盘扣式钢管脚手架计算书

承插型盘扣式钢管脚手架计算书
工程信息：
工程名称：未命名工程；方案编制人：张工；编制日期：2019-11-28。

施工单位：建科研施工；建设地点：和平西桥；地上层数：13；地下层数：3层；建筑高度：40米；建筑面积：10000m2；建设单位：建科研建设公司；设计单位：建科研设计院；监理单位：建科研监理公司；勘查单位：建科研勘察院；总工期：360天；结构类型：框架；
计算依据：
依据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》（GB 51210-2016）、《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规范》（JGJ231-2010）。

一、参数信息:
1.脚手架参数
脚手架搭设高度为22.0米，
搭设尺寸为：立杆的纵距1.20米，立杆的横距0.90米，内排架距离结构0.30米，立杆的步距1.50米。

立杆钢管类型选择A-LG-1500(60×3.2×1500)。

横向横杆钢管类型选择A-SG-900(48×2.5×840)。

纵向横杆钢管类型选择A-SG-1200(48×2.5×1140)。

跨间横杆钢管类型选择A-SG-900(48×2.5×840)。

连墙件采用2步3跨，竖向间距3.00米，水平间距3.60米,采用扣件连接。

2.荷载参数
盘扣式脚手架立杆钢管强度为300N/mm2，水平杆钢管强度为205.0 N/mm2。

施工活荷载为 3.00 kN/m2，同时考虑1层施工。

脚手板采用冲压钢脚手板，荷载为0.30kN/m2，按照铺设3层计算。

栏杆挡板采用栏杆、冲压钢脚手板挡板，荷载为0.16kN/m2，安全网荷载取0.0100kN/m2。

脚手板下主结点跨间增加一根横向水平杆。

二、横向水平杆的计算:
横向水平杆按照简支梁进行强度和挠度计算，
按照水平杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算水平杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算
横向水平杆的自重标准值 P1=0.036kN/m
脚手板的荷载标准值 P2=0.300×1.200/2=0.180kN/m
活荷载标准值Q=3.000×1.200/2=1.800kN/m
荷载的计算值q=1.2×0.036+1.2×0.180+1.4×1.800=2.779kN/m
横向水平杆计算简图
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:
M=2.779×0.902/8=0.281kN.m
σ=M max/W=0.281×106/(3.86×1000)=72.89N/mm2
横向水平杆的计算强度≤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
计算公式如下:
荷载标准值q=0.036+0.180=0.216kN/m
简支梁均布荷载作用下的最大挠度
V=5.0×0.22×900.04/(384×2.06 ×105×92800.0)=0.096mm
横向水平杆的最大挠度小于900.0/150与规范规定10mm,满足要求!
三、跨间水平杆的计算:
跨间水平杆按照简支梁进行强度和挠度计算，
按照水平杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算水平杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算
跨间水平杆的自重标准值 P1=0.036kN/m
脚手板的荷载标准值 P2=0.300×1.200/2=0.180kN/m
活荷载标准值Q=3.000×1.200/2=1.800kN/m
荷载的计算值q=1.2×0.036+1.2×0.180+1.4×1.800=2.779kN/m
跨间水平杆计算简图
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:
M=2.779×0.902/8=0.281kN.m
σ=M max/W=0.281×106/(3.86×1000)=72.89N/mm2
跨间水平杆的计算强度≤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
计算公式如下:
荷载标准值q=0.036+0.180=0.216kN/m
简支梁均布荷载作用下的最大挠度
V=5.0×0.22×900.04/(384×2.06 ×105×92800.0)=0.096mm
跨间水平杆的最大挠度小于900.0/150与规范规定10mm,满足要求!
四、纵向水平杆的计算:
纵向水平杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算。

用跨间水平杆承插盘处的最大反力计算值，
在最不利荷载布置下计算纵向水平杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算
纵向水平杆的自重标准值 P1=0.034×0.900=0.031kN
脚手板的荷载标准值 P2=0.300×0.900×1.200/2=0.162kN
活荷载标准值Q=3.000×0.900×1.200/2=1.620kN
荷载的计算值P=(1.2×0.031+1.2×0.162+1.4×1.620)/2=1.250kN
纵向水平杆计算简图
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×(1.2×0.034)×1.2002+0.175×1.250×1.200=0.267kN.m
σ=0.267×106/(3.86×1000)=69.210N/mm2
纵向水平杆的计算强度≤205N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为纵向水平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:
纵向水平杆自重均布荷载引起的最大挠度
V1=0.677×0.034×1200.004/(100×2.060×105×92800.000)=0.02mm
集中荷载标准值P=(0.031+0.162)/2=0.096kN
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
V2=1.146×96.375×1200.003/(100×2.060×105×92800.000)=0.10mm 最大挠度和
V=V1+V2=0.125mm
纵向水平杆的最大挠度小于1200.0/150与规范规定10mm,满足要求!
五、盘扣节点连接盘抗剪承载力的计算:
根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》(GB51210-2016) 6.2 承载能力极限状态
6.2.1-1.脚手架结构或构配件的承载能力极限状态设计，应满足下式要求:
R d取40.0kN；
荷载值计算
横杆的自重标准值 P1= 0.034×1.200 = 0.041 kN
脚手板的荷载标准值 P2= 0.300×0.900×1.200/2 = 0.162 kN
活荷载标准值Q = 3.000×0.900×1.200/2 = 1.620 kN
荷载的计算值 N ad= 1.2×0.041+1.2×0.162+1.4×1.620 = 2.512 kN
结构性重要系数γ0 = 1
荷载的计算值1×2.512 = 2.512 ≤ 40 kN，满足要求!
六、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)脚手架自重标准值产生的轴向力
每米立杆承受的结构自重标准值g k:本例为:0.1127 (kN/m)。

