脚手架的计算书.doc

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1、第二章 脚手架专项设计计算书 -悬挑型钢钢管脚手架型钢悬挑扣件式钢管脚手架的计算依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)、建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、钢结构设计规范(GB 50017-2003)、建筑施工安全检查评分标准(JGJ59-99)、建筑施工高处作业安全技术规范(JGJ80-91) 以及本工程的施工图纸。 1.1参数信息 2.1.1脚手架参数双排脚手架搭设高度20米，立杆采用单立杆；搭设尺寸：立杆的纵距为 1.5m，立杆的横距为1.05m，立杆的步距为1.8m；内排架距离墙长度为0.30 m；小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为 2 根

2、；采用的钢管类型为 483.5； 横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数 1.00；连墙件布置取两步两跨，竖向间距 3.6 m，水平间距3 m，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件； 2.1.2活荷载参数施工均布荷载(kN/m2):3.000；脚手架用途:结构脚手架；同时施工层数:2 层 2.1.3风荷载参数本工程地处青岛，查荷载规范基本风压为0.6kN/m2，脚手架搭设高度为20m，地面粗糙度类别为c，风荷载高度变化系数z=1.35（标高+60取上段最不利荷载情况），风荷载体型系数s=1.3=1.30.89=1.157；(GB5009-2001）计算中考虑风荷载作用水平风荷载标准值

3、k=0.7zso=0.71.351.1570.6=0.656KN/m22.1.4静荷载参数每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1248；脚手板采用自重标准值(kN/m2):0.3；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.11；安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005；脚手板铺设层数:4层；脚手板类别:冲压钢脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、冲压钢脚手板挡板；2.1.5水平悬挑支撑梁 悬挑水平钢梁采用25a工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.35m，建筑物内锚固段长度 1.5 m。与楼板连接的螺栓直径(mm):20.00；楼板混凝土标号:C30 2.2纵横水平杆计算2.2.1横向

4、水平杆计算横向水平杆按单跨梁计算，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。计算简图和脚手架搭设示意图如图a图a 横向水平杆计算简图和脚手架搭设示意图（1） 荷载计算钢管自重P1= 0.038 kN/m ；脚手板的荷载标准值: P2= 0.31.5/3=0.15 kN/m ；活荷载标准值: Q=31.5/3=1.5 kN/m；荷载的计算值: q=1.20.038+1.20.15+1.41.5 =2.326 kN/m；（2） 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: 最大弯矩 Mqmax =2.3261.052/8 = 0.321kN.m；最大

5、应力计算值 = Mqmax/W =63.189N/mm；小横杆的最大弯曲应力 =63.189 N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 f=205 N/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+0.15+1 .5= 1.688 kN/m ； 最大挠度 = 5.01.68810504/(3842.06105)=1.064 mm；小横杆的最大挠度 1.064 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 1050 / 150=7 与10 mm，满足要求！2.2.2纵向水平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。图b 纵向水平

6、杆的计算简图（1）荷载值计算小横杆的自重标准值: P1= 0.0381.05=0.04 kN；脚手板的荷载标准值: P2= 0.31.051.5/3=0.158 kN；活荷载标准值: Q= 31.051.5/3=1.575 kN；荷载的设计值: P=(1.20.04+1.20.158+1.41.575)/2=1.221kN；（2）强度验算最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。 均布荷载最大弯矩计算:M1max=0.080.0381.51.5=0.007 kN.m；集中荷载最大弯矩计算公式如下: 集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.2671.2211.5=

7、 0.489 kN.m；M = M1max + M2max = 0.007+0.348=0.496 kN.m最大应力计算值 = 0.496106/5080=97.638 N/mm2；大横杆的最大应力计算值 = 97.638 N/mm2 小于 大横杆的抗压强度设计值 f=205 N/mm2，满足要求！（3）挠度验算最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和,单位:mm；均布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：max= 0.6770.03815004 /(1002.06105) = 0.052 mm；集中荷载最大挠度计算公式如下: 集中荷载

8、标准值最不利分配引起的最大挠度：小横杆传递荷载 P=（0.04+0.158+1.575）/2=0.887 kN = 1.8830.88710315003/ ( 100 2.06105) = 2.245 mm；最大挠度和：= max + pmax = 0.052+2.245=2.297 mm；大横杆的最大挠度 2.297 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500 / 150=10与10 mm，满足要求！ 2.3扣件抗滑力的计算 按规范JGJ130-2001表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数1.00，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。纵向

9、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JGJ130-2001式5.2.5):R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值,取8.00 kN； R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；小横杆的自重标准值: P1 = 0.0381.052/2=0.040 kN；大横杆的自重标准值: P2 = 0.0381.5=0.058 kN；脚手板的自重标准值: P3 = 0.31.051.5/2=0.236 kN；活荷载标准值: Q = 31.051.5 /2 = 2.363kN；荷载的设计值: R=1.2(0.04+0.058+0.236)+1.42.363=3.709

