脚手架计算书 钢管落地脚手架计算书.doc

钢管落地脚手架计算书锦绣新城1-8号楼工程； 工程建设地点:壁山县；属于剪力墙结构结构； 地上32层； 地下1层；建筑高度：103m；标准层层高：3m ；总建筑面积：177142平方米；总工期：548天。本工程由重庆友锦房地产开发有限公司投资建设，中国深圳华纳国际建筑设计有限公司设计，地质勘察，监理，中处建华诚城市建设有限公司组织施工；由担任项目经理，担任技术负责人。扣件式钢管落地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)、建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)、建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、钢结构设计规范(GB 50017-2003)等编制。一、参数信息1.脚手架参数双排脚手架搭设高度为 18 m，18米以下采用双管立杆，18米以上采用单管立杆；搭设尺寸为：横距Lb为 1.05m，纵距La为1.5m，大小横杆的步距为1.5 m；内排架距离墙长度为0.25m；小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为 2 根；脚手架沿墙纵向长度为 30.00 m；采用的钢管类型为 48×3.5； 横杆与立杆连接方式为单扣件；连墙件采用两步三跨，竖向间距 3 m，水平间距4.5 m，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件；2.活荷载参数施工均布活荷载标准值:2.000kN/m2；脚手架用途:装修脚手架；同时施工层数:1 层；3.风荷载参数本工程地处重庆，基本风压0.35kN/m2；风荷载高度变化系数z，计算连墙件强度时取1.206，计算立杆稳定性时取1，风荷载体型系数s 为0.214；4.静荷载参数每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m):0.1394；脚手板自重标准值(kN/m2):0.150；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.140；安全设施与安全网(kN/m2):0.005；脚手板类别:竹夹板；栏杆挡板类别:竹夹板挡板；每米脚手架钢管自重标准值(kN/m):0.038；脚手板铺设总层数:12；5.承重混凝土板参数板类型：双向板；板单元计算宽度Bc(m)：3m；板单元计算长度Bl(m)：4m；板厚度h(mm)：150；混凝土成型龄期TB(天)：28；混凝土强度等级：XB=C30；混凝土强度实测值fck(MPa)：35；钢筋位置 配筋量及等级 每米宽钢筋面积(mm2)X向正筋 HRB40012120 ASX=942.5Y向正筋 HRB40012120 ASY=942.5X向负筋 HRB40012120 ASX'=942.5Y向负筋 HRB40012120 ASY'=942.5 二、小横杆的计算小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。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。1.均布荷载值计算小横杆的自重标准值: P1= 0.038kN/m ；脚手板的荷载标准值: P2= 0.15×1.5/3=0.075kN/m ；活荷载标准值: Q=2×1.5/3=1kN/m；荷载的计算值: q=1.2×0.038+1.2×0.075+1.4×1=1.536kN/m； 小横杆计算简图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: Mqmax=ql2/8最大弯矩 Mqmax =1.536×1.052/8=0.212kN·m；最大应力计算值 =Mqmax/W =41.671N/mm2；小横杆的最大弯曲应力 =41.671N/mm2 小于 小横杆的抗弯强度设计值 f=205N/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+0.075+1=1.113kN/m ； qmax=5ql4/384EI最大挠度 =5.0×1.113×10504/(384×2.06×105×121900)=0.702 mm；小横杆的最大挠度 0.702 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 1050 / 150=7 与10 mm，满足要求！三、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，小横杆在大横杆的上面。1.荷载值计算小横杆的自重标准值: P1= 0.038×1.05=0.04kN；脚手板的荷载标准值: P2= 0.15×1.05×1.5/3=0.079kN；活荷载标准值: Q= 2×1.05×1.5/3=1.05kN；荷载的设计值: P=(1.2×0.04+1.2×0.079+1.4×1.05)/2=0.806kN； 大横杆计算简图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。 Mmax=0.08ql2均布荷载最大弯矩计算:M1max=0.08×0.038×1.5×1.5=0.007kN·m； 集中荷载最大弯矩计算公式如下: Mpmax=0.267Pl集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.267×0.806×1.5= 0.323kN·m；M=M1max + M2max=0.007+0.323=0.33kN·m最大应力计算值 =0.33×106/5080=64.939N/mm2；大横杆的最大弯曲应力计算值 =64.939N/mm2 小于 大横杆的抗弯强度设计值 f=205N/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: max=0.677ql4/100EI大横杆自重均布荷载引起的最大挠度： max= 0.677×0.038×15004 /(100×2.06×105×121900)=0.052 mm；集中荷载最大挠度计算公式如下: pmax=1.883Pl3/100EI集中荷载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+0.079+1.05)/2=0.585kN = 1.883×0.585×15003/ ( 100 ×2.06×105×121900)=1.479 mm；最大挠度和：= max + pmax=0.052+1.479=1.532 mm；大横杆的最大挠度 1.532 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500 / 150=10与10 mm，满足要求！