扣件式钢管脚手架设计计算共25张课件.ppt

1、二、脚手架结构设计项目 1、构架整体稳定性验算，可转化为立杆稳定性计算。2、单肢立杆稳定性计算。3、平杆抗弯和挠度计算。4、连墙杆强度、稳定性计算。5、抗倾覆验算。6、悬挂件、挑支撑、拉件计算。三、结构设计采用方法 脚手架的承载力应按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行设计，对于计算构件的强度、稳定性与连接强度时，采用荷载效应基本组合的设计值，永久荷载分项系数应取1.2，可变荷载分项系数应取1.4；按正常使用极限状态的要求验算变形，采用荷载短期效应组合的设计值。荷载效应组合计算项目荷载效应组合纵向、横向水平杆强度与变形永久荷载+施工均布活荷载脚手架立杆稳定永久荷载+施工均布活荷

2、载永久荷载+0.85（施工均布活荷载+风荷载）连墙件承载力计算单排架，风荷载+3kN双排架，风荷载+5kN四、脚手架荷载计算 1、恒载标准值：脚手架结构自重标准值gk和构配件自重标准值Qp；2、施工荷载标准值Qk：作业层荷载乘以作业层数；3、风荷载标准值:wk=0.7szw0s风载体形系数；见下表。z风压高度系数；按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB50009-2019的规定采用）w0基本风压；按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB 50009-2019的规定采用）；在基本风压等于或小于0.35KN/m2的地区，对于仅有栏杆和挡脚板的敞开式脚手架，当每个连墙点覆盖的面积不大于30m2，构造符合规

3、范要求时，验算脚手架立杆的稳定性，可不考虑风荷载作用。脚手架的风载体型系数s表背靠建筑物的状况全封闭敞开、框架和开洞墙脚手架状况全封闭、半封闭1.01.3敞开stw注：1、stw值可将脚手架视为桁架，按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB 50009-2019的规定采用）表7.3.1第32项和第36项的规定计算；2、为挡风系数，=1.2An/Aw，其中An为挡风面积；Aw为迎风面积。敞开式单、双排架的值宜按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ 130-2019附录A表A-3采用。敞开式单、双排扣件钢管（48*3.5）脚手架的挡风系数步距(m)纵距(m)1.21.51.82.01.20.1

4、150.1050.0990.0971.350.1100.1000.0930.0911.50.1050.0950.0890.0871.80.0990.0890.0830.0802.00.0960.0860.0800.077注：当采用51*3钢管时，表中系数乘以1.06。密目式安全立网全封闭脚手架挡风系数计算：1）密目式安全立网挡风系数建筑施工安全检查标准（JGJ 59-99）条文说明3.0.7条有关内容，“立网应该使用密目式安全网，其标准：每10cm*10cm=100cm2的面积上，有2000个以上网目。”根据以上规定，若每目孔隙面积为A0cm，则密目式安全立网挡风系数为：100)100(2.1

5、2.10111nAAAwn其中，An1为密目式安全立网在100cm2内的挡风面积；（每目孔隙面积为1.3mm2）Aw1为密目式安全立网在100cm2内的迎风面积；2）敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数为：An2为一步一纵距（跨）内钢管的总挡风面积。3）密目式安全立网全封闭双排脚手架挡风系数：hlAan222.12121212.1/2.1wnAA五、纵向水平杆、横向水平杆计算 纵向水平杆、横向水平杆的抗弯强度=M/WfM弯矩设计值；M=1.2MGk+1.4MQk W截面模量；f钢材的抗弯设计值；MGk脚手架自重标准值产生的弯矩；MQk施工荷载标准值产生的弯矩；挠度计算：vv纵向水平杆按三跨连续梁计算

6、，横向水平杆按简支梁计算，双排架的横杆构造外伸长度a=500时，其计算长度a1可取300。纵向或横向杆与立杆连接时，其扣件的抗滑承载力RRc，Rc扣件抗滑承载力设计值（直角扣、旋转扣为8kN、对接扣为3.2kN）；R纵向、横向杆传给立杆的竖向作用力设计值；六、立杆计算立杆的稳定性按下式计算不组合风载时 N/（A）f组合风载时 N/（A）+Mw/WfN计算立杆段的轴向力设计值；轴向受压构件的稳定系数，由长细比定，当250时，=7320/2=l0/il0计算长度，l0=khk计算长度附加系数，1.155考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按下表取；h立杆步距。由风荷载设计值产生的立杆段弯矩M

