扣件式鋼管腳手架設(shè)計計算教學課件

1、扣件式鋼管腳手架設(shè)計計算周繼忠一、腳手架設(shè)計內(nèi)容 1、設(shè)置方案選擇：腳手架類型、構(gòu)架形式、尺寸、相應(yīng)設(shè)置措施。2、承載力可靠性驗算：構(gòu)架結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)、其它支撐結(jié)構(gòu)。3、安全使用措施：作業(yè)面防護、整架和作業(yè)區(qū)域防護、安全搭設(shè)、移動拆除措施、安全使用措施。單立桿雙排腳手架雙立桿腳手架懸挑腳手架懸挑腳手架二、腳手架結(jié)構(gòu)設(shè)計項目 1、構(gòu)架整體穩(wěn)定性驗算，可轉(zhuǎn)化為立桿穩(wěn)定性計算。2、單肢立桿穩(wěn)定性計算。3、平桿抗彎和撓度計算。4、連墻桿強度、穩(wěn)定性計算。5、抗傾覆驗算。6、懸掛件、挑支撐、拉件計算。 三、結(jié)構(gòu)設(shè)計采用方法 腳手架的承載力應(yīng)按概率極限狀態(tài)設(shè)計法的要求，采用分項系數(shù)設(shè)計表達式進行設(shè)計，對于

2、計算構(gòu)件的強度、穩(wěn)定性與連接強度時，采用荷載效應(yīng)基本組合的設(shè)計值，永久荷載分項系數(shù)應(yīng)取1.2，可變荷載分項系數(shù)應(yīng)取1.4；按正常使用極限狀態(tài)的要求驗算變形，采用荷載短期效應(yīng)組合的設(shè)計值。 荷載效應(yīng)組合計算項目荷載效應(yīng)組合縱向、橫向水平桿強度與變形永久荷載+施工均布活荷載腳手架立桿穩(wěn)定永久荷載+施工均布活荷載永久荷載+0.85（施工均布活荷載+風荷載）連墻件承載力計算單排架，風荷載+3kN雙排架，風荷載+5kN四、腳手架荷載計算 1、恒載標準值：腳手架結(jié)構(gòu)自重標準值gk和構(gòu)配件自重標準值Qp；2、施工荷載標準值Qk：作業(yè)層荷載乘以作業(yè)層數(shù)；3、風荷載標準值: wk=0.7szw0s風載體形系數(shù)；

3、見下表。z風壓高度系數(shù)；按現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001的規(guī)定采用）w0基本風壓；按現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001的規(guī)定采用）；在基本風壓等于或小于0.35KN/m2的地區(qū)，對于僅有欄桿和擋腳板的敞開式腳手架，當每個連墻點覆蓋的面積不大于30m2，構(gòu)造符合規(guī)范要求時，驗算腳手架立桿的穩(wěn)定性，可不考慮風荷載作用。腳手架的風載體型系數(shù)s表背靠建筑物的狀況全封閉敞開、框架和開洞墻腳手架狀況全封閉、半封閉1.01.3敞開stw注：1、stw值可將腳手架視為桁架，按現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001的規(guī)定采用）表7.3.1第32項和

4、第36項的規(guī)定計算；2、為擋風系數(shù)，=1.2An/Aw，其中An為擋風面積；Aw為迎風面積。敞開式單、雙排架的值宜按建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范 JGJ 130-2001附錄A表A-3采用。敞開式單、雙排扣件鋼管（48*3.5）腳手架的擋風系數(shù)步距(m)縱距(m)1.21.51.82.01.20.1150.1050.0990.0971.350.1100.1000.0930.0911.50.1050.0950.0890.0871.80.0990.0890.0830.0802.00.0960.0860.0800.077注：當采用51*3鋼管時，表中系數(shù)乘以1.06。密目式安全立網(wǎng)全封閉腳手

5、架擋風系數(shù)計算：1）密目式安全立網(wǎng)擋風系數(shù)建筑施工安全檢查標準（JGJ 59-99）條文說明3.0.7條有關(guān)內(nèi)容，“立網(wǎng)應(yīng)該使用密目式安全網(wǎng)，其標準：每10cm*10cm=100cm2的面積上，有2000個以上網(wǎng)目?！备鶕?jù)以上規(guī)定，若每目孔隙面積為A0cm，則密目式安全立網(wǎng)擋風系數(shù)為：其中，An1為密目式安全立網(wǎng)在100cm2內(nèi)的擋風面積；（每目孔隙面積為1.3mm2）Aw1為密目式安全立網(wǎng)在100cm2內(nèi)的迎風面積；2）敞開式扣件鋼管腳手架的擋風系數(shù)為：An2為一步一縱距（跨）內(nèi)鋼管的總擋風面積。3）密目式安全立網(wǎng)全封閉雙排腳手架擋風系數(shù)： 五、縱向水平桿、橫向水平桿計算 縱向水平桿、橫向水