四、扣件抗滑力的计算按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。纵向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(建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范5.2.5): R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN；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=0.038×1.05×2/2=0.04kN；大横杆的自重标准值: P2=0.038×1.5=0.058kN；脚手板的自重标准值: P3=0.15×1.05×1.5/2=0.118kN；活荷载标准值: Q=2×1.05×1.5 /2=1.575kN；荷载的设计值: R=1.2×(0.04+0.058+0.118)+1.4×1.575=2.464kN；R < 8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求！ 五、脚手架立杆荷载计算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，为0.1394kN/m NG1=0.1394+(1.05×2/2)×0.038/1.50×18.00=2.993kN；(2)脚手板的自重标准值；采用竹夹板，标准值为0.15kN/m2 NG2= 0.15×12×1.5×(1.05+0.2)/2=1.755kN；(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹夹板挡板，标准值为0.14kN/m NG3=0.14×12×1.5/2=1.26kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005kN/m2 NG4=0.005×1.5×18=0.135kN；经计算得到，静荷载标准值 NG=NG1+NG2+NG3+NG4=6.143kN；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。经计算得到，活荷载标准值 NQ=2×1.05×1.5×1/2=1.575kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N=1.2 NG+0.85×1.4NQ=1.2×6.143+ 0.85×1.4×1.575= 9.246kN；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×6.143+1.4×1.575=9.577kN；六、立杆的稳定性计算外脚手架采用双立杆搭设部分，按照构造要求设置，不进行稳定性计算，只进行单立杆的稳定性计算。风荷载标准值按照以下公式计算 Wk=0.7z·s·0其中 0 - 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：0=0.35kN/m2； z - 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：z= 1； s - 风荷载体型系数：取值为0.214；经计算得到，风荷载标准值为: Wk=0.7 ×0.35×1×0.214=0.052kN/m2；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为: Mw=0.85 ×1.4WkLah2/10=0.85 ×1.4×0.052×1.5×1.52/10=0.021kN·m；考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式=N/(A) + MW/W f立杆的轴心压力设计值 ：N=Nd=9.246kN；不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式=N/(A) f立杆的轴心压力设计值 ：N=N'= 9.577kN；计算立杆的截面回转半径 ：i=1.58 cm；计算长度附加系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： k=1.155 ；计算长度系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ：=1.5 ；计算长度 ,由公式 l0=kuh 确定：l0=2.599 m；长细比: L0/i=164 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：= 0.262立杆净截面面积 ： A=4.89 cm2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W=5.08 cm3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205N/mm2；考虑风荷载时=9245.898/(0.262×489)+21057.199/5080=76.312N/mm2；立杆稳定性计算 =76.312N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！不考虑风荷载时=9576.648/(0.262×489)=74.749N/mm2；立杆稳定性计算 =74.749N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！