双排扣件钢管脚手架计算书
依据规范:
《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011 《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 《钢结构设计规范》GB50017-2017 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
计算参数:
钢管强度为205.0 N/mm，钢管强度折减系数取1.00。 双排脚手架，搭设高度15.5米，立杆采用单立管。
立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.80米，内排架距离结构0.30米，立杆的步距1.80米。 钢管类型为φ48×3.0，连墙件采用2步2跨，竖向间距3.60米，水平间距3.00米。 施工活荷载为2.0kN/m2，同时考虑2层施工。
脚手板采用竹串片，荷载为0.35kN/m2，按照铺设4层计算。 栏杆采用竹串片，荷载为0.17kN/m，安全网荷载取0.0100kN/m2。 脚手板下小横杆在大横杆上面，且主结点间增加一根小横杆。 基本风压0.30kN/m2，高度变化系数1.0000，体型系数0.6000。
地基承载力标准值170kN/m2，基础底面扩展面积0.250m2，地基承载力调整系数0.40。 钢管惯性矩计算采用 I=π(D4-d4)/64，抵抗距计算采用 W=π(D4-d4)/32D。
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一、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=0.350×1.500/2=0.262kN/m 活荷载标准值 Q=2.000×1.500/2=1.500kN/m
荷载的计算值 q=1.2×0.038+1.2×0.262+1.4×1.500=2.461kN/m
小横杆计算简图
2.抗弯强度计算
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:
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M=2.461×0.800/8=0.197kN.m
σ=γ0M/W = 1.000×0.197×106/4493.0=43.821N/mm2 小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度 计算公式如下:
荷载标准值 q=0.038+0.262+1.500=1.801kN/m 简支梁均布荷载作用下的最大挠度
V=5.0×1.801×800.04/(384×2.06×105×107831.2)=0.432mm 小横杆的最大挠度小于800.0/150与10mm,满足要求!
二、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。
用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算
小横杆的自重标准值 P1=0.038×0.800=0.031kN
脚手板的荷载标准值 P2=0.350×0.800×1.500/2=0.210kN
活荷载标准值 Q=2.000×0.800×1.500/2=1.200kN
荷载的计算值 P=(1.2×0.031+1.2×0.210+1.4×1.200)/2=0.984kN
大横杆计算简图
2.抗弯强度计算
最大弯矩考虑为大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=0.08×(1.2×0.038)×1.5002+0.175×0.984×1.500=0.267kN.m σ=γ0M/W = 1.000×0.267×106/4493.0=59.361N/mm2 大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为大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:
大横杆自重均布荷载引起的最大挠度
V1=0.677×0.038×1500.004/(100×2.060×105×107831.200)=0.059mm 集中荷载标准值 P=(0.031+0.210+1.200)/2=0.720kN 集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
V2=1.146×720.360×1500.003/(100×2.060×105×107831.200)=1.254mm 最大挠度和
V=V1+V2=1.314mm
大横杆的最大挠度小于1500.0/150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，扣件的抗滑承载力按照下式计算: γ0R ≤ Rc
其中 Rc —— 扣件抗滑承载力设计值,单扣件取8.0kN,双扣件取12.0kN； R —— 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； γ0 —— 结构重要性系数；
1.荷载值计算
横杆的自重标准值 P1=0.038×1.500=0.058kN
脚手板的荷载标准值 P2=0.350×0.800×1.500/2=0.210kN 活荷载标准值 Q=2.000×0.800×1.500/2=1.200kN
荷载的计算值 γ0R = 1.000×(1.2×0.058+1.2×0.210+1.4×1.200) = 2.001kN 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0.1072 NG1 = 0.107×15.500=1.662kN
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用竹串片脚手板，标准值为0.35 NG2 = 0.350×4×1.500×(0.800+0.300)/2=1.155kN
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、竹串片脚手板挡板，标准值为0.17
NG3 = 0.170×1.500×4=1.020kN
(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.010 NG4 = 0.010×1.500×15.500=0.232kN
经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.070kN。
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 = 2.000×2×1.500×0.800/2=2.400kN 风荷载标准值应按照以下公式计算
其中 W0 —— 基本风压(kN/m2)， W0 = 0.300 Uz —— 风荷载高度变化系数，Uz = 1.000 Us —— 风荷载体型系数： Us = 0.600 经计算得到：Wk = 0.300×1.000×0.600 = 0.180kN/m2。 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=1.2×4.070+1.0×1.4×2.400=8.244kN 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=1.2×4.070+1.4×2.400=8.244kN 风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式 MW = 1.4×0.6×0.05ξWklaHc 其中 Wk —— 风荷载标准值(kN/m2)； la —— 立杆的纵距 (m)； ξ —— 弯矩折减系数；
Hc —— 连墙件间竖向垂直距离 (m)。 经过计算得到风荷载产生的弯矩：
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