.4∑NQk

≤f

ϕA

10W

ϕA

ϕA

H——脚手架高度；Mwk——风荷载标准值产生的弯矩；la——立杆纵距；h——步距；

gk——每米立杆承受的结构自重标准值；µz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定采用；µs——脚手架风荷载体型系数；ω0——基本风压；

NG1k——脚手架立杆承受的结构自重标准值产生的轴向力；

NG2k——构配件自重标准值产生的轴向力；∑NQk——施工荷载标准值产生的轴向力总和；

脚手架结构自重产生的轴压应力

σg=

1.2Hsgk

ϕA

风荷载产生的弯曲压应力：

σw=

0.85×1.4×0.7µzµsω0lah2

10W

构配件（安全网除外，但其自重不大）自重荷载、施工荷载作用位置相对不变，其值不随高度变化而变化。

风荷载随脚手架高度增大而增大，脚手架结构自重随脚手架高度降低而增加（计算中应考虑的架高范围增大），因此，取σ=σg+σW最大时作用部位验算立杆稳定性。

2、计算风荷载产生的弯曲压应力

根据规范4.2.4条，建筑物结构型式为框架结构。

风荷载体型系数µs=1.3φ=1.3×0.8=1.040，φ——挡风系数；

σw=

0.85×1.4×0.7µz×1.040×0.4×1.5×1.52×106

=23.0µz

10×5.08×103

地面粗糙度C类　有密集建筑群的城市市区。

（3）计算σg：

计算长细比λ：

λ=

l0

i

l0——计算长度，l0=kµh；i——截面回转半径；k——计算长度附加系数，其值取1.155；

µ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，应按规范表5.3.3采用；h——步距；

立杆横距lb=1.05m，连墙件布置二步三跨，查规范表5.3.3得µ=1.5，h=1.5m

λ=

kµh

=

1.155×1.5×150.0

=164

i

1.58

根据λ的值，查规范附录C表C得轴心受压构件的稳定系数ϕ=0.262。

立杆纵距la=1.5m，查规范附录A表A-1得gk=0.1394kN/m

σg=

1.2Hsgk

=

1.2Hs×0.1394×103

=1.31HsN/mm2

ϕA

0.262×489.00

（4）求σ=σw+σg：

列表如下：

高度（m）

µz

σw=23.0µz

（N/mm2）

对应风荷载作用计算段高度取值Hg（m）

σg=1.31Hs

（N/mm2）

σ=σw+σg

（N/mm2）

5

0.74

17.02

27

35.37

52.39

27

1.0

23.00

10

13.10

36.10

分析说明：

全封闭脚手架顶端风荷载产生弯曲压应力相对底部较大，但此处脚手架结构自重产生的轴压应力很小，σw+σg相对较小，5米高度处的风荷载产生的压应力虽较小，但脚手架自重产生的轴压应力接近最大σ=σw+σg最大，因此全闭脚手架立杆稳定性验算部位取底部。

（5）验算长细比：

由规范5.3.3式，且K=1，得

λ=

l0

=

kμh

=

1.5×150

=142<210

i

i

1.58

结论:

满足要求!

。

（6）计算立杆段轴向力设计值N：

脚手架结构自重标准值产生的轴向力

NG1K=Hsgk=27×0.1394=3.76kN

构配件自重标准值产生的轴向力

NG2K=0.5（lb+a1）la∑Qp1+Qp2la+laHQp3=0.5×（1.05+0.15）×1.5×1×0.35+0.14×1.5×1+1.5×27×0.005=0.728kN

lb——立杆横距；a1——小横杆外伸长度；la——立杆纵距；Qp1——脚手板自重标准值；

Qp2——脚手板挡板自重标准值；Qp3——密目式安全立网自重标准值；H——脚手架高度；

施工荷载标准值产生的轴向力总和

∑NQk=0.5（lb+a1）laQk=0.5×（1.05+0.15）×1.5×3×1=2.70kN

Qk——施工均布荷载标准值；

组合风荷载时

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4∑NQk=1.2×（3.76+0.728）+0.85×1.4×2.70=8.60kN

（7）验算立杆稳定性：

按规范公式5.3.1-2验算立杆稳定性，即：

N

+

Mw

=

8.60×103

+23.0×0.74=67.13+17.02=84.15N/mm2

ϕA

W

0.262×489

结论:

满足要求!

。

（8）不组合风荷载时：

N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4∑NQk=1.2×（3.76+0.728）+1.4×2.70=9.17kN

按规范公式5.3.1-1验算立杆稳定性：

N

=

9.17×103

=71.57N/mm2

ϕA

0.262×489

结论:

满足要求!

。

脚手架搭设高度计算

1、验算长细比：

由规范公式5.3.3式得

λ=

l0

=

kμh

=

1.5×150

=142<210

i

i

1.58

（k=1，μ查规范表5.3.3μ=1.5）

结论：

满足要求!