七、最大搭设高度的计算按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)5.3.6条考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：Hs=Af - (1.2NG2k + 0.85×1.4(NQk + MwkA/W)/1.2Gk构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K(kN)计算公式为：NG2K=NG2+NG3+NG4=3.15kN；活荷载标准值 ：NQ=1.575kN；每米立杆承受的结构自重标准值 ：Gk=0.139kN/m；计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩： Mwk=Mw / (1.4×0.85)=0.021 /(1.4 × 0.85)=0.018kN·m；Hs =( 0.262×4.89×10-4×205×103-(1.2×3.15+0.85×1.4×(1.575+0.262×4.89×100×0.018/5.08)/(1.2×0.139)=120.032 m；按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)5.3.6条脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：H=Hs /(1+0.001Hs)H=120.032 /(1+0.001×120.032)=107.168 m；H= 107.168 和 50 比较取较小值。经计算得到，脚手架搭设高度限值 H =50 m。脚手架单立杆搭设高度为0m，小于H，满足要求！八、连墙件的稳定性计算连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：Nl=Nlw + N0连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算z1.206，s0.214，00.35，Wk=0.7z·s·0=0.7 ×1.206×0.214×0.35=0.063kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw=13.5 m2；按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(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), N0= 5.000kN；风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算：Nlw=1.4×Wk×Aw=1.195kN；连墙件的轴向力设计值 Nl=Nlw + N0= 6.195kN；连墙件承载力设计值按下式计算：Nf=·A·f其中 - 轴心受压立杆的稳定系数；由长细比 l/i=250/15.8的结果查表得到 =0.958，l为内排架距离墙的长度； A=4.89 cm2；f=205N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为 Nf=0.958×4.89×10-4×205×103=96.035kN；Nl=6.195 < Nf=96.035,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=6.195小于双扣件的抗滑力 16kN，满足要求！ 连墙件扣件连接示意图九、混凝土板强度验算 单根立杆传递荷载代表值(kN)：NL=NG+NQ=6.143+1.575=7.718kN；混凝土板活荷载设计值(kN/m2)：QB=1.4×2×NL/(La×Lb)×(Lb×Bc)/(0.49×Bc×Bl)+Qk=1.4×7.718/(1.5×1.05)×(1.05×3)/(0.49×3×4)+3=7.875kN/m2；混凝土板恒载设计值：(kN/m2)：GB=1.2×h0/1000×25=4.5kN/m2；GB'=GB+QB/2=4.5+7.875/2=8.438kN/m2；GQ=GB+QB=4.5+7.875=12.375kN/m2；QB'= QB/2=7.875/2=3.938kN/m2；四边铰支：mq1=0.62；mq2=0.032；四边固定：m1=0.03；m2=0.013；m1'= -0.07；m2'=-0.056；M1=(m1+×m2)×GB'×Bc2+(mq1+×mq2)×QB'×Bc2=24.64kN/m2；M2=(m2+×m1)×GB'×Bc2+(mq2+×mq1)×QB'×Bc2=6.95kN/m2；M1'=m1'×GQ×Bc2=-7.808kN/m2；M2'=m2'×GQ×Bc2=-6.293kN/m2；依据工程结构设计原理板的正截面极限计算公式为：Mu=1sfyAsh0Mu=1fcb(h0-/2)+fy'As'(h0-s')；Mu=fyAs(h0-s')(当<2s'时，采用此公式)；式中Mu -板正截面极限承载弯矩； 1 -截面最大正应力值与混凝土抗压强度fc的比值，低于C50混凝土1取1.0； s' -纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离默认取20mm； fc -混凝土抗压强度标准值，参照上述修正系数修改； fy' -受压区钢筋抗拉强度标准值； As'-受压区钢筋总面积； -混凝土受压区高度，=Asfyh0/(1fcbh0+fy'As') s -截面内力臂系数，s=1-0.5，=Asfy/(1bh0) fy -钢筋抗拉强度标准值； As-受拉钢筋总面积； h0 -计算单元截面有效高度，短跨方向取h-20mm，长跨方向取h-30mm，其中h是板厚；M1=0.80×M1U=0.80×1.00×1-0.5×942.500×360.00/(1.00×1000×120×35.00)×360.000×942.50×120/1000000=31.257kN·m；M2=0.80×M2U=0.80×1.00×1-0.5×942.500×360.00/(1.00×1000×130×35.00)×360.000×942.50×130/1000000=33.971kN·m；M1'=0.80×M1u'=0.80×360.00×942.500×(120-20)/1000000=27.144kN·m；M2'=0.80×M2u'=0.80×360.00×942.500×(130-20)/1000000=29.858kN·m；所以有：M1<M1，M2<M2，|M1'|<M1', |M2'|<M2'，此混凝土板是满足承载能力要求。