10、kN；R 8.00 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! 2.4立杆允许长细比验算、稳定性计算2.4.1脚手架立杆荷载的计算作用于脚手架的荷载包括恒荷载、施工荷载和风荷载。恒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，为0.1248kN/mNG1 = 0.1248+(1.052/2)0.038/1.8+（1.52/2)0.038/1.820 = 3.573kN；(2)脚手板的自重标准值；采用冲压钢脚手板，标准值为0.3kN/m2 NG2= 0.341.5(1.05+0.3)/2 = 1.215 kN；(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用栏杆、冲压钢脚手板挡板，标准值为0

11、.11kN/mNG3 = 0.1141.5/2 =0.33 kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网；0.005 kN/m2 NG4 = 0.0051.520 = 0.15 kN；经计算得到，恒荷载标准值NG=5.268kN；活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。(规范5.3.2）经计算得到，活荷载标准值 NQ= 31.051.52/2 = 4.725 kN；风荷载标准值按照以下公式计算 k=0.7zso 其中 o - 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用： o = 0.6 kN/m2； z - 风荷载高

12、度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用： z= 1.35； s - 风荷载体型系数：取值为1.157；经计算得到，风荷载标准值k = 0.7 0.61.351.157 = 0.656 kN/m2；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= 1.25.268+ 1.44.725= 12.937 kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为N = 1.2 NG+0.851.4NQ = 1.25.268+ 0.851.44.725= 11.944 kN；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为Mw = 0.85 1.4kLah2/10 =

13、0.85 1.40.6561.51.82/10 = 0.379 kN.m；2.4.2立杆的长细比验算l0=kh,=l0/i；K计算长度附加系数，其值取1.000；考虑脚手架的整体稳定因素的单杆计算长度系数查规范表5.3.3为1.500；h立杆步距为1.800；按规范表5.1.9取双排架为210；l0=11.51.8=2.7，=2.71000/15.8=171=210所以设计计算长细比满足要求！3.立杆的稳定性计算由规范附录C查得=0.243不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为： 立杆的轴向压力设计值 ：N = 12.937 kN；立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm2；立杆净截面模量(

14、抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205 N/mm2； = 12937/(0.185489)=173.747 N/mm2；立杆稳定性计算 = 173.747 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 立杆的轴心压力设计值 ：N = 11.944 kN； = 11944/(0.243489)+/5080 =175.122 N/mm2；立杆稳定性计算 = 175.122 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！ 2.5悬挑型钢的计算悬挑脚手架的水平钢梁按

15、照无约束的悬臂梁计算。悬臂部分受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。 悬挑材料采用25a工字钢。H=250mm，b=116mm，tw=8mm，t=13，q=0.485kN/m，=mm3，I=mm4，S=48541mm3，E=N/mm2，f=215.00N/mm2，fv=120.00N/mm2，t=10mm，fy=235N/mm2；计算简图见图c。图c 25a工字钢计算简图2.5.1抗弯强度验算L=1.05m，a=0.30m，N1=N2=N=1.25.268+ 1.44.725= 12.937 kN，=1.05；Mmax=Na+（l+a）+q（l+a）2/2=12.9370.

16、3+（1.05+0.3）+0.485（1.05+0.30）2/2=21.788kNm；=Mmax/W=21.788106/(1.05)=191.602f=215.00N/mm2，满足要求！2.5.2抗剪强度验算Vmax=2N+q（l+a）=12.9372+0.485（1.05+0.3）=26.529=26529N；=VmaxS/Itw=2652963900/（8）=N/mm20.6；b=1.07-0.282/=1.07-0.282/2.547=0.959；F=Mx/（bWx）=21.788106/(0.959)=56.533f=215N/mm2，满足要求。（1）绕度验算1=N1(l+a）3/3

17、EI=1293713503/（3）=1.025mm；2=N2la2(3-a/l)/6EI=1293710503003002.714/（6）=0.053mm；3=q(l+a)4/8EI=0.485(1050+300)4/(8)=0.019mm；max=1.025+0.053+0.019=1.097mm2，满足要求！ 2.7连墙件的计算连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算z1.35，s1.157，00.6KN/m，水平风荷载标准值k=0.7zso=0.71.351.1570.6=0.656KN/m2每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw=3.63=10.8 m2；按建筑施工扣件式钢管脚

18、手架安全技术规范(JGJ130-2001)5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), 双排架N0= 5.000 kN；风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算：Nlw= 1.4kAw=1.40.65610.8=9.919 kN；连墙件的轴向力设计值 Nl= Nlw+ N0= 14.919 kN；连墙件承载力设计值按下式计算：Nf=Af其中 -轴心受压立杆的稳定系数；由长细比 l/i = 300/15.8=18.99查表得到=0.949，l为内排架距离墙的长度；A =4.89 cm2；f=205 N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为 Nf= 0.9494.8910-4205103= 95.133 kN；Nl= 14.919KN Nf= 95.133KN,连墙件的设计计算满足要求！连墙件采用双扣件与墙体连接。由以上计算得到 Nl= 14.919小于双扣件的抗滑力16 kN，满足要求！