完整脚手架计算方法

完整脚手架计算方法

落地式扣件钢管脚手架计算书

钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。
计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为21.0米，立杆采用单立管。
搭设尺寸为：立杆的纵距1.50米，立杆的横距2.00米，立杆的步距1.80米。
采用的钢管类型为 48×3.5，连墙件采用3步3跨，竖向间距3.00米，水平间距4.00米。
施工均布荷载为2.0kN/m2。
一、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，大横杆在小横杆的上面。
按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。
1.均布荷载值计算
大横杆的自重标准值 P1=0.038KN/m
脚手板的荷载标准值 P2=0.150×2.0/3=0.1KN/m
活荷载标准值 Q=2.000×2.000/3=1.33KN/m
静荷载的计算值 q1=1.2×0.038+1.2×0.1=0.166kN/m
活荷载的计算值 q2=1.4×1.33=1.86kN/m

大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)

大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)
2.抗弯强度计算
最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩
跨中最大弯矩计算公式如下:

跨中最大弯矩为
M1=(0.08×0.166+0.10×1.86)×1.82=0.646kN.m
支座最大弯矩计算公式如下:

支座最大弯矩为
M2=-(0.10×0.166+0.117×1.86)×1.82=-0.76kN.m
我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

=0.760×106/5080.0=149.6N/mm2
大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求。
3.挠度计算
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度
计算公式如下:

静荷载标准值q1=0.038+0.1=0.138kN/m
活荷载标准值q2=1.86kN/m
三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度
V=(0.677×0.138+0.990×1.86)×1800.04/(100×2.06×105×121900.0)=2.5mm
大横杆的最大挠度小于1800.0/150与10mm,满足要求。
二、小横杆的计算
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。
用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算
大横杆的自重标准值 P1=0.038×1.8=0.068kN
脚手板的荷载标准值 P2=0.150×2.0×1.8/3=0.18kN
活荷载标准值 q=2.000×2.000×1.80/3=2.4kN
荷载的计算值 P=1.2×0.068+1.2×0.18+1.4×1.0=1.6kN

小横杆计算简图

2.抗弯强度计算
最大弯矩考虑为小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=(2.4×0.038)×1.0002/8+1.6×1.000/3=0.545kN.m

=0.545×106/5080.0=107N/mm2
小横杆的计算强度小于205N/mm2,满足要求。
3.挠度计算
最大挠度考虑为小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:

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度
V1=5.0×0.038×10004/(384×2.060×105×121900.000)=0.02mm
集中荷载标准值P=0.068+0.18+2.4=2.65kN
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
V2=2650×1000.0×(3×1000.02-4×1000.02/9)/(72×2.06×105×121900.0)=3.75mm
最大挠度和
V=V1+V2=3.77mm
小横杆的最大挠度小于1000.0/150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:

R ≤ Rc

其中 Rc —— 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；
R —— 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
1.荷载值计算
横杆的自重标准值 P1=0.038×1.000=0.038kN
脚手板的荷载标准值 P2=0.150×2.0×1.8/3=0.18kN
活荷载标准值 Q=2.000×2.000×1.80/3=2.4kN
荷载的计算值 R=1.2×0.038+1.2×0.18+1.4×2.4=3.6kN
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、立杆的稳定性计算
1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中 N —— 立杆的轴心压力设计值，N=9.14kN；
—— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.26；
　　 i —— 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；
　　 L0—— 计算长度 (m),由公式 L0 = kuh 确定，L0=2.60m；
　　 k —— 计算长度附加系数，取1.155；
　　 u —— 计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.50；
　　 A —— 立杆净截面面积，A=4.89cm2；
　　 W —— 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3；
　　 —— 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 = 71.25
　　[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2；
不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 < [f],满足要求!
2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中 N —— 立杆的轴心压力设计值，N=8.51kN；
　　 —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.26；
　　 i —— 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；
　　 L0—— 计算长度 (m),由公式 L0 = kuh 确定，L0=2.60m；
　　 k —— 计算长度附加系数，取1.155；
　　 u —— 计算长度系数，由脚手架的高度确定；u = 1.50
　　 A —— 立杆净截面面积，A=4.89cm2；
　　 W —— 立杆净截面模量(抵抗矩)，W=5.08cm3；
　　 MW —— 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW = 0.190kN.m；
　　 —— 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 = 103.70
　　[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2；
考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 < [f],满足要求!
五、最大搭设高度的计算
不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

其中 NG2K —— 构配件自重标准值产生的轴向力，NG2K = 1.192kN；
　　 NQ —— 活荷载标准值，NQ = 3.000kN；
　　 gk —— 每米立杆承受的结构自重标准值，gk = 0.139kN/m；
经计算得到，不考虑风荷载时，按照稳定性计算的搭设高度 Hs = 123.612米。
脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

经计算得到，不考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值[H] = 50.000米。
考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

其中 NG2K —— 构配件自重标准值产生的轴向力，NG2K = 1.192kN；
　　 NQ —— 活荷载标准值，NQ = 3.000kN；
　　 gk —— 每米立杆承受的结构自重标准值，gk = 0.139kN/m；
　　 Mwk —— 计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩，Mwk = 0.159kN.m；

经计算得到，考虑风荷载时，按照稳定性计算的搭设高度 Hs = 98.719米。
脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

经计算得到，考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值 [H] = 50.000米。
六、立杆的地基承载力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
p ≤ fg
其中 p —— 立杆基础底面的平均压力 (N/mm2)，p = N/A；p = 36.58
N —— 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 (kN)；N = 9.14
A —— 基础底面面积 (m2)；A = 0.25
fg —— 地基承载力设计值 (N/mm2)；fg = 46.00
地基承载力设计值应按下式计算
fg = kc × fgk
其中 kc —— 脚手架地基承载力调整系数；kc = 0.40
fgk —— 地基承载力标准值；fgk = 115.00
地基承载力的计算满足要求。

诗歌不会行走，除非是在深渊的边缘。
无论常常我们身在何处，都有泥土伴随，那是永恒的相会；
无论我们身在何处，都有时光伴随，那是永恒的离别。
最遥远的光亮，比离我们最近的黑暗还要靠近我们：
距离，通常只是神话。