扣件式钢管悬挑型钢脚手架设计计算书（双排钢管）.doc
扣件式钢管悬挑型钢脚手架设计计算书（双排钢管）本计算书参考书籍：(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年版)；(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,内立杆离墙0.50m,立杆底高度+48.90m；立杆步距h=1.80m, 立杆纵距La=1.50m, 立杆横距0.80m,架体高度24.00m；纵向水平杆上有2条横向水平杆,连墙件按每层2跨布置,冲压钢脚手板铺14层。（2）钢管截面特征 壁厚t=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0.0384kN/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,自重标准值为0.2000kN/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0.0020kN/m2。2)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截标准值k脚手架高度为24.00m 地面粗糙度按C类；风压高度变化系数z=1.25 (标高+50m)；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=0.44kN/m2 水平风荷截标准值k=0.7zs0=0.7×1.25×1.040×0.44=0.40kN/m22纵横向水平杆验算(1)横向杆的计算:横向杆按照简支梁进行强度和挠度计算，横向杆在横纵杆的上面。1)均布荷载值计算横向杆的自重标准值 q1=0.0326kN/m脚手板的荷载标准值 q2=0.20×0.50=0.10kN/m活荷载标准值 Q=3.00×0.50=1.50kN/m荷载的计算值 q=1.2×(0.0326+0.10)+1.4×1.50=2.26kN/m2)抗弯强度计算Mmax=qL2/8=2.26×0.802/8=0.18kN.m=180000N.m=Mmax/W=180000/4490=40.20N/mm2横向杆的抗弯强度=40.20N/mm2f=205N/mm2,满足要求。3)挠度计算q=0.0326+0.10+1.50=1.63kN/m=1.63N/mmmax=5qL4/384EI=5×1.63×8004/384EI=0.39mm 横向杆的最大挠度max=0.39mmL/150=800/150=5mm与10mm,满足要求。(2)纵向杆的计算纵向杆按照四跨连续梁进行强度和挠度计算，横向杆在纵向杆的上面。 1)荷载值计算 横向杆的自重标准值 P11=0.0326×0.80=0.02kN 脚手板的荷载标准值 P12=0.20×0.80×0.50=0.08kN 活荷载标准值 Q=2.00×0.80×0.50=0.80kN 荷载的计算值 p1=1.2×(0.02+0.08)=0.12kN p2=1.4×0.80=1.12kN 2）抗弯强度计算弯矩系数:KM1=-0.107M1=-0.107qL2=-0.107×1.2×0.0326×2.25=-0.009kN.m弯矩系数:KM2=-0.286M2=-0.286p1L=-0.286×0.12×1.50=-0.05kN.m弯矩系数:KM3=-0.321M3=-0.321p2L=-0.321×1.12×1.50=-0.54kN.mMmax=M1+M2+M3=0.009+0.05+0.54=0.60kN.m纵向杆的抗弯强度=Mmax/W=0.60×106/4490=133.50N/mm2f=205N/mm2,满足要求。3）挠度计算挠度系数:K1=0.6321=Kv1qL4/(100EI)=0.632×0.0326×15004/(100EI)=0.05mm集中荷载标准值p1=0.02+0.08=0.10kN=100N,p2=0.80kN=800N挠度系数:K2=1.7642=Kv2p1L3/(100EI)=1.764×100×15003/(100EI)=0.27mm挠度系数:K3=2.6573=Kv3p2L3/(100EI)=2.657×800×15003/(100EI)=3.23mmmax=1+2+3=0.05+0.27+3.23=3.55mm纵向杆的最大挠度max=3.55mmL/150=1500/150=10mm与10mm,满足要求。4）最大支座反力支座反力系数：KR1=1.143R1=1.143qL=1.143×1.2×0.0326×1.50=0.07kN支座反力系数：KR2=2.381R2=2.381p1=2.381×0.10=0.24kN支座反力系数：KR3=2.595R3=2.595p2=2.595×0.80=2.08kNRmax=R1+R2+R3=0.07+0.24+2.08=2.39kN（3）纵向水平杆与立杆连接扣件抗滑移验算 Rmax=2.26×(0.80/2)=2.39kNRc=8kN(Rc为单扣件抗滑承载力设计值),满足要求。3.立杆容许计算(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=1.00×1.50×1.80=2.70m=2700mm长细比=Lo/i=2700/15.90=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=0.1248×24.00=3.00kNb.