1、悬挑式扣件钢管脚手架计算书悬挑式扣件钢管脚手架计算书钢管脚手架的计算参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）。计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为22.5米，立杆采用单立管。搭设尺寸为：立杆的纵距1.20米，立杆的横距1.10米，步距1.80米。采用的钢管类型为483.5，连墙件采用2步2跨，竖向间距3.60米，水平间距2.40米。施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工1层，脚手板共铺设4层。悬挑水平钢梁采用12.6号槽钢U口水平，其中建筑物外悬挑段长度1.50米，建筑物内锚固段长度3.00米。悬挑水平钢梁上面采用支杆、下面采用拉杆与建筑物拉结。最外面支点距离建筑物
2、1.40m，支杆采用钢管100.010.0mm拉杆采用钢管100.010.0mm。一、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，大横杆在小横杆的上面。按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。1.均布荷载值计算大横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m脚手板的荷载标准值 P2=0.1501.100/3=0.055kN/m活荷载标准值 Q=3.0001.100/3=1.100kN/m静荷载的计算值 q1=1.20.038+1.20.055=0.112kN/m活荷载的计算值 q2=1.41.100=1.540kN/m 大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨
3、中最大挠度) 大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)2.抗弯强度计算最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩跨中最大弯矩计算公式如下: 跨中最大弯矩为 M1=(0.080.112+0.101.540)1.2002=0.235kN.m支座最大弯矩计算公式如下: 支座最大弯矩为 M2=-(0.100.112+0.1171.540)1.2002=-0.276kN.m我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算： =0.276106/5080.0=54.252N/mm2大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三跨连续梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下: 静荷
4、载标准值q1=0.038+0.055=0.093kN/m活荷载标准值q2=1.100kN/m三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度 V=(0.6770.093+0.9901.100)1200.04/(1002.06105121900.0)=0.951mm大横杆的最大挠度小于1200.0/150与10mm,满足要求!二、小横杆的计算小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。1.荷载值计算大横杆的自重标准值 P1=0.0381.200=0.046kN脚手板的荷载标准值 P2=0.1501.1001.200/3=
5、0.066kN活荷载标准值 Q=3.0001.1001.200/3=1.320kN荷载的计算值 P=1.20.046+1.20.066+1.41.320=1.982kN小横杆计算简图2.抗弯强度计算最大弯矩考虑为小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=(1.20.038)1.1002/8+1.9821.100/3=0.734kN.m=0.734106/5080.0=144.466N/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小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
6、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: 小横杆自重均布荷载引起的最大挠度 V1=5.00.0381100.004/(3842.060105121900.000)=0.03mm集中荷载标准值P=0.046+0.066+1.320=1.432kN集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度 V2=1432.0801100.0(31100.02-41100.02/9)/(722.06105121900.0)=2.694mm最大挠度和 V=V1+V2=2.723mm小横杆的最大挠度小于1100.0/150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
7、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,取8.0kN； R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；1.荷载值计算横杆的自重标准值 P1=0.0381.100=0.042kN脚手板的荷载标准值 P2=0.1501.1001.200/2=0.099kN活荷载标准值 Q=3.0001.1001.200/2=1.980kN荷载的计算值 R=1.20.042+1.20.099+1.41.980=2.941kN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
8、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0.1161 NG1 = 0.11622.450=2.606kN (2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用竹笆片脚手板，标准值为0.15 NG2 = 0.15041.200(1.100+0.300)/2=0.504kN (3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15 NG3 = 0.1501.2004/2=0.360kN (4)吊挂的安
9、全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005 NG4 = 0.0051.20022.450=0.135kN经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 3.605kN。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 = 3.00011.2001.100/2=1.980kN风荷载标准值应按照以下公式计算 其中 W0 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)附录表D.4的规定采用：W0 = 0.450 Uz 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2
10、001)附录表7.2.1的规定采用：Uz = 1.250 Us 风荷载体型系数：Us = 0.600经计算得到，风荷载标准值Wk = 0.70.4501.2500.600 = 0.236kN/m2。考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 0.851.4NQ经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.23.605+0.851.41.980=6.682kN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经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.23.605+1.41.980=7.098kN风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式MW
11、= 0.851.4Wklah2/10其中 Wk 风荷载标准值(kN/m2)； la 立杆的纵距 (m)； h 步距 (m)。经过计算得到风荷载产生的弯矩 Mw=0.851.40.2361.2001.8001.800/10=0.109kN.m五、立杆的稳定性计算卸荷吊点按照构造考虑，不进行计算。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=7.098kN； i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm； 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