7、wMw=0.85*1.4Mwk=0.85*1.4wklah2/10 脚手架立杆的计算长度系数表类别立杆横距（m）连墙件布置二步三跨三步三跨双排架1.051.051.701.301.551.751.551.601.80单排架1.501.802.00Mwk风荷载标准值产生的弯矩；wk风荷载标准值，la立杆纵距。计算立杆段的轴向力设计值N：不组合风载时N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQk组合风载时N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85*1.4NQkNG1k脚手架结构自重标准值产生的轴力；NG2k构配件自重标准值产生的轴力；NQk施工荷载标准值产生的轴力和。当立杆采用单管时，敞开式、全封

8、闭、半封闭脚手架的可搭设高度HS，应按下式计算并取小值。不组合风载时:HS=Af-（1.2NG2k+1.4NQk）/(1.2gk)组合风载时:HS=Af-1.2NG2k+0.85*1.4(NQk+AMwk/W)/(1.2gk)式中HS按稳定计算的搭设高度；gk每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m）。当按上述计算的HS等于或大于26m时，可按下式调整且不宜超过50m：H=HS/（1+0.001HS）H脚手架搭设高度限值（m）。七、连墙杆计算 连墙杆的轴力设计值Nl=Nlw+N0Nlw风载产生的连墙件轴向力设计值N0连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴力（kN），单排取3，双排取5。由风载产生的

9、轴向力设计值 Nlw=1.4wkAwAw每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积。八、立杆地基承载力计算 pfgp立杆基础底面的平均压力，p=N/A；N上部结构传至基础面的轴力设计值；A基础底面积；fg地基承载力设计值，fg=kcfgkkc脚手架地基承载力调整系数；碎石土、砂土、回填土为0.4；粘土为0.5;岩石、砼为1.0；fgk地基承载力标准值。九、落地架计算实例 1、纵杆抗弯强度及变形计算例：设立杆纵距La=1.5m，横距Lb=1.05m，纵杆等间距设置，间距S=Lb/3=1.05/3=0.35m，施工均布荷载标准值Qk=3kN/m2，竹笆脚手架自重为Qp=0.3kN/m2。1）抗弯

10、强度验算：作用在纵向水平杆永久线荷载标准值qk1=0.30.35=0.105 kN/m作用在纵向水平杆可变线荷载标准值qk2=30.35=1.05 kN/m作 用 在 纵 向 水 平 杆 永 久 线 荷 载 设 计 值 q1=1.2 qk1=1.20.105=0.126 kN/m作用在纵向水平杆可变线荷载设计值q2=1.4 qk2=1.4 1.05=1.47 kN/m最大弯矩Mmax=0.1 q1La2+0.117 q2 La2=0.1*0.126*1.52+0.117*1.47*1.52=0.42 kN.m抗弯强度 N/mm2f68.821008.51042.036maxWM2)挠度计算=2

11、.2mmLa/150=10mm)99.0677.0(100214KkaqqEIlv)05.199.0105.0677.0(1019.121006.21001500454 2、横杆及扣件抗滑计算例：设立杆横距为Lb，纵距为La，计算外伸长度为a1，纵杆间距为S，施工均布荷载标准值为Qk，竹笆脚手板均布标准值为Qp。解：作用在纵杆上永久线荷载标准值qk1=QpS作用在纵向水平杆可变线荷载标准值qk2=QkS作用在纵向水平杆永久线荷载设计值q1=1.2 qk1=1.2 QpS作用在纵向水平杆可变线荷载设计值q2=1.4 qk2=1.4 QkS由纵杆传给横杆的集中力标准值：Fk=1.1qk1La+1.

12、2qk2La=1.1QpSLa+1.2QkSLa=SLa(1.1Qp+1.2Qk)由纵杆传给横杆的集中力设计值：F=1.1q1La+1.2q2La=1.1*1.2QpSLa+1.2*1.4QkSLa=SLa(1.1*1.2Qp+1.2*1.4Qk)1)抗弯强度当纵杆两根时:S=Lb/3最大弯矩M=FLb/3,=M/W当纵杆三根时:S=Lb/4最大弯矩M=FLb/2,=M/W2)挠度计算当纵杆两根时:S=Lb/3当纵杆三根时:S=Lb/43)扣件抗滑计算横向杆外伸端处纵向杆传给横向杆的集中力设计值:F/=1.1q1/La+1.2q2/La=1.1*1.2QpLaa1/2+1.2*1.4QkLaa

