电梯井扣件式钢管单管脚手架设计计算书.doc
电梯井扣件式钢管单管脚手架设计计算书计算书参考书籍：(1)建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 130-2001，2002年版）；(2)建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ 80-91）；(3)建筑施工安全检查标准（JGJ 59-99）；(4)钢结构设计规范（GB500172003）；(5)建筑结构荷载规范(GB5009-2001)(2006版)；(6)混凝土结构设计规范(G1350010-2002)(7) 施工图纸。1.计算参数设定(1)基本参数脚手架采用48×3.0钢管,脚手架高度61.00m,内立杆离墙0.20m；立杆步距h=1.80m,立杆纵距La=0.90m,立杆横距=0.90m；横向杆上有1条纵向杆,连墙件按2步2跨布置,脚手板铺20层。 (2)钢管截面特征 钢管类型48×3.0mm,截面积A=424mm2,惯性矩I=107800mm4；截面模量W=4490mm3,回转半径i=15.9mm,每米长质量0.0326kN/m；Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm2,弹性模量E=206000N/mm2。(3)荷载标准值1)永久荷载标准值每米立杆承受的结构自重标准值0.1248kN/m脚手板采用冲压钢脚手板,自重标准值0.20kN/m2栏杆与挡板采用 竹笆栏杆,自重标准值为0.0684kN/m脚手架上吊挂的安全设施（安全网）自重标准值0.002kN/m22)施工均布活荷载标准值装修脚手架2.00kN/m2,结构脚手架3.00kN/m2 3)作用于脚手架上的水平风荷载标准值k脚手架高度为61.00m 地面粗糙度按D类风压高度变化系数z=0.62(标高+5m)挡风系数=0.800,背靠建筑物按敞开，框架和开洞墙计算，则脚手架风荷载体型系数s=1.3=1.3×0.800=1.040,工程位于广东市,基本风压0=0.30kN/m2水平风荷载标准值 k=0.7zs0=0.7×0.62×1.040×0.30=0.14kN/m22.纵横向水平杆验算(1)纵向杆的计算1)荷载计算钢管自重GK1=0.0326kN/m脚手板自重GK2=0.20×0.45=0.09kN/m施工活荷QK=3.00×0.45=1.35kN/m作用于纵向水平杆线荷载标准值q1=1.2×(0.0326+0.09)=0.15kN/mq2=1.4×1.35=1.89kN/m2）纵向水平杆受力计算每根钢管长约6.00m，按五跨连续梁计算 L=0.90ma. 抗弯强度验算弯矩系数KM1=-0.105M1=KM1q1L2=-0.105×0.15×0.902=-0.01kN.m弯矩系数KM2=-0.119M2=KM2q2L2=-0.119×1.89×0.902=-0.18kN.mMmax=M1+M2=0.01+0.18=0.19kN.m=Mmax/W =0.19×106/4490=42.32N/mm2 纵向杆的抗弯强度=42.32N/mm2f=205N/mm2,满足要求。b. 挠度验算挠度系数K1=0.6441=K1q1L4/(100EI)=0.644×(0.15/1.2)×(900)4/(100EI)=0.02mm挠度系数K2=0.7042=K2q2L4/(100EI)=0.704×(1.89/1.4)×(900)4/(100EI)=0.28mmmax=1+2=0.02+0.28=0.30mm 纵向杆的max=0.30mm=L/150=6mm与10mm,满足要求。c.最大支座反力Rq1=1.132×0.15×0.90=0.15kNRq2=1.218×1.89×0.90=2.07kNRmax=Rq1+Rq2=0.15+2.07=2.22kN(2)横向水平杆验算1)荷载计算钢管自重gk1=0.0326kN/m中间纵向水平杆传递支座反力R中=Rmax=2.22kN旁边纵向水平杆传递支座反力R边=Rmax/2=1.11kN2)横向水平杆受力计算按单跨简支梁计算，跨度为：L=0.90ma.抗弯强度验算Mmax=qL2/8R中L/4=0.0326×0.90×0.90/82.22×0.90/4=502801N.mm=0.50kN.m=Mmax/W=502801/4490=111.98N/mm2 横向水平杆的抗弯强度=111.98N/mm2f=205N/mm2,满足要求。b.挠度验算集中荷载产生的挠度为1=Pl3/(48EI)=2220×9003/(48EI)=1.52mm均布荷载产生的挠度为：2=5qL4/384EI=5×0.0326×9004/(384EI)=0.01mmmax=12 =1.52+0.01=1.53mm 横向水平杆的max=1.53mm=L/150=6mm与10mm,满足要求。(3)横向水平杆与立杆的连接扣件抗滑移验算R=R中Gk1×L/2=2.220.0326×0.45=2.23kN横向水平杆与立杆连接扣件R=2.23kNRc=8.0kN(Rc为扣件抗滑承载力设计值),满足要求。3.