扣件式钢管(双管)脚手架设计计算书

工程名称：中大布市现代轻纺服务中心 编制单位：湛江市建筑工程集团公司 本计算书参考书籍：

(1)《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130-2001)(2002年版) (2)《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ 80-91）； (3)《建筑施工安全检查标准》（JGJ 59-99）； (4)《钢结构设计规范》（GB50017—2003）；

(5)《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001)(2006年版)； (6)《混凝土结构设计规范》(G1350010-2002) (7)施工图纸。 1.计算参数设定 (1)脚手架参数

脚手架采用Φ48×3.5钢管,脚手架总高度89.00m,内立杆离墙0.20m；立杆步距h=2.00m,立杆纵距La=1.00m,立杆横距=0.80m；连墙件按2步3跨布置, 横向杆上有2条纵向杆；双管高度42.00m,单管高度47.00m；冲压钢脚手板：双管铺4层,单管铺4层。

(2)钢管截面特征

壁厚t=3.5mm，截面积A=489mm，惯性矩I=121900mm；截面模量W=5080mm，回转半径i=15.8mm，每米长质量0.0384kN/m；Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm，弹性模量E=206000N/mm。

(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0.0900kN/m； 脚手板采用冲压钢脚手板,自重标准值为0.300kN/m； 栏杆与挡板采用0.11,自重标准值为0.1100kN/m；

脚手架上吊挂的安全设施（安全网）自重标准值0.002kN/m。 2)施工均布活荷载标准值

装修脚手架2.00kN/m，结构脚手架3.00kN/m。

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3)作用于脚手架上的水平风荷载标准值ωk

脚手架搭设高度为89.00m 地面粗糙度按B类； 风压高度变化系数μz=1.00 (标高+5m)； 单双管交接处风荷载高度变化系数μz=1.67(+50m)

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 μs=1.3=1.3×0.800=1.040，工程位于广东广州市，基本风压ω0=0.44kN/m ， 双管立杆水平风荷载标准值ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.00×1.040×0.44=0.32kN/m2.纵向水平杆验算 (1)荷载计算

钢管自重GK1=0.0376kN/m;脚手板自重GK2=0.30×0.27=0.0810kN/m 施工活荷QK=3.00×0.27=0.81kN/m 作用于纵向水平杆线荷载标准值

永久荷载 q1=1.2GK=1.2×(0.0376+0.08)=0.14kN/m 施工活荷载 q2=1.4QK=1.4×0.81=1.13kN/m (2)纵向水平杆受力计算

每根钢管长约6.00m，按五跨连续梁计算，L=1.00m。 1)抗弯强度验算

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单双管交接处风荷载标准值ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.67×1.040×0.44=0.53kN/m

弯矩系数KM1=-0.105

M1=KM1q1L=-0.105×0.14×1.00=-0.01kN.m 弯矩系数KM2=-0.119

M2=KM2q2L=-0.119×1.13×1.00=-0.13kN.m Mmax=M1+M2=0.01+0.13=0.14kN.m=140000N.mm

纵向水平杆抗弯强度σ=Mmax/W=0.14×10/5080=27.56N/mm＜f=205N/mm,满足要求。 2)挠度验算

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挠度系数Kυ1=0.644

υ1=Kυ1q1L/(100EI)=0.644×0.14/1.2×(1.00×1000)/(100EI)=0.03mm 挠度系数Kυ2=0.973

υ2=Kυ2q2L/(100EI)=0.973×1.13/1.4×(1.00×1000)/(100EI)=0.31mm υ

max

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=υ1+υ2=0.03+0.31=0.34mm

max

纵向水平杆挠度υ3）最大支座反力

=0.34mm＜[υ]=L/150=1000/150=6.67mm与10.00mm,满足要求。

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Rq1=1.100×0.14×1.00=0.15kN Rq2=1.200×1.13×1.00=1.36kN Rmax=Rq1+Rq2=0.15+1.36=1.51kN 3.横向水平杆验算 (1)荷载计算

钢管自重gk1=0.0376kN/m

中间纵向水平杆传递支座反力:R中=Rmax=1.51kN 旁边纵向水平杆传递支座反力:R边=Rmax/2=0.76kN。 (2)横向水平杆受力计算

按单跨简支梁计算，跨度为：L=0.80m 1)抗弯强度验算

Mmax=q1/8＋R中L/3=0.0376×0.80×0.80/8+1.51×0.27=0.41kN.m=410000N.mm

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横向水平杆抗弯强度σ=Mmax/W=410000/5080=80.71N/mm＜f=205N/mm,满足要求。 2)挠度验算

集中荷载产生的挠度为

υ1=R中a(3l-4a)/(24EI)=2000×267×(3800-4×267)/24EI=1.09mm 均布荷载产生的挠度为：υ2=5qL/384EI=5×0.0376×800/(384EI)=0.01mm 横向水平杆挠度υ

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=υ1+υ2=1.09+0.01=1.10mm＜L/150=800/150=5.3mm与10mm,满足要求。

3)横向水平杆与立杆的连接扣件抗滑移验算 R=R中+R边+Gk1×l/2

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=1.51+0.76+0.0376×0.80/2=2.29kN

横向水平杆与立杆连接扣件R=2.29kN＜Rc=8.00kN(Rc为扣件抗滑承载力设计值),满足要求。 4.立杆计算

(1)立杆容许长细比验算

计算长度附加系数k=1.0，立杆步距h=2.00m 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数μ=1.50 立杆计算长度Lo=kμh=1.00×1.50×2.00=3.00m=3000mm 立杆长细比λ=Lo/i= 3000/15.80=189.87 立杆长细比λ=189.87＜[210],满足要求。 (2)双管立杆稳定性验算 1)荷载计算

