组合扣件式钢管脚手架设计计算书.doc

组合扣件式(落地+拉吊卸荷)钢管脚手架设计计算书1.计算参数设定（1）脚手架基本参数建筑物最大标高+54.50m，脚手架起搭标高为0m,脚手架最大标高+56.00m，采用单管落地+拉吊卸荷的搭设形式，设3个拉吊段分别是+14.00+29.00m,+29.00+41.00m,+41.00+56.00m。拉吊卸荷采用14mm钢丝绳1.50m,吊环20mm。脚手架采用48×3.0钢管，内立杆离墙0.20m；立杆步距h=1.80m，立杆纵距La=1.50m，立杆横距0.80m；横向水平杆在下，横向水平杆上设有2根纵向水平杆；连墙件按2步2跨布置，脚手架满铺冲压钢脚手板。脚手架不完全卸荷采用：立杆向下传递20%荷载。（2）钢管截面特征 钢管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为0.1069kN/m采用冲压钢脚手板,自重标准值为0.30kN/m2栏杆与挡板采用栏杆、冲压钢脚手板挡板,自重标准值为0.16kN/m，脚手架上吊挂的安全设施（安全网）自重标准值为0.010kN/m22）施工均布活荷载标准值装修脚手架为2.00kN/m2 ,结构脚手架为3.00kN/m2 3）风荷载风压高度变化系数z=0.74；地面粗糙度按C类挡风系数=0.80 ,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=1.3×0.80=1.04,工程位于广东高要,基本风压0=0.30kN/m22.纵向水平杆验算（1）荷载计算钢管自重GK1=0.0326kN/m，脚手板自重GK2=0.30×0.27=0.08；施工活荷载QK=3.00×0.27=0.80作用于纵向水平杆线荷载标准值永久荷载q1=1.2×(0.0326+0.08)=0.14kN/m;施工活荷载q2=1.4×0.80=1.12kN/m（2）纵向水平杆验算每根钢管长约6.00m,按四连续梁计算，L=1.501) 抗弯强度验算弯矩系数KM1=-0.107，M1=KM1q1L2=-0.107×0.14×1.502=-0.03kN·m弯矩系数KM2=-0.121，M2=KM2q2L2=-0.121×1.12×1.502=-0.30kN·mMmax=M1+M2=0.03+0.30=0.33kN·m=Mmax/W=0.33×106/4490=73.50N/mm2纵向杆的抗弯强度=73.50N/mm2f=205N/mm2,满足要求。2) 挠度验算2) 挠度验算挠度系数K1=0.632，1=K1q1L4/(100EI)=0.632×(0.14/1.2)×(1500)4/(100EI)=0.17mm挠度系数K2=0.967，2=K2q2L4/(100EI)=0.967×(1.12/1.4)×(1500)4/(100EI)=1.76mmmax=1+2=0.17+1.76=1.93mm纵向杆的max=1.93mm=L/150=10mm与10mm,满足要求。3）最大支座反力Rq1=1.143×0.14×1.50=0.24kN，Rq2=1.223×1.12×1.50=2.05kNRmax=Rq1+Rq2=0.24+2.05=2.29kN3.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=2.29kN旁边纵向水平杆传递支座反力R边=Rmax/2=1.15kN（2）横向水平杆受力计算按单跨简支梁计算，跨度为：L=0.80m1)抗弯强度验算Mmax=qL2/8R中L/3=0.0326×0.80×0.80/82.29×0.80/3=613275N·m=0.61kN·m=Mmax/W=613275/4490=136.59N/mm2横向水平杆的抗弯强度=136.59N/mm2f=205N/mm2,满足要求。2）挠度验算集中荷载产生的挠度为1=Pa(3L24a2)/(24EI)=2290×267(3×80024×2672)/(24EI)=1.87mm均布荷载产生的挠度为2=5qL4/384EI=5×0.0326×8004/(384EI)=0.01mmmax=12=1.87+0.01=1.88mm横向水平杆的max=1.88mm=L/150=5mm与10mm,满足要求。4.横向水平杆与立杆的连接扣件抗滑验算R=R中R边Gk1L/2=2.291.150.0326×0.40=3.45kN横向水平杆与立杆连接扣件R=3.45kNRc=8.0kN(Rc为扣件抗滑承载力设计值),满足要求。 5.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。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，查得=0.188。6.落地段立杆计算净高度14.00m, 落地段计算高度为14.00m, 脚手板铺10层。(1）荷载计算1)脚手架结构自重：NGlk=gkH=0.1069×14.00=1.50kN2)构配件自重： NG2k=1.80+2.40+0.21=4.41kN其中：脚手板重量：10×1.50×0.40×0.30=1.80kN栏杆、挡脚板重量：10×1.50×0.16=2.40kN安全网重量：14.00×1.50×0.010=0.21kN3)活荷包括：a.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：NQk=1.50×0.80/2×(3.00+2.00)=3.00kNb.