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：14×1.50×0.80/2×0.20=1.68kN栏杆、挡脚板重量：14×1.50×0.0684=1.44 kN安全网重量：24.00×1.50×0.0020=0.07 kN构配件自重NG2k=1.68+1.44+0.07=3.19kN 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=1.50×0.80/2×(3.00+2.00)=3.00kN风荷载标准值计算风荷载标准值k=0.40kN/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=0.85×1.4×0.40×1.50×1.802/10=0.23kN.m=230000N.mm(3)轴心受压稳定性系数Lo=kh=1.155×1.5×1.80=3.12m=Lo/i=3119/15.9=196.13 =0.1882)立杆稳定性验算a.不组合风荷载时N=1.2(NGlk+ NG2k）1.4NQk=1.2×(3.00+3.19)+1.4×3.00=11.63kN=11630NN/（A）=11630/(0.188×424)=145.90N/mm2b.组合风荷载时N=1.2（NGlk+ NG2k）0.85×1.4NQk=1.2×(3.00+3.19)+0.85×1.4×3.00=11.00kN=11000NN/（A）MW/W=11000/(0.188×424)+230000/4490=189.22N/mm2组合风荷载立杆稳定性189.22N/mm2205N/mm2,满足要求。4.连墙件计算6.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3跨,脚手架最高109.60m连墙件轴向力设计值N1=N1WN0,其中:风压高度变化系数z=1.03(标高+100m),基本风压o=0.44kN/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，=0.7zso=0.7×1.03×1.040×0.44=0.325kN/m2N1W=1.4kA=1.4×0.325×3.00×6.00=8.19kN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 =8.19+3.00=11.19kN=11190N(N18kN采用单扣件，8kNN112kN采用双扣件)连墙件采用48×3.0钢管,双扣件连接满足要求。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=11190/(0.949×424)=32.78N/mm2连墙件强度=32.78N/mm2f=210N/mm2，满足要求。5.悬挑型钢梁计算悬挑材料选采用16号工字钢；H=160mm,b=88mm,tw=6.0mm,t=9.9mm,q=0.21kN/m,w=140900mm3,IX=11270000mm4,S=80800mm3,E=206000N/mm2,f=215.00N/mm2,fv=120.00N/mm2,fy=235N/mm2。 (1)抗弯强度验算L=0.80m,a=0.20m,N1=N2=N=11.63kN=11630N,x=1.05,Mx=Na+(L+a)+q(L+a)2/2=11.63×0.20+(0.80+0.20)+0.21×(0.80+0.20)2/2=14.06kN.m=14060000N.m =Mx/xWx=14060000/(1.05×140900)=95.04N/mm2悬挑型钢梁抗弯强度=95.04N/mm2215.00N/mm2,满足要求。(2)抗剪强度验算 V=2N+q(L+a)=11.63×2+0.21×(0.80+0.20)=23.47=VS/Ixtw=23470×80800/11270000/6.0=17.00N/mm2 悬挑型钢梁抗剪强度=17.00N/mm2120.00N/mm2,满足要求。(3)整体稳定验算L1=1000mm=1.00mb=2.00(查表得)b=2.00>0.6b'=1.07-0.282/b=1.07-0.282/2.00=0.93Mx/b'Wx=14060000/(0.93×140900)=107.30N/mm2悬挑型钢梁整体稳定性107.30N/mm2215.00N/mm2,满足要求。(4)挠度验算1=N1(L+a)3/3EI=11630×(800+200)3/(3×206000×11270000)=1.672=N2La2(3-a/L)/6EI=11630×800×2002×(3-200/800)/(6×206000×11270000)=0.073=q(L+a)4/8EI=0.21×(800+200)4/(8×206000×11270000)=0.01mmmax =1+2+3=1.67+0.07+0.01=1.75mm悬挑型钢梁挠度max=1.75mm=2.50mm,满足要求。6.验算悬挑梁锚固钢筋L1=1.50mm,HPB235钢筋,f=210N/mm2锚固点拉力Rmax=N(L+2a)/L1+q(L+a)=11630×1200/1500+0.21×(800+200)=9514预埋锚固钢筋按两个截面同时受力计算:取16钢筋；As=2×200.96=401.92mm2Asfy/Rmax=401.92×210/9514=8.87锚固钢筋Asfy/Rmax=8.872,满足要求。7.计算结果脚手架采用48×3.0钢管,内立杆离墙0.50m,立杆底高度+48.90m,立杆步距1.80m,立杆纵距1.50m,立杆横距0.80m,连墙件按每层2跨布置,冲压钢脚手板铺14层。悬挑型钢采用I16号工字钢1.50m，锚固段1.50m，采用16锚固钢筋。