13、1/2=0.5a1La(1.1*1.2Qp+1.2*1.4Qk)当纵杆两根时:S=Lb/3R=2F+F/(1+a1/Lb)当纵杆三根时:S=Lb/4R=2.5F+F/(1+a1/Lb)EILQQLEILFbkpabk1944)2.11.1(236482343EILQQLEILFbkpabk1536)2.11.1(1938419433、密目式安全立网全封闭双排脚手架整体稳定验算 例：已知立杆纵距La=1.2m，横距Lb=1.05m，步距h=1.5m，计算外伸长度a1=0.3m，钢管为48*3.5mm，2步3跨连墙布置，施工地区在基本风压为0.45kN/m2大城市郊区（地面粗糙度为B类）,施工均布

14、荷载标准值(一层操作层)Qk=3kN/m2，脚手板自重标准值0.3 kN/m2，铺设四层，Qp1=4*0.3 kN/m2，栏杆、挡脚板自重标准值Qp2=0.11 kN/m，建筑结构为框架结构，用密目网全封闭脚手架，其挡风系数=0.872，密目网自重Qp3=0.005kN/m2，脚手架高度：HS=50m，H=48m。1）分析立杆稳定计算部位组合风荷载 N/（A）+Mw/Wf把Mw=0.85*1.4Mwk=0.85*1.4wklah2/10 wk=0.7szw0 N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85*1.4NQk代入简化为：1.2HSgk/(A)+0.85*1.4*0.7szw0lah2/(

15、10W)+1.2NG2k/(A)+0.85*1.4NQk/(A)f令脚手架自重产生的轴压力g=1.2HSgk/(A)风荷载产生的弯曲应力:w=0.85*1.4*0.7szw0lah2/(10W)用s=1.3=1.3*0.872=1.1336代入上式w=0.85*1.4*0.7z*1.1336*0.45*1.2*1.52*106/(10*5.08*103)=22.6z根据分析计算立杆稳定验算最不利部位为脚手架底部。2)验算长细比=kh/i=1.155*1.5*150/1.58=164210满足要求。3)计算立杆段轴压力设计值N:脚手架结构自重产生的轴力NG1k=HSgk=50*0.1291=6.

16、455kN构配件自重标准值得产生的轴向力NG2k=0.5(Lb+a1)LaQp1+Qp2La+LaHQp3=0.5(1.05+0.3)*1.2*4*0.3+0.11*1.2+1.2*48*0.005=1.392kN施工荷载标准值产生的轴向力总和NQk=0.5(Lb+a1)LaQk=0.5(1.05+0.3)*1.2*3=2.43kN风荷载产生的弯曲应力w=0.85*1.4*0.7z*1.1336*0.45*1.2*1.52*106/(10*5.08*103)=22.6z4)立杆稳定验算组合风荷载时N=1.2(NG 1 k+NG 2 k)+0.8 5*1.4 NQ k=1.2(6.455+1.3

17、92)+0.85*1.4*2.43=12.31kNN/（A）+Mw/W=12.31*103/(0.262*489)+22.6=96.08+22.6=118.68N/mm2不组合风载时N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4 NQk=1.2(6.455+1.392)+1.4*2.43=12.82kNN/（A）=12.82*103/(0.262*489)=100.06N/mm2 4、密目网全封闭双排脚手架连墙件计算 例：已知密目网全封闭双排脚手架,其挡风系数=0.871，脚手架高50m，立杆纵距La=1.2m，步距h=1.8m，连墙件按2步3跨布置，建筑结构形式为框架结构，基本风压0.45kN/m

18、2，地面粗糙类别为B类，连墙见采用48*3.5mm。用扣件连接。解：脚手架上水平风载标准值wk=0.7szw0计算部位取50m处，地面粗糙度为B类，风压高度变化系数 z=1.67脚手架体形系数s=1.3 =1.3*0.871=1.1323wk=0.7szw0=0.7*1.67*1.1323*0.45=0.60kN/m2连墙件的轴力 Nl=Nlw+N0=1.4wkAw+5=1.4*0.6*2*1.8*3*1.2+5=15.89kNRC=8kN,Nl=15.89KnRC单扣不满足要求,应采用双扣件。连墙件稳定验算：=lH/i=50/1.58=32=150 =0.912，Nl/（A）=15.89*103/(0.912*489)=35.63N/mm2满足要求。