风荷载标准值计算风荷载标准值k=0.74×1.04×0.30=0.23kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4kLah2/10=0.9×1.4×0.23×1.50×1.80×1.80/10=0.14kN·m=140000N.mm(2）立杆稳定性验算 序号 各标高段 立杆作用力(不组合风荷载)上层立杆传递力验算作用力1+41.00+56.00m10.43010.432+29.00+41.00m8.9810.43×0.20=2.098.98+2.09=11.073+14.00+29.00m10.4311.07×0.20=2.2110.43+2.21=12.644落地段0+14.0011.2912.64×0.20=2.5311.29+2.53=13.82序号 各标高段 立杆作用力（组合风荷载）上层立杆传递力验算作用力1+41.00+56.00m10.01010.012+29.00+41.00m8.5610.01×0.20=2.008.56+2.00=10.563+14.00+29.00m10.0110.56×0.20=2.1110.01+2.11=12.124落地段0+14.0010.8712.12×0.20=2.4210.87+2.42=13.291)不组合风荷载时N=1.2(NGlk+ NG2k）1.4NQk=1.2×(1.50+4.41)+1.4×3.00=11.29kN上层立杆传递作用力:N2=12.64×0.20=2.53,N=N1+N2=11.29+2.53=13.82kNN/（A）=13.82×1000/(0.188×424)=173.37N/mm2 2)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+ NG2k）0.9×1.4NQk=1.2×(1.50+4.41)+0.9×1.4×3.00=10.87kN 上层立杆传递作用力:N2=12.12×0.20=2.42,N=N1+N2=10.87+2.42=13.29kNN/（A）MW/W=13.29×1000/(0.188×424)140000/4490=197.91N/mm2 立杆稳定性为197.91N/mm2f=205N/mm2,满足要求。7.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C30考虑）支承板厚=100mm上部荷载为：F=13.29kN（1）支承面受冲切承载力验算s=2.00,ft=1.50N/mm2,h0=85mm,h=1.00=0.4+1.2/s=1.00,pc,m=0N/mm2,um=2×(200+85)+2×(100+85)=940mm(0.7hft+0.25pc,m)umh0=(0.7×1.0×1.50+0.25×0)×1.00×940×85=83.90kN受冲切承载力83.90kNF=13.29kN,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=0.85×14300=12155kN/m2，=0.75lfccAl=0.75×2×12155×0.02=364.65kN 支承面局部受压承载力364.65kNF=13.29kN,满足要求。8.拉吊卸荷段立杆8.1+41.00+56.00m,拉吊段净高度为15.00m,拉吊段计算高度为15.00m,拉吊段底标高为+41.00m,脚手板铺8层。（1）荷载计算1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.1069×15.00=1.60kN2)构配件自重：NG2k=1.44+1.92+0.23=3.59kN其中：脚手板重量：8×1.50×0.40×0.30=1.44kN 栏杆、挡脚板重量：8×1.50×0.16=1.92kN 安全网重量：15.00×1.50×0.010=0.23kN3)活荷载包括：a.施工荷载：NQk=1.50×0.80/2×(3.00+2.00)=3.00kNb.风荷载标准值计算拉吊段底离地高度+41.00m,z=1.25;水平风荷载标准值k=1.25×1.04×0.30=0.39kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4kLah2/10=0.9×1.4×0.39×1.50×1.80×1.80/10=0.24kN·m=240000N·mm（2）立杆稳定性验算1)不组合风荷载时N1=1.2(NGlk+NG2k）1.4NQk=1.2×(1.60+3.59)+1.4×3.00=10.43kNN/（A）=10.43×1000/(0.188×424)=130.85N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）0.9×1.4NQk=1.2×(1.60+3.59)+0.9×1.4×3.00=10.01kNN/（A）MW/W=10.01×1000/(0.188×424)240000/4490=179.03N/mm2立杆稳定性为179.03N/mm2f=205N/mm2,满足要求。8.2+29.00+41.00m,拉吊段净高度为12.00m,拉吊段计算高度为12.00m,拉吊段底标高为+29.00m,脚手板铺6层。（1）荷载计算1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.1069×12.00=1.28kN2)构配件自重：NG2k=1.08+1.44+0.18=2.70kN其中：脚手板重量：6×1.50×0.40×0.30=1.08kN 栏杆、挡脚板重量：6×1.50×0.16=1.44kN 安全网重量：12.00×1.50×0.010=0.18kN3)活荷载包括：a.施工荷载：NQk=1.50×0.80/2×(3.00+2.00)=3.00kNb.