3333-18-08-20扣件式钢管双排脚手架计算书
2012-2-29
设计依据：1、《建筑地基基础设计规范》 GB 50007－2002
2、《混凝土结构设计规范》 GB 50010－2002 附录A素混凝土结构构件计算
3、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 JGJ 130－2011
4、《建筑结构荷载规范》GB 50009 - 2001
5、《建筑结构静力计算手册》
本计算书使用《三行梭芙 SanHang Soft》建造师系列软件计算。
34.2米高扣件式钢管双排脚手架计算
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一、脚手架搭设和使用的基本要求：
脚手架总高度为 48米;本段计算高度为 34.2米。（备注：本段高度为 34.2米。本段高度以上卸荷段需另行验算！当上部卸荷段未安装卸荷装置而继续搭设时，由于所增加的荷载小于此时未使用的平桥施工荷载，本段计算高度仍然取本段高度验算！）立杆采用单立管 Φ48钢管。圆钢管规格为Φ 48× 3.5（mm）。脚手架立杆的纵距La为 1.5米，立杆的横距Lb为 .8米，水平杆的步距h为 2米，小横杆向墙面伸出长度Ls为 .15米。连墙件采用每楼层一层三跨设置；竖向间距为 3米，水平间距为 4.5米。
同时施工作业层数为 2层，施工均布荷载为 2（kN/㎡）。脚手板同时铺设最多层数为 17层，脚手板自重标准值为 .3（kN/㎡）。栏杆、挡脚板自重标准值为 .03（kN/m），安全设施荷载（安全网）为 .01（kN/㎡）。风荷载计算时采用的地面粗糙度类别为C，风荷载基本风压Wo为 .45（kN/㎡）。计算风荷载体型系数时选取脚手架状况为全/半封闭。
钢管自重为g1＝ .0384（kN/m），直角扣件自重为g2＝ .0132（kN/个），对接扣件自重为g3＝ .0184（kN/个）。钢管截面抵抗矩W＝ 5080（mm^3），截面惯性矩I＝ 121900（mm^4），截面积A＝ 489（mm^2），截面回转半径i＝ 15.8（mm）。
计算采用的钢材强度设计值[ó]＝205 （N/mm^2），钢材弹性模量E＝206000 （N/mm^2）。对接扣件抗滑移承载力设计值为3.2（kN），直角、旋转扣件抗滑移承载力设计值为8.0（kN）。要求扣件的拧紧力矩为40～65 N.m！
二、小横杆的验算：
小横杆按照单跨梁进行强度和挠度计算，小横杆（用直角扣件扣在大横杆上）支承在大横杆的上面，大横杆（用直角扣件扣在立杆上）每跨上共有 3根小横杆。
小横杆计算简图：
作用在小横杆上的各种荷载计算：
钢管自重 q1＝ .0384（kN/m）
脚手板自重q2＝ .3× 1.5÷ 3＝ .15（kN/m）
施工活荷载q3＝ 2× 1.5÷ 3＝ 1（kN/m）
设计荷载计算：
弯剪验算时 q＝1.2×（ .0384＋ .15）＋1.4× 1＝ 1.6261（kN/m）
挠度验算时 q＝ .0384＋ .15＋ 1＝ 1.1884（kN/m）
抗弯强度验算：
Mmax＝0.125×q×L^2
＝0.125× 1.6261× .8^2 ＝ .1301（kN.m）
ómax＝1000000×M÷W
＝1000000× .1301÷ 5080＝ 25.6102（N/mm^2）
ómax ≤ [ó]＝ 205（N/mm^2） 满足要求！
挠度验算：
Vmax＝（10^12×5×q×L^4）÷（384×E×I）
＝（10^12×5× 1.1884× .8^4）÷（384× 206000× 121900）＝ .2524（mm）
挠度限值计算[V]＝1000× 1.5÷ 150＝ 5.3333（mm）且要求[V]小于10（mm）。
采用挠度限值[V]＝ 5.3333（mm）
Vmax ≤ [V]＝ 5.3333（mm） 满足要求！
三、大横杆的验算：
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算。大横杆在小横杆的下面。
大横杆计算简图：
作用在大横杆上的各种荷载计算：
设计荷载计算：
弯剪验算时均布荷载q＝1.2× .0384＝ .0461（kN/m）
弯剪验算时集中荷载P＝ 1.6261× .8÷ 2＝ .6504（kN）
挠度验算时均布荷载q＝ .0384（kN/m）
挠度验算时集中荷载P＝ 1.1884× .8÷ 2＝ .4754（kN）
抗弯强度验算：
Mmax＝0.1×q×L^2＋0.267×P×L
＝0.1× .0461× 1.5^2 ＋0.267× .6504× 1.5＝ .2709（kN.m）
ómax＝1000000×M÷W
＝1000000× .2709÷ 5080＝ 53.3268（N/mm^2）
ómax ≤ [ó]＝ 205（N/mm^2） 满足要求！
挠度验算：
Vmax＝10^10×（0.677×q×L^4＋1.883×P×L^3）÷（E×I）
＝10^10×（0.677× .0384× 1.5^4＋1.883× .4754× 1.5^3）÷（ 206000× 121900）
＝ 1.2555（mm）
挠度限值计算[V]＝1000× 1.5÷ 150＝ 10（mm）且要求[V]小于10（mm）。
采用挠度限值[V]＝ 10（mm）
Vmax ≤ [V]＝ 10（mm） 满足要求！
支座反力R＝ .0461× 1.5÷2＋3× .6504＝ 1.9858（kN）
四、扣件抗滑力的验算：
要求扣件的拧紧力矩为40～65N.m！直角扣件抗滑承载力设计值[Rc]＝8.0 kN
横杆支座反力R＝ 1.9858（kN）
横杆支座反力R≤[Rc] 使用单直角扣件，抗滑承载力满足要求!