。

2、确定轴心受压构件稳定系数ϕ：

k=1.155,λ=

kμh

=

1.155×1.5×150.0

=164

i

1.58

查规范附录C表C得ϕ=0.262，查规范附录A表A-1，gk=0.1394kN/m2

3、确定构配件自重标准值产生的轴心力NG2K

NG2K=0.5（lb+a1）la∑Qp1+la∑Qp2+la[H]Qp3=0.5×（1.05+0.15）×1.5×1×0.35+1.5×1×0.14+27×1.5×0.005=0.728kN

（[H]脚手架搭设高度限值，取最大，即［H］=27m）

4、求施工荷载标准值产生的轴向力总和∑NQk：

∑NQk=0.5（lb+a1）la∑Qk=0.5（1.05+0.15）×1.5×1×3=2.70kN

5、求风荷载标准值产生的弯矩：

由规范公式4.2.3、5.3.4式得

Mwk=

ωklah2

=

0.7µzµsω0lah2

10

10

建筑物为框架结构，风荷载体型系数µs=1.3ϕ=1.3×0.8=1.040

地面粗糙度C类　有密集建筑群的城市市区。

立杆计算段取底部，风压高度变化系数µz=0.74

Mwk=

0.7×0.74×1.040×0.4×1.5×1.52

=0.073kN·m

10

（6）确定按稳定计算的搭设高度Hs:

组合风荷载时由规范公式5.3.6-2式计算Hs即

Hs=

ϕAf-[1.2NG2K+0.85×1.4（∑NQk+

Mwk

ϕA）]

=

w

1.2gk

0.262×489×205×10-3-[1.2×0.728+0.85×1.4（2.70+

0.073

×0.262×489）]

=119m

5.08

1.2×0.1394

不组合风荷载时

Hs=

ϕAf-（1.2NG2K+1.4∑NQk）

1.2gk

=

0.262×489×205×10-3-（1.2×0.728+1.4×2.70）

=129m

1.2×0.1394

Hs取119m时，

[H]=

Hs

=

119

=106m

1+0.001Hs

1+0.001×119

脚手架搭设高度限值为106m。

根据规范5.3.7，脚手架高度不宜超过５０米。

连墙件计算

脚手架上水平风荷载标准值ωk

由规范公式4.2.3得ωk=0.7µz·µs·ω0

连墙件均匀布置，受风荷载最大的连墙件应在脚手架的最高部位，计算按27m考虑，地面粗糙度C类　有密集建筑群的城市市区。

风压高度变化系数µz=1.0

脚手架风荷载体型系数

µs=1.3ϕ=1.3×0.8=1.040

ωk=0.7×1.0×1.040×0.4=0.29kN/m2

求连墙件轴向力设计值Nl

每个连墙件作用面积Aw=2×1.5×3×1.5=13.50m2

Nl=Nlw+N0=1.4wkAw+5=1.4×0.29×13.50+5=10.48kN

Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值；

N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力，双排脚手架N0=5kN；

连墙件稳定计算

连墙杆采用钢管时，杆件两端均采用直角扣件分别连于脚手架及附加墙内外侧的短钢管上，因此连墙杆的计算长度可取脚手架的离墙距离，即lH=0.3m，因此长细比

λ=

lH

=

30.0

=19<[λ]=150

i

1.58

根据λ值，查规范附录表C，

ϕ=0.949,

Nl

=

10.48×103

=22.58N/mm2<205N/mm2

ϕA

0.949×489

满足要求!

。

抗滑承载力计算

直角扣件抗滑承载力计值Rc=8kN，

连墙件连接方式为双扣件,2*Rc=16kN。

Nl=10.48kN<16.0kN

满足要求!

立杆地基承载力计算

1、计算立杆段轴力设计值N：

由已知条件可知，不组合风荷载时N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

由已知条件la=1.5m，h=1.5m查规范附录A表A-1得gk=0.1394kN/m

脚手架结构自重标准值产生的轴向力NG1k=Hsgk=27×0.1394=3.764kN

构配件自重标准值产生的轴向力NG2k=0.5（lb+a1）la∑Qp1+la∑Qp2+[H]Qp3la

=0.5（1.05+0.15）×1.5×1×0.35+0.14×1.5×1+1.5×27×0.005=0.728kN

施工荷载标准值产生的轴向力总和∑NQk=0.5（lb+a1）laQk=0.5（1.05+0.15）×1.5×1×3=2.700kN

N=1.2（3.764+0.728）+1.4×2.700=9.17kN

2、计算基础底面积A：

取垫板作用长度1.5m，A=0.3×1.5=0.45m2

3、确定地基承载力设计值fg：

粘性土承载力标准值：

fgk=120kPa=120kN/m2

由规范公式5.5.2，并取Kc=0.5，得fg=kcfgk=0.5×120=60kN/m2

4、验算地基承载力：

由5.5.1式得立杆基础底面的平均压力

P=

N

=

9.17

=20.38kN/m2

A

0.45

满足要求!

。