外挑15m悬挑式扣件钢管脚手架计算书Word格式文档下载.docx

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0.038+1.2×

0.262+1.4×

1.500=2.461kN/m

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:

M=2.461×

1.0502/8=0.339kN.m

σ=0.339×

106/4491.0=75.522N/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

荷载标准值q=0.038+0.262+1.500=1.801kN/m

简支梁均布荷载作用下的最大挠度

V=5.0×

1.801×

1050.04/（384×

2.06×

105×

107780.0）=1.284mm

小横杆的最大挠度小于1050.0/150与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=0.038×

1.050=0.040kN

1.050×

1.500/2=0.276kN

1.500/2=1.575kN

荷载的计算值P=（1.2×

0.040+1.2×

0.276+1.4×

1.575）/2=1.292kN

大横杆计算简图

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

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:

M=0.08×

（1.2×

0.038）×

1.5002+0.175×

1.292×

1.500=0.347kN.m

σ=0.347×

106/4491.0=77.369N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

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:

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

V1=0.677×

0.038×

1500.004/（100×

2.060×

107780.000）=0.06mm

集中荷载标准值P=（0.040+0.276+1.575）/2=1.891kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V1=1.146×

1890.945×

1500.003/（100×

107780.000）=3.29mm

最大挠度和

V=V1+V2=3.353mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求!

三、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）:

R≤Rc

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,单扣件取8.0kN,双扣件取12.0kN；

R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

横杆的自重标准值P1=0.038×

1.500=0.058kN

荷载的计算值R=1.2×

0.058+1.2×

1.575=2.605kN

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的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；

双扣件在20kN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0.1072

NG1=0.107×

20.000=2.145kN

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；

本例采用木脚手板，标准值为0.35

NG2=0.350×

2×

1.500×

（1.050+0.350）/2=0.735kN

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；

本例采用栏杆、木脚手板标挡板，准值为0.17

NG3=0.170×

2=0.510kN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；

0.010

NG4=0.010×

20.000=0.300kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.690kN。

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=2.000×

1.050/2=3.150kN

风荷载标准值应按照以下公式计算

其中W0——基本风压（kN/m2），W0=0.450

Uz——风荷载高度变化系数，Uz=1.000

Us——风荷载体型系数：

Us=0.960

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.450×

1.000×

0.960=0.432kN/m2。

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+0.9×

1.4NQ

经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.2×

3.690+0.9×

1.4×

3.150=8.397kN

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ

3.690+1.4×

3.150=8.838kN

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式

MW=0.9×

1.4Wklah2/10

其中Wk——风荷载标准值（kN/m2）；

la——立杆的纵距（m）；

h——立杆的步距（m）。

经过计算得到风荷载产生的弯矩：

Mw=0.9×

0.432×

1.800×

1.800/10=0.265kN.m

五、立杆的稳定性计算

1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=8.838kN；

　　i——计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；

　　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=1.500；

　　l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=1.155×

1.800=3.118m；

　　A——立杆净截面面积，A=4.239cm2；

　　W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=4.491cm3；

λ——长细比，为3118/16=196

λ0——允许长细比（k取1），为2700/16=169<

210长细比验算满足要求!

φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.190；

σ——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；

　　[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

经计算得:

σ=8838/（0.19×

424）=109.989N/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

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=8.397kN；

　　MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.265kN.m；

经计算得到

σ=8397/（0.19×

424）+265000/4491=163.405N/mm2；

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算σ<

六、连墙件的计算

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：

Nl=Nlw+No

其中Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），应按照下式计算：

Nlw=1.4×

wk×

Aw

wk——风荷载标准值，wk=0.432kN/m2；

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积:

Aw=3.60×

4.50=16.200m2；

No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；

No=3.000

经计算得到Nlw=9.798kN，连墙件轴向力计算值Nl=12.798kN

根据连墙件杆件强度要求，轴向力设计值Nf1=0.85Ac[f]

根据连墙件杆件稳定性要求，轴向力设计值Nf2=0.85φA[f]

连墙件轴向力设计值Nf=0.85φA[f]

其中φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=35.00/1.60的结果查表得到φ=0.94；

净截面面积Ac=4.24cm2；

毛截面面积A=18.10cm2；

[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf1=73.865kN

Nf1>

Nl，连墙件的设计计算满足强度设计要求!

经过计算得到Nf2=297.693kN

Nf2>

Nl，连墙件的设计计算满足稳定性设计要求!

连墙件采用膨胀螺栓连接，预埋铁的计算参见《施工计算手册》钢结构部分。

连墙件膨胀螺栓连接示意图

七、悬挑梁的受力计算

悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算

悬出端C受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。

悬臂单跨梁计算简图

支座反力计算公式

支座弯矩计算公式

C点最大挠度计算公式

其中k=m/l,kl=ml/l,k2=m2/l。

本工程算例中，m=1500mm，l=2250mm，ml=350mm，m2=1400mm；

水平支撑梁的截面惯性矩I=1130.00cm4，截面模量（抵抗矩）W=141.00cm3。

受脚手架作用集中强度计算荷载N=8.84kN

水平钢梁自重强度计算荷载q=1.2×

26.10×

0.0001×

7.85×

10=0.25kN/m

k=1.50/2.25=0.67

kl=0.35/2.25=0.16

k2=1.40/2.25=0.62

代入公式，经过计算得到

支座反力RA=25.318kN

支座反力RB=-6.720kN

最大弯矩MA=15.743kN.m

抗弯计算强度:

f=15.743×

106/（1.05×

141000.0）=106.335N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!

受脚手架作用集中计算荷载N=3.69+3.15=6.84kN

水平钢梁自重计算荷载q=26.10×

10=0.21kN/m

最大挠度Vmax=9.114mm

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）表5.1.8规定：

水平支撑梁的最大挠度小于3000.0/250,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

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》（GB50017-2011）附录得到：

φb=2.00

由于φb大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2011）附录B其值φb'

=1.07-0.282/φb=0.929

经过计算得到强度σ=15.74×

106/（0.929×

141000.00）=120.19N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ<

九、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钢筋拉环，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=6.720kN

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，每个拉环按照两个截面计算，按照《混凝土结构设计规范》9.7.6[f]=65N/mm2；

压点处采用1个U形钢筋拉环连接；

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=[6720×

4/（3.1416×

65.00×

2）]1/2=9mm

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上搭接长度。

2.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：

锚固深度计算公式

其中N——锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=6.72kN；

d——楼板螺栓的直径，d=20mm；

[fb]——楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.5N/mm2；

h——楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度。

经过计算得到h要大于6720.27/（3.1416×

20×

1.5）=71.3mm。

3.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：

混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式

b——楼板内的螺栓锚板边长，b=5d=100mm；

fcc——混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=13.59N/mm2；

经过计算得到公式右边等于131.6kN

楼板混凝土局部承压计算满足要求!

4.水平钢梁与楼板锚固压点部位楼板负弯矩配筋计算如下：

锚固压点处楼板负弯矩数值为M=6.72×

2.25/2=7.56kN.m

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条

其中α1──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，

α1取为0.94,期间按线性内插法确定；

fc──混凝土抗压强度设计值；

h0──截面有效高度；

fy──钢筋受拉强度设计值。

截面有效高度h0=130-15=115mm；

αs=7.56×

106/（1.000×

14.300×

1.5×

1000×

115.02）=0.0270

ξ=1-（1-2×

0.0270）1/2=0.0270

γs=1-0.0270/2=0.9860

楼板压点负弯矩配筋为

As=7.56×

10^6/（0.9860×

115.0×

210.0）=317.3mm2

悬挑脚手架计算满足要求！