6、平桿的抗彎強度=M/WfM彎矩設(shè)計值；M=1.2MGk+1.4MQk W截面模量；f鋼材的抗彎設(shè)計值；MGk腳手架自重標準值產(chǎn)生的彎矩；MQk施工荷載標準值產(chǎn)生的彎矩；撓度計算：vv縱向水平桿按三跨連續(xù)梁計算，橫向水平桿按簡支梁計算，雙排架的橫桿構(gòu)造外伸長度a=500時，其計算長度a1可取300?？v向或橫向桿與立桿連接時，其扣件的抗滑承載力RRc，Rc扣件抗滑承載力設(shè)計值（直角扣、旋轉(zhuǎn)扣為8kN、對接扣為3.2kN）；R縱向、橫向桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計值；六、立桿計算立桿的穩(wěn)定性按下式計算不組合風載時 N/（A）f組合風載時 N/（A）+Mw/WfN計算立桿段的軸向力設(shè)計值；軸向受壓構(gòu)件的

7、穩(wěn)定系數(shù)，由長細比定，當250時，=7320/2=l0/il0計算長度，l0=khk計算長度附加系數(shù)，1.155考慮腳手架整體穩(wěn)定因素的單桿計算長度系數(shù)，按下表??；h立桿步距。由風荷載設(shè)計值產(chǎn)生的立桿段彎矩MwMw=0.85*1.4Mwk=0.85*1.4wklah2/10 腳手架立桿的計算長度系數(shù)表類別立桿橫距（m）連墻件布置二步三跨三步三跨雙排架1.051.051.701.301.551.751.551.601.80單排架1.501.802.00Mwk風荷載標準值產(chǎn)生的彎矩；wk風荷載標準值，la立桿縱距。計算立桿段的軸向力設(shè)計值N：不組合風載時N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQ

8、k組合風載時N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85*1.4NQkNG1k腳手架結(jié)構(gòu)自重標準值產(chǎn)生的軸力；NG2k構(gòu)配件自重標準值產(chǎn)生的軸力；NQk施工荷載標準值產(chǎn)生的軸力和。 當立桿采用單管時，敞開式、全封閉、半封閉腳手架的可搭設(shè)高度HS，應(yīng)按下式計算并取小值。 不組合風載時:HS=Af-（1.2NG2k+1.4NQk）/(1.2gk) 組合風載時:HS=Af-1.2NG2k+0.85*1.4(NQk+AMwk/W)/(1.2gk)式中HS按穩(wěn)定計算的搭設(shè)高度；gk每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標準值（kN/m）。 當按上述計算的HS等于或大于26m時，可按下式調(diào)整且不宜超過50m：H=HS/（1

9、+0.001HS）H腳手架搭設(shè)高度限值（m）。 七、連墻桿計算 連墻桿的軸力設(shè)計值Nl=Nlw+N0Nlw風載產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計值N0連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸力（kN），單排取3，雙排取5。由風載產(chǎn)生的軸向力設(shè)計值 Nlw=1.4wkAwAw每個連墻件的覆蓋面積內(nèi)腳手架外側(cè)面的迎風面積。八、立桿地基承載力計算 pfgp立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力，p=N/A；N上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)面的軸力設(shè)計值；A基礎(chǔ)底面積；fg地基承載力設(shè)計值，fg=kcfgkkc腳手架地基承載力調(diào)整系數(shù)；碎石土、砂土、回填土為0.4；粘土為0.5;巖石、砼為1.0；fgk地基承載力標準值。九、落地架計算實例 1、縱

10、桿抗彎強度及變形計算例：設(shè)立桿縱距La=1.5m，橫距Lb=1.05m，縱桿等間距設(shè)置，間距S=Lb/3=1.05/3=0.35m，施工均布荷載標準值Qk=3kN/m2，竹笆腳手架自重為Qp=0.3kN/m2。1）抗彎強度驗算：作用在縱向水平桿永久線荷載標準值qk1=0.30.35=0.105 kN/m作用在縱向水平桿可變線荷載標準值qk2=30.35=1.05 kN/m作用在縱向水平桿永久線荷載設(shè)計值q1=1.2 qk1=1.20.105=0.126 kN/m作用在縱向水平桿可變線荷載設(shè)計值q2=1.4 qk2=1.4 1.05=1.47 kN/m最大彎矩Mmax=0.1 q1La2+0.1

11、17 q2 La2=0.1*0.126*1.52+0.117*1.47*1.52=0.42 kN.m抗彎強度 N/mm2f2)撓度計算=2.2mmLa/150=10mm 2、橫桿及扣件抗滑計算例：設(shè)立桿橫距為Lb