悬挑式建筑施工扣件式钢管脚手架计算实例

一、设计方案
1、拟作业层的层数n i=2层，铺50mm木板层数为每隔10m满铺一层脚手板，共n2=3层。

2、拟定脚手板结构尺寸：立杆纵距L a=1.8m,立杆横距L b=1.05m, 步距h=1.8m、连墙按2步3跨设置。

3、脚手板采用松木50mm厚木板，其自重标准值q ki=0.5KN/m2, 靠近建筑物外端外伸部份铺设200mm木板一块。

作业层外侧设挡脚板一块。

4、安全网：采用每100cm2不少于2000目的安全网，沿架全高封闭，其自重标准值q Qi=0.005KN/m2。

5、全部杆件采用© 48 X 3.5 mm钢管，其自重标准值
q k2=0.0384KN/m。

6、外架搭设高度30m,结构施工期间作为安全围护，装修阶段作为装修操作脚手架。

二、设计计算
（一）纵向水平杆、横向水平杆计算
纵向、横向水平杆的抗弯强度应按下列计算
-M <f
W
式中M —弯矩设计值
W —截面模量
f —钢材的抗弯强度设计值，表5.1.6采用
纵向、横向水平杆弯矩设计值
M=1.2M GK + 14、M QK
式中
M GK —脚手板自重标准值产生的弯矩
M QK —施工荷载标准值产生的弯矩
纵向、横向水平杆的挠度应符合下式规定uW [ u ] 式中u —挠度
[u ]—容许挠度表5.1.8采用
1、横向水平杆计算
图1 横向水平杆计算简图
(1)荷载计算
作用于横向水平杆的恒载标准值
q1=0.5X 1.8 + 0.0384=0.9 + 0.0384=0.94KN/m
作用于横向水平杆的活载标准值
q2=2.0X 1.8=3.6KN/m
q= q1+ q2=0.94 + 3.6=4.54KN/m
查荷载与结构静力计算表
彳 2
M maxJ qL2（1—务）2
8L2
1 20 222
M GK=- X 0.94 X 1.052（1 —工）2=0.125KN.m
8 1.05
1 20 222
M QK =-X3.6 X 1.052（1 —2）2=0.47KN.m
8 1.052
M=1.2 M GK + 1.4 M QK
= 1.2 X 0.125 + 1.4 X 0.47
=0.15 + 0.658=0.81 KN.m
S =M <f
W
查规范附录截面模量W=5.08cm3=5080mm3
S = 8-0000 =159N/mr T K 205N/mrm
5080
满足要求
2、纵向水平杆计算
亠㊀门门[ 亠
.I V I.:图2 纵向水平杆计算简图
R —小横杆与大横杆交点处，支座反力的最大值 bq | 1.05 4540 .
R= + aq=
+ 0.2 X 4540
2 2
=2384+ 908=3292N
按图2纵向水平杆不生产弯矩，可不计算大横杆的强度和变形验 算。

纵向水平杆与立杆连接，查规范表 5.1.7,查角扣件抗滑承载力设 计值。

R c =8000N> R=3292N
满足要求
（二）纵向、横向水平杆的挠度验算
1、横向水平杆的挠度验算
查荷载与结构静力计算表得
4.54 200 10503
2002
2003
24 2.06 105 121900 ^1
4 10502
3 10503)
= 1.74X (-1+0.145+0.02)
=1.74 X (-0.835)=1.46mm v 丄=1050 =7mm 150 150
满足要求 （三）立杆计算
立杆的稳定性应按下列公式计算 不组合风荷载时： 组合风荷载时 N +M W
< f
W
式中
N —计算立杆段的轴向力设计值
© —轴心受压构件的稳定系数
M W —计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩。

qaL 3
24EI
a 2
(T +4 L 2 3
3：3
不组合风荷载时N=1.2 （N GIK+N G2K）+1.4'N QK
不组合风何载时N=1.2 （N GIK+N G2K）+0.85X 1.4二N QK
式中N G1K —脚手架结构自重标准值产生的轴向力
N G2K —构配件自重标准值产生的轴向力
A N QK—施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立
杆可按一纵距（跨）内施工荷载总和的丄取值。