风荷载标准值计算拉吊段底离地高度+29.00m,z=1.00;水平风荷载标准值k=1.00×1.04×0.30=0.31kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4kLah2/10=0.9×1.4×0.31×1.50×1.80×1.80/10=0.19kN·m=190000N·mm（2）立杆稳定性验算1)不组合风荷载时N1=1.2(NGlk+NG2k）1.4NQk=1.2×(1.28+2.70)+1.4×3.00=8.98kN上层立杆传递作用力:N2=10.43×0.20=2.09,N=N1+N2=8.98+2.09=11.07kNN/（A）=11.07×1000/(0.188×424)=138.87N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）0.9×1.4NQk=1.2×(1.28+2.70)+0.9×1.4×3.00=8.56kN上层立杆传递作用力:N2=10.01×0.20=2.00,N=N1+N2=8.56+2.00=10.56kNN/（A）MW/W=10.56×1000/(0.188×424)190000/4490=174.79N/mm2立杆稳定性为174.79N/mm2f=205N/mm2,满足要求。8.3+14.00+29.00m,拉吊段净高度为15.00m,拉吊段计算高度为15.00m,拉吊段底标高为+14.00m,脚手板铺8层。（1）荷载计算1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.1069×15.00=1.60kN2)构配件自重：NG2k=1.44+1.92+0.23=3.59kN其中：脚手板重量：8×1.50×0.40×0.30=1.44kN 栏杆、挡脚板重量：8×1.50×0.16=1.92kN 安全网重量：15.00×1.50×0.010=0.23kN3)活荷载包括：a.施工荷载：NQk=1.50×0.80/2×(3.00+2.00)=3.00kNb.风荷载标准值计算拉吊段底离地高度+14.00m,z=0.74;水平风荷载标准值k=0.74×1.04×0.30=0.23kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4kLah2/10=0.9×1.4×0.23×1.50×1.80×1.80/10=0.14kN·m=140000N·mm（2）立杆稳定性验算1)不组合风荷载时N1=1.2(NGlk+NG2k）1.4NQk=1.2×(1.60+3.59)+1.4×3.00=10.43kN上层立杆传递作用力:N2=11.07×0.20=2.21,N=N1+N2=10.43+2.21=12.64kNN/（A）=12.64×1000/(0.188×424)=158.57N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）0.9×1.4NQk=1.2×(1.60+3.59)+0.9×1.4×3.00=10.01kN上层立杆传递作用力:N2=10.56×0.20=2.11,N=N1+N2=10.01+2.11=12.12kNN/（A）MW/W=12.12×1000/(0.188×424)140000/4490=183.23N/mm2立杆稳定性为183.23N/mm2f=205N/mm2,满足要求。9.钢丝绳和吊环验算通过比较，以+14.00+29.00m拉吊段的钢丝绳受力最大，故以此进行钢丝绳和吊环验算。（1）钢丝绳验算h=3.00m,La=0.80m,离墙距离=0.20m,N=12.64kN钢丝绳采用=14mm,=0.85,K=6,K,=0.356,Ro=1570kN/mm2破断拉力总和F破=K,D2Ro=0.356×142×1570=109.55kN钢丝绳允许拉力P=F破/K=109.55×0.85/6.00=15.52kNToa=12.64×(1.002+3.002)0.5/3.00=13.32kN,Tob=12.64×(0.202+3.002)0.5/3.00=12.67kN。钢丝绳承受拉力Toa=13.32kN<P=15.54kN,Tob=12.67kN<P=15.54kN，钢丝绳强度满足要求。（2）吊环验算吊环采用20mm光面圆钢，As=3.14×(20/2)2=314mm2，f=65N/mm2fAs=2×65×314=40820N=40.82kN每个吊环承受的拉力为：N拉=Toa+Tob=13.32+12.67=25.99kN吊环允许拉力40.82kNN拉=25.99kN，满足要求。10.连墙件计算连墙件采用48×3.0钢管,截面积为424mm2；f=205N/mm2按每个结构层花排设置,连墙件按2步2跨布置,脚手架最高56.00m连墙件轴向力设计值N1=N1WN0,其中:风压高度变化系数z=1.35(标高+56.00m),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,=1.35×1.040×0.30=0.42kN/m2N1W = 1.4kA=1.4×0.42×2×1.80×2×1.50=6.35kN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=3.00kNN1= NlWN0 =6.35+3.00=9.35kN(N18kN采用单扣件，8kNN116kN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=18.9,1=0.949=N1/1A连墙件=9350/(0.949×424)=23.24N/mm2连墙件稳定=23.24N/mm20.85f=174N/mm2,满足要求。11.计算结果脚手架起搭标高为0m，分段脚手架最大标高+56.00m,采用单管落地+拉吊卸荷的搭设形式，从0m开始设3个拉吊段分别是+14.00+29.00m,+29.00+41.00m,+41.00+56.00m。脚手架采用48×3.0钢管，内立杆离墙0.20m；立杆步距1.80m，立杆纵距1.50m，立杆横距0.80m；横向水平杆在下，横向水平杆上设有2根纵向水平杆；拉吊卸荷采用14mm钢丝绳1.50m,吊环20mm；连墙件按2步2跨布置，脚手架满铺冲压钢脚手板。