立杆所受荷载包括：脚手架结构自重、构配件自重及活荷。其中：

a.脚手架结构自重包括：立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重：gk=0.0900kN/m,脚手架结构自重：NGlk=gkH=0.0900×(47.00+42.00/2)=6.12kN

b.构配件自重包括：脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等到防护设施的自重 脚手板重量：4×0.50×0.40×0.30=0.24kN 4×1.00×0.40×0.30=0.48kN 栏杆、挡脚板重量： 4×0.50×0.1100=0.22kN 4×1.00×0.1100=0.44kN 安全网重量： 42.00×0.50×0.002=0.04kN 47.00×1.00×0.002=0.09kN 构配件自重NG2k=0.72+0.66+0.14=1.52kN c.活荷载包括：

①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： NGk=1.00×0.80/2×(3.00+2.00)=2.00kN ②风荷载标准值计算

双管立杆水平风荷载标准值ωk=0.32kN/m 由风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW=0.85×1.4Mωk=0.85×1.4ωkLah/10 =0.85×1.4×0.32×1.00×2.002)轴心受压稳定性系数

Lo=kμh=1.155×1.5×2.00=3.47m=3470mm λ=Lo/i =3465/15.8=219.30 =0.152 3)立杆稳定性验算 a.不组合风荷载时

N=1.2(NGlk+ NG2k）＋1.4ΣNQk

=1.2×(6.12+1.52)+1.4×2.00=11.97kN=11970N N/（A）=11970/(0.152×489)=161.04N/mm

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b.组合风荷载时

N=1.2（NGlk+ NG2k）＋0.85×1.4ΣNQk

=1.2×(6.12+1.52)+0.85×1.4×2.00=11.55kN=11550N

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N/（A）＋MW/W=11970/(0.152×489)+152320/5080=191.03N/mm

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双管立杆稳定性=191.03N/mm＜f=205N/mm,满足要求。 (3)单管立杆稳定性验算 1)荷载计算

立杆所受荷载包括：脚手架结构自重、构配件自重及活荷。其中：

a.脚手架结构自重包括：立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重gk=0.0900kN/m,脚手架结构自重：NGlk=gkH=0.0900×47.00=4.23kN

b.构配件自重包括：脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等到防护设施的自重 脚手板重量：4×1.00×0.40×0.30=0.48kN 栏杆、挡脚板重量：4×1.00×0.110=0.44kN 安全网重量：47.00×1.00×0.002=0.09kN 构配件自重NG2k=0.48+0.44+0.09=1.01kN c.活荷载包括：

①施工荷载按2层作业计算（其中一层为结构施工，一层装修施工）得NGk=1.00×0.40×(2.00+3.00)=2.00kN

②风荷载标准值计算

单双管交接处风荷载标准值ωk=0.53kN/m 由风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW=0.85×1.4Mωk

=0.85×1.4ωkLah/10

=0.85×1.4×0.53×1.00×2.00/10×10=0.25kN.m=252280N.mm 2)轴心受压稳定性系数

Lo=kμh=1.155×1.5×2.00=3.47m=3470mm λ= Lo/i =3470/15.8=219.62 =0.150 3)立杆稳定性验算 a.不组合风荷载时

N=1.2(NGlk+ NG2k）＋1.4ΣNQk

=1.2×(4.23+1.01)+1.4×2.00=9.09kN=9088N

N/（A）=9088/(0.150×489)=123.90N/mm2

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b.组合风荷载时

N=1.2（NGlk+ NG2k）＋0.85×1.4ΣNQk

=1.2×(4.23+1.01)+0.85×1.4×2.00=8.67kN=8670N

N/（A）＋MW/W=8670/(0.150×489)+252280/5080=167.86N/mm

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单管立杆稳定性=167.86N/mm＜f=205N/mm,满足要求。 5.立杆地基承载力计算 立杆基础底面面积A=0.16m

地基承载力标准值为fgk=135kN/m,kc=1, 地基承载力fg=kcfgk=1×135=135.00kN/m上部荷载为F=21.06kN

立杆基础底面的平均压力P=F/A=21.06/0.16=131.63kN/m.

立杆基础底面的平均压力P=131.63kN/m＜fg=135.00kN/m,满足要求。

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6.连墙件计算

连墙件采用Φ48×3.5钢管,截面积为489mm；fy=210N/mm 按每个结构层花排设置,纵向间距取3跨,脚手架搭设高度89.00m 连墙件轴向力设计值N1=N1W＋N0,其中:

风压高度变化系数μz=1.672.02(标高+90m)，基本风压ωo=0.44kN/m

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 μs=1.3=1.3×0.800=1.040，风荷载标准值ωk=0.7×2.02×1.040×0.44=0.65kN/m，N1

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=1.4ωkAω=1.4×0.65×12.00=10.92kN

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=5.00kN

N1= NlW＋N0 =10.92+5.00=15.92kN(N1＜8kN采用单扣件，8kN≤N1＜16kN采用双扣件) 连墙件采用Φ48×3.5钢管,双扣件连接满足要求。

L0=0.20+0.10=0.30m=300mm,i=15.8mm,λ=L0/i=300/15.8=19.0mm,1=0.949 σ=N1/1A连墙件=15920/(0.949×489)=34.31N/mm 连墙件强度σ=34.31N/mm＜f=210N/mm,满足要求。 7.计算结果

脚手架单管高度47.00m,双管高度42.00m,内立杆离墙0.20m

立杆步距2.00m,立杆纵距1.00m,立杆横距0.80m,连墙件按2步3跨布置 平桥脚手板铺设8层

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