五、立杆荷载的计算：
（1）立杆结构自重NG1的计算：
查表每米立杆承受的结构自重标准值G＝ .1094（kN/m）
NG1 ＝ G × H
＝ .1094× 34.2＝ 3.7415（kN）
（2）脚手板自重NG2的计算：
NG2 ＝ qb×n1×La×Lb÷ 2
＝ .3× 17× 1.5× .8÷2＝ 3.06（kN）
（3）栏杆与挡脚手板自重NG3的计算：
NG3 ＝ NG31 × La × n1 ÷ 2
＝ .03× 1.5× 17÷2＝ .3825（kN）
（4）吊挂的安全设施荷载计算：（安全网）
NG4 ＝ NG41 × La × H
＝ .01× 1.5× 34.2＝ .513（kN）
（5）施工活荷载NQ1的计算：
NQ1 ＝ qh × nt × La × Lb ÷ 2
＝ 2× 2× 1.5× .8÷2＝ 2.4（kN）
（6）风荷载标准值的计算：
基 本 风 压 Wo＝ .45（kN/㎡）
地面粗糙度分为 C
风压高度变化系数uz＝ 0.616 * (H / 10)^0.44＝0.616×（ 34.2÷10）^0.44＝ 1.0582
采用风荷载体型系数时的脚手架状况为全/半封闭
按规范要求采用挡风系数φ1＝ .8
风荷载体型系数us＝0.6×φ1＝0.6× .8＝ .48
计算风荷载标准值Wk＝uz×us×Wo＝ 1.0582× .48× .45＝ .2286（kN/㎡）
风荷载产生的弯距Mw＝0.9×1.4×Wk×La×h^2÷10＝0.9×1.4× .2286× 1.5× 2^2÷10
＝ .1728（kN.m）
六、理论最大搭设高度Hs的计算：
同时施工作业层数为 2层，施工均布荷载为 2（kN/㎡）
脚手板同时铺设最多层数为 17层，脚手板自重标准值为 .3（kN/㎡）
计算长度附加系数k＝1.155
计算长度系数 u＝ 1.5
立杆计算长度 Lo＝k×u×h＝1.155× 1.5× 2＝ 3.465（m）
立杆回转半径 i＝ 15.8（mm）
计算立杆长细比 λ＝ 1000 * Lo/i＝ 1000× 3.465÷ 15.8＝ 219.3038
计算稳定性系数 φ＝ .1514
不组合风荷载时：
Hs＝（φ×A×ó÷1000－（1.2×（NG2＋NG3）＋1.4×NQ1））÷（1.2×gk）
＝（ .1514× 489× 205÷1000－（1.2×（ 3.06＋ .3825）＋1.4× 2.4））÷ （1.2× .1094）
＝ 58.5473（m）
组合风荷载时：
Hs＝（φ×A×ó÷1000－（1.2×（NG2＋NG3）＋0.9×1.4×（NQ1＋1000×Mw×φ×A÷ W）））÷（1.2×gk）
＝（ .1514× 489× 205÷1000－（1.2×（ 3.06＋ .3825）＋0.9×1.4×（ 2.4＋1000× .1728× .1514× 489÷ 5080）））÷ （1.2× .1094）
＝ 36.9366（m）
理论最大搭设高度Hs＝ 36.9（m）
理论最大搭设高度 36.9（m）≥本段计算高度 34.2（m）满足要求！
七、立杆的稳定性验算：
不组合风荷载时：
荷 载 计 算N＝1.2×（NG1＋NG2＋NG3＋NG4）＋1.4×NQ1
＝1.2×（ 3.7415＋ 3.06＋ .3825＋ .513）＋1.4× 2.4
＝ 12.5964（kN）
截面应力ómax＝1000×N÷（φ×A）
＝1000× 12.5964÷（ .1514× 489）
＝ 170.1421（N/mm^2）
组合风荷载时：
荷 载 计 算N＝1.2×（NG1＋NG2＋NG3＋NG4）＋0.9×1.4×NQ1
＝1.2×（ 3.7415＋ 3.06＋ .3825＋ .513）＋0.9×1.4× 2.4
＝ 12.2604（kN）
风荷载弯距Mw＝0.9×1.4×Wk×La×h^2÷10
＝0.9×1.4× .2286× 1.5× 2^2÷10
＝ .1728（kN.m）
截面应力ómax＝1000×N÷（φ×A）＋1000000×Mw÷Wg
＝1000× 12.2604÷（ .1514× 489）＋1000000× .1728÷ 5080
＝ 199.6194（N/mm^2）
验算应力ómax＝ 199.6194