立杆计算(1)立杆容许长细比验算计算长度附加系数k=1.0考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数=1.50 立杆步距h=1.80m，立杆计算长度Lo=kh=1.0×1.50×1.80=2.70m=2700mm长细比=Lo/i=2700/15.9=169.81 立杆长细比=169.81210,满足要求。(2)立杆稳定性验算1)荷载计算立杆所受荷载包括：脚手架结构自重、构配件自重及活荷。其中：a.脚手架结构自重包括：立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重:gk=0.1248kN/m,脚手架结构自重：NGlk=gkH=0.12×61.00=7.32kNb.构配件自重包括：脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等到防护设施的自重脚手板重量：20×0.90×0.45×0.20=1.62kN栏杆、挡脚板重量：20×0.90×0.07=1.26kN安全网重量：61.00×0.90×0.002=0.11kN构配件自重NG2k=1.62+1.26+0.11 =2.99kN c.活荷包括：施工荷载按2层作业计算（其中1层为结构施工，1层装修施工）得：NGk=0.90×0.90/2×(3.00+2.00)=2.03kN风荷载标准值计算风荷载标准值k=0.14kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW=0.85 × 1.4Mk=0.85×1.4kLah2/10=0.85×1.4×0.14×0.90×1.80×1.80/10=0.05kN.m=50000N.mm2)轴心受压稳定性系数Lo=kh=1.155×1.50×1.80=3.12m=3119mm=Lo/i=3119/15.9=196 =0.1883)立杆稳定性验算a.不组合风荷载时N=1.2(NGlk+ NG2k）1.4NQk=1.2×(7.32+2.99)+1.4×2.03=15.21kNN/（A）=15.21×1000/(0.188×424)=190.81 N/mm2 b.组合风荷载时N=1.2（NGlk+ NG2k）0.85×1.4NQk=1.2×(7.32+2.99)+0.85×1.4×2.03=14.79kNN/（A）MW/W=14.79×1000/(0.188×424)50000/4490 =196.68N/mm2 立杆稳定性为196.68N/mm2f=205N/mm2,满足要求。4. 支撑支承面验算钢管立杆高配套底座200×100mm,支承面为混凝土板（按C20考虑）支承板厚=100mm上部荷载为：F=15.21kN（1）支承面受冲切承载力验算s=2.00,ft=1.10N/mm2,h0=85mm,h=1.00=0.4+1.2/s=1.00,pc,m=0 N/mm2,um=2×(200+85)+2×(100+85)=940mm(0.7hft+0.15pc,m)umh0 =(0.7×1.0×1.10+0.15×0)×1.00×940×85/1000=61.52kN受冲切承载力61.52kNF=15.21kN,满足要求。(2)支承面局部受压承载力验算 Ab=(0.20+2×0.10)×(0.10×3)=0.12m2, Al=0.20×0.10=0.02m2l=(Ab/Al)0.5=2.45，fcc=0.85×9600=8160kN/m2，=0.75lfccAl=0.75×2×8160×0.02=244.80kN支承面局部受压承载力244.80kNF=15.21kN,满足要求。5.连墙件计算连墙件采用48×3.0钢管,截面积为424mm2；fy=210N/mm2按每个结构层花排设置,纵向间距取跨, 脚手架最高61.00m连墙件轴向力设计值N1= N1WN0,其中:风压高度变化系数z=1.02 (标高+61.00m),基本风压o=0.30kN/m2挡风系数=0.800,背靠建筑物按敞开、框架和开洞墙计算,则脚手架风荷载体型系数s=1.3=1.3×0.800=1.040,风荷载标准值k，=0.7×1.02×1.040×0.30=0.22kN/m2N1W=1.4kA=1.4×0.22×3.60×2×0.90=2.00kN连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力,按双排脚手架,取No=5.00kNN1= NlWN0 =2.00+5.00=7.00kN(N18kN采用单扣件，8kNN116kN采用双扣件)连墙件采用48×3.0钢管,单扣件连接满足要求。L0=0.20+0.10=0.30m=300mm,i=15.9mm,=L0/i=300/15.9=18.9mm,1=0.949=N1/1A连墙件=7000/(0.949×804)=17.40N/mm2 连墙件强度=17.40N/mm2f=210N/mm2,满足要求。6.计算结果脚手架采用48×3.0钢管，脚手架高度61.00m，内立杆离墙0.20m；立杆步距h=1.80m,立杆纵距=0.90m5