N G1= 0.1127×22.000 = 2.479 kN。

(2)脚手板自重标准值产生的轴向力
脚手板的自重标准值(kN/m2):本例采用冲压钢脚手板，标准值为0.30
N G2= 0.300×3×1.200×0.900/2 = 0.486 kN。

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值产生的轴向力
栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m):本例采用栏杆、冲压钢脚手板挡板，标准值为0.16 N G3= 0.160×1.200×3/2 = 0.288 kN。

(4)吊挂的安全设施，安全网自重标准值产生的轴向力
吊挂的安全设施荷载，包括安全网自重标准值(kN/m2): 0.010 。

N G4= 0.010×1.200×22.000 = 0.264 kN。

经计算得到，静荷载标准值,构配件自重：
N G2K = N G2+N G3+N G4 = 1.038 kN。

N G2KL = N G2+N G3+N G4L = 0.774 kN。

钢管结构自重与构配件自重：
N G = N G1+N G2k = 3.517 kN。

(5)施工荷载标准值产生的轴向力
施工均布荷载标准值(kN/m2): 3.000
N Q= 3.000×3×1.200×0.900/2 = 4.860 kN。

(6)轴向力设计值
根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》(GB51210-2016) 6.2.5 作业脚手架立杆(门架为双立杆)的轴向力设计值
N d= 1.2×3.517+1.4×4.860 = 11.024 kN。

根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》(GB51210-2016) 5.1.7 风荷载标准值
经计算得到，脚手架底部风荷载标准值:
W k= 0.650×1.132×0.300 = 0.221 kN/m2。

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 M W
根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》(GB51210-2016) 6.2.6 弯矩设计值
经计算得, 底部立杆段弯矩:
M wk= 0.05×0.6×0.221×1.200×3.600×3.600 = 0.103 kN.m
M wd= 0.6×1.4×0.103 = 0.087 kN.m
七、立杆的稳定性计算:
卸荷吊点按照构造考虑，不进行计算。

根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》(GB51210-2016) 6.2.4 稳定承载力计算无风稳定承载力计算
有风稳定承载力计算
1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
----------------------计算结果------------------------
γ0 N d(kN) λ φ A(mm2) f d(N/mm2)
1.0 11.024 135.093 0.280 357.000 300
验算立杆长细比
立杆长细比λ = 1.0×1.450×150/1.61 = 135.093 ≤ 210 ,满足要求!
验算立杆的稳定性
不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算σ = 1.0×11024/0.280×357 = 110.284 < f =
300,满足要求!
------------------------------------------------------
2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
----------------------计算结果------------------------
γ0 N d(kN) λ φ A(mm2) M wd(N.mm)
W(mm3) f d(N/mm2)
1.0 11.024 135.093 0.280 357.000 87000.000 3860.000
300
验算立杆长细比
立杆长细比λ = 1.0×1.450×150/1.61 = 135.093 ≤ 210 ,满足要求!
验算立杆的稳定性
考虑风荷载时，立杆的稳定性计算σ =
1.0×11024/0.280×357+1×87000.000/3860.000 = 13
2.823 < f = 300,满足要求!
------------------------------------------------------
八、连墙件的计算:
根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》(GB51210-2016) 6.2.7 连墙件稳定承载力计算
各计算参数值如下：
U z = 0.880
W k= Uz×Us×Wo = 0.880×1.132×0.300 = 0.299 kN/m2 L1 = 3.600 m
H1 = 3.000 m
N wLd= 1.4×0.299×3.600×3.000 = 4.520 kN
N Ld = 4.520+2.000 = 6.520 kN
A c = 357.000 mm2
σ = 6.520×1000/3.570 = 18.263 N/mm2
Φ = 0.832 (长细比λ= 56,查表得到Φ)
A = 1808.640 mm2
连墙件稳定承载力= 6.520*1000/(0.832×1808.640) = 4.333 N/mm2经计算σ = 18.263 ≤ 0.85×205 ,满足要求
经计算连墙件稳定承载力 4.333 ≤ 0.85×205 ,满足要求
连墙件抗滑移计算：
连墙件采用单扣件与墙体连接。

经过计算得到 N Ld=6.520 小于扣件的抗滑力8.00kN，满足要求!
连墙件扣件连接示意图
九、立杆的地基承载力计算
根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》(GB51210-2016) 6.2.18 脚手架立杆地基承载力
----------------------------计算结果------------------------------------------ N d(kN) A d(m2)) P(kN/m2) γu f a(kN/m2)
8.377 0.250 33.507 1.254 120.384
------------------------------------------------------------------------------地基承载力的计算P=33.507 ≤ γu f a=120.384，满足要求!。