12、1.5001.800=3.118m； A 立杆净截面面积，A=4.890cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.080cm3； 由长细比，为3118/16=197； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.186； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 =7098/(0.19489)=78.135N/mm2； f 钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/mm2；不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 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=6.682kN； i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm； k
13、 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=1.1551.5001.800=3.118m； A 立杆净截面面积，A=4.890cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.080cm3； 由长细比，为3118/16=197； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.186； MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.109kN.m； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 =6682/(0.19489)+109000/5080=95.075
14、N/mm2； f 钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/mm2；考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 Nl，连墙件的设计计算满足要求!连墙件采用扣件与墙体连接。经过计算得到 Nl = 7.858kN小于扣件的抗滑力8.0kN，满足要求!连墙件扣件连接示意图七、悬挑梁的受力计算悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。悬臂部分脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。本工程中，脚手架排距为1100mm，内侧脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体 = 1400mm，水平支撑梁的截面惯性矩I = 391.50cm4，截面抵抗矩W = 62.14cm3，截面积A = 15.6
15、9cm2。受脚手架集中荷载 P=7.10kN水平钢梁自重荷载 q=1.215.690.00017.8510=0.15kN/m 悬挑脚手架示意图 悬挑脚手架计算简图经过连续梁的计算得到 悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN) 悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN.m) 悬挑脚手架支撑梁变形图(mm)各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为 R1=8.309kN,R2=6.530kN,R3=0.022kN最大弯矩 Mmax=1.226kN.m抗弯计算强度 f=M/1.05W+N/A=1.226106/(1.0562140.0)+0.0001000/1569.0=18.788N/mm2水平支撑梁的抗弯计算强度小于21
16、5.0N/mm2,满足要求!八、悬挑梁的整体稳定性计算水平钢梁采用12.6号槽钢U口水平,计算公式如下 其中 b 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算： 经过计算得到 b=5709.053.0235/(1400.0126.0235.0)=1.54由于b大于0.6，按照钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B其值b=1.07-0.282/b=0.887经过计算得到强度 =1.23106/(0.88762140.00)=22.24N/mm2；水平钢梁的稳定性计算 0时，水平钢梁受压；当RAH0时，水平钢梁受拉；当RAH=0时，水平钢梁不受力。各支点的支撑力 RCi=RUisini+
17、RDisini且有 RUicosi=RDicosi可以得到 按照以上公式计算得到由左至右各杆件力分别为 RU1=3.958kN RD1=4.775kN十、拉杆与支杆的强度计算拉绳或拉杆的轴力RU与支杆的轴力RD我们均取最大值进行计算，分别为RU=3.958kN，RD=4.775kN拉杆的强度计算：上面拉杆以钢管100.010.0mm计算，斜拉杆的容许压力按照下式计算： =N/A f其中 N 斜拉杆的轴心压力设计值，N = 3.96kN； A 斜拉杆净截面面积，A =29.85cm2； 斜拉杆受拉强度计算值，经计算得到结果是 1.33 N/mm2； f 斜拉杆抗拉强度设计值，f = 215N/m
18、m2；受拉斜杆的稳定性计算 f,满足要求!斜撑杆的焊缝计算：斜撑杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下 其中 N为斜撑杆的轴向力，N=3.958kN；lwt为焊接面积，取2984.52mm2；ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185.0N/mm2；经过计算得到焊缝抗拉强度 = 3957.61/2984.52 = 1.33N/mm2。对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!下面压杆以钢管100.010.0mm计算，斜压杆的容许压力按照下式计算： 其中 N 受压斜杆的轴心压力设计值，N = 4.78kN； 轴心受压斜杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到= 0.32； i 计算
19、受压斜杆的截面回转半径，i = 3.36cm； l 受最大压力斜杆计算长度，l = 5.00m； A 受压斜杆净截面面积，A =29.85cm2； 受压斜杆受压强度计算值，经计算得到结果是 5.06 N/mm2； f 受压斜杆抗压强度设计值，f = 215N/mm2；受压斜杆的稳定性计算 f,满足要求!斜撑杆的焊缝计算：斜撑杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下 其中 N为斜撑杆的轴向力，N=4.775kN； lwt为焊接面积，取2984.52mm2； ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185.0N/mm2；经过计算得到焊缝抗拉强度 = 4775.48/2984.52
20、= 1.60N/mm2。对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!十一、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=6.530kN 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10.9.8f = 50N/mm2；所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=65304/(3.1416502)1/2=10mm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
21、计算公式 其中 N 锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N = 6.53kN； 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6530.44/(3.1416201.5)=69.3mm。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 其中 N 锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N = 6.53kN； d 楼板螺栓的直径，d = 20mm； 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!