ómax ≤ [ó]＝ 205（N/mm^2） 满足要求！
八、连墙件的验算：
选用刚性连墙件；采用Φ 48钢管作连墙杆，钢管一端与建筑物的预埋件连接，另一端用扣件与脚手架连接。
计算连墙杆长细比λ＝ 1000×（Lb＋2×Ls）÷ i
＝1000×（ .8＋2× .15）÷ 15.8
＝ 69.6203
计算稳定性系数 φ＝ .777
每个连墙件计算覆盖的迎风面积Aw＝nb×nk×La＝ 3× 3× 1.5＝ 13.5（㎡）
每个连墙件承受轴向力计算值 N ＝1.4×Wk×Aw＋3＝1.4× .2286× 13.5＋3＝ 7.3205（kN）
每个连墙件允许轴向力设计值 [N]＝φ× A × ó ÷ 1000
＝ .777× 489× 205÷1000
＝ 77.8904（kN）
每个连墙件承受轴向力计算值N ≤ [N]＝ 77.8904（kN） 满足要求！
一个直角扣件抗滑承载力设计值[Rc]＝8.0（kN）
连墙件可采用一个直角扣件与脚手架连接！
连墙件做法示意图：
支撑架基础、地基验算
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一、计算初始数据：
计算立杆轴压力P为 12.5964（kN）。混凝土地板厚度h为 100（mm）。地基承载力标准值R为 100（kN/m^2），地基承载力修正系数K1为 .4，混凝土地板整体性增强系数K2为 1.1，混凝土强度等级为C15。支撑立杆纵距La为 1.5（m），钢立杆横距Lb为 .8（m）。采用最大计算纵距为 1.2（m），采用立杆最大计算横距为 .8（m）。
二、输出结果数据：
1、立杆下垫板采用150×150×8mm钢垫板。计算采用垫板边长为 .15× .15（m）。
2、地基承载力验算
地基承载面积 A＝ P ÷ （K1 × R － 24 × h）
＝ 12.5964÷ （ .4 × 100 － 24 × .1）
＝ .335（m^2）
承载面积边长bd2＝ Sqr（A × bd1 ÷ ad1）
＝ Sqr（ .335 × .15÷ .15）
＝ .4726（m）
承载面积边长ad2＝ .335 ÷ .4726
＝ .7088（m）
ad2 ≤ 1.2（m）且 bd2 ≤ .8（m） 满足要求!
3、混凝土受弯验算
地基反力值 q1 ＝ .4× 100
＝ 40（kN/m^2）
立杆垫板压力q2 ＝ 12.5964÷（ .15 × .15）
＝ 559.84（kN/m^2）
M ＝ （q1 × ad2^2 × bd2）÷12 - （q2 × ad1^2 × bd1）÷12
＝ （ 40 × .7088^2 × .4726）÷12－（ 559.84 × .15^2 × .15）÷12
＝ .634 （kN.m）
W ＝ bd2 × h^2 ÷ 6
＝ .4726 × .1^2 ÷ 6
＝ 7.876666E-04 （m^3）
砼轴心抗拉强度设计值 ft ＝ .91（N/mm^2）
素砼轴心抗拉强度设计值 fct＝0.55 × ft ＝ .5005（N/mm^2）
砼截面抵抗矩塑性影响系数rs＝1.55
fh ＝ M ÷ （K2 × W）
＝ .634 ÷（1000× 1.1× 7.876666E-04）
＝ .7317（N/mm^2）
[fh]＝rs×fct＝ .7758（N/mm^2）
[fh] ≥ fh 满足要求！
4、混凝土冲切验算
冲切集荷面积 S＝ ad2 × bd2 －（ad1 ＋ 2 × h）×（bd1 ＋ 2 × h）
＝ .7088 × .4726－（ .15 ＋ 2 × .1）×（ .15 ＋ 2 × .1）
＝ .2125（m^2）
冲 切 荷 载 Fc＝ S × K1 × R
＝ .2125× .4× 100
＝ 8.5（kN）
冲 切 面 积 S1＝ 2 × h × （aa1 ＋ bb1 ＋ 2 × h ）
＝ 2 × .1×（ .15 ＋ .15 ＋ 2 × .1）
＝ .1（m^2）
抗冲切能力 Fck＝0.7 × ft × S1
＝0.7 × .91× 1000 × .1
＝ 63.7（kN）
Fc ≤ Fck 满足要求！
地基基础计算简图：
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