2
1、荷载计算
1）每m立杆承受的结构自重标准值g k :查规范附录A表A-1得
g k=0.1337KN/m N GQ=0.1337 X 30=4.01KN
2 ）构配件的自重标准值产生得轴向力N G2k
1
N G2k=n2 （q k1X X L a L b） +mL q q k1+La（Hq Q）
（脚手板构造自重产生的轴向力）（作业层外侧挡脚板）（安全网产生得轴向力）=3 （0.5X 丄X 1.8 X 1.05 ） +2X 1.8 X 0.2 X 0.5+1.8 X30 X0.005 2
= 1.42 + 0.36 + 0.27=2.05KN
3）施工荷载产生的轴向力N Qk
N Qk=0.5n1q Qk1 L a L b
=0.5 X2X 2X 1.8 X 1.05 =3.78KN
4）计算风荷载产生的弯矩M wk
昆明地区的基本风压值W°=0.3KN/m2
作用脚手架上的水平风荷载标准值
W k=0.7^ z X 卩s X W o
式中卩z—风压高度变化系数，查《规范》GB5009—2001表15 得卩z =1.42
卩s—风压体型系数，按《规范》取1.3 ©
由敞开式脚手架产生的挡风系数©查表为0.083
敞开式脚手架挡风面积为1.8X 1.8X 0.083=0.27m2
由安全网产生的挡风系数© =0.5
脚手架的综合挡风面积为
（1.8X 1.8-0.27 ） X 0.5+0.27=1.6卄
其综合挡风系数©二」6=0.49
1.8".8
贝卩卩s=1.3 © =1.3X 0.49=0.64
则W k=0.7X 卩z X □ s X W k
2
=0.7X 1.42 X 0.64 X 0.3=0.2KN/m
5）计算立杆的稳定系数©
L o=k 卩h=1.155X 1.5 X 1.8=3.119m
（a —立杆计算长度系数查《规范》表5.3.3 [1 =1.5, k—计算长度附加系数1.155, h—立杆步距）
厶=31i.9=197.4
i 1.58
查《规范》附录c得© =0.185
6）风荷载设计值产生的立杆段弯矩 M w
2
0.85 1.4W k L a h
10
2
0.85 1.4 0.2 1.8 1.8
10
=0.139KN.m
2、立杆的稳定性验算
组合风荷载时
N=1.2(N G 1K +N320+O.85 X 1.4 v N = 1.2(4.01+2.05)+0.85 X 1.4 X
3.78 = 11.7702KN=11770.2N
1177°.2 +13900
< f=205N/mn 2i 0.185 489 5080
130N/mr^ f=205N/mn 2i
满足要求
3、计算脚手架的可搭设高度
组合风荷载时
1.2 汇 0.1337
18545 -「2460 1.19 (3780
248)
1.2 汉 0.1337
M w =0.85X 1.4 M w k =
—{1.2N G2K
0.85 1.4(、QK H s =
1.2gk
0.185 x 489 x 205 -」12 2050 +0.85咒 1.4(3780 +
0.139 106 5.08 103
0.185 489)
M WK
W
18545.33 -7253.32 .
=
=70381mm=70.38m
0.16044
按规范5.3.7双排单管脚手架不宜超过50mm 需要对脚手架的可搭 设高度进行调整
=65.8m> 30m
1 0.001 70.38
立杆的稳定性满足设计要求。

4、连墙件计算
1）连墙件的轴向力设计值应按下式计算
N L =N LW +N o
式中：N LW —风荷载产生的连墙件轴向力。

A w —每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积。

N 。

一连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力，双排架取 5KN
N LW =1.4 X W k .A w
=1.4X 0.2 X 3.6 X 5.4 =5.44KN
N L =5.44+5=10.44KN
2）连墙件的稳定性验算
连墙件的计算长度L o =L b =1050mm 长细比入=L i o 晋66.5
[H]=
Hs
1 0.001Hs
查《规范》附表C表得© =0.791
N I
二二——< f
*A
=10440=27N/mrfe f=205N/mn n
0.791 489
满足要求
3）连墙件的抗滑承载力验算
N I =10.44KN< 2X 8=16KN
安全
5、立杆地基承载力计算
P< fg
式中P —立杆基础底面的平均压力P=-
A
N—上部结构传至基础顶面的轴向力设计值
A—基础底面积
fg—地基承载力设计值，按《规范》5.5.2计算
fg二K c.f gk
地基承载力调整系数K c,对碎石、砂土、回填土应取0.4,对粘土应取0.5;对岩石、砼应取1.0
立杆地基为回填土，f gk =0.25N/mm2K c=0.4
fg=0.4X 0.25=0.1N/mm2
N=1.2Hg k+1.2N G2K+1.4NQK
N=1.2X30X 0.1337 + 1.2 X 2.05 + 1.4 X 3.78
=4.81 + 2.46 + 5.29=12.56KN
立杆底采用厚木垫板，长600伽，宽250伽p二N = 12560 =0.08N/mm<fg=0.1N/mm2
A 600 250
满足要求
三、悬挑梁抗弯强度验算
悬挑梁造用热轧轻型槽钢［18
W x=120.7cm3 l x=10863cm4S=69.8cm3t w=5.1 mm
N1 N2
1「」：
—_-_-―■=_■=_/ / ___________________________________________________
__ L _ CIO mm E
jin：人世爪影I mi
1) 荷载计算
N：N2
N=12.56KN=12560N
Mmax=12.56KN(1250+200)=18212000N-mm
2)强度验算
查钢结构计算公式得：
W nx —弯矩作用平面内，立杆纤维净截面抵抗矩r x W nx r y W ny
式中：r x—弯矩作用平面内，截面塑性发展系数，取r x=1-°
t w -腹板厚度
42200 69800 ，2
_
2
53N /mm :： f v =125N/mm
10863000 5.1
满足要求
五、悬挑梁挠度验算
2 2
1 8
2 1 2 0=01051N/mr r K f=215N/mn n 120700
满足要求
四、悬挑梁抗剪强度验算
1）荷截计算
1
a 1
b V max 二 N[(2
3
) N(2 3
)]
2
I 2
I
1
1 25
o 2
=
12.56[(2 3
) (2
3
)]
2
1.6 1.6 =4
2.2KN
2）强度验算
查钢结构计算公式得
VS It
式中：V-计算截面沿腹板平面作用的剪力
S- 计算剪应力以上毛截面对中和轴的面积矩 I-
毛截面惯性矩
f v
-钢材的抗剪强度设计值
125N/mm 2)
=7.3V 尘 8.3mm
150
满足要求
六、钢筋套环强度验算
满足要求
七、钢筋套环锚固验算
受拉钢筋的锚固长度按下列公式计算
L a = ：
f t
式中： L a —受拉钢筋的锚固长度
f y 普通钢筋的抗拉强度设计值(HPB 235 f y =210N/mm ) f t 混凝土轴心抗拉强度设计值(C 20 f t =1.10N/mm ) d
钢筋的公称直径
L a =0.16X 210 X 12=377m
1.1
12560 1600
12 206000 10863000 2
[1250 (3 4
1250) 2002 (3 4
1600
200 1600)]
荷载计算 支座反力:
Ag=131.1
R=^
2L
3Nb + ---- =3N =2L
(a b) = 3 12560 (1250
200)
2 0600
用 12
R _17074
Ag
一 131.1 -130N /mm 2
2
::215N / mm
取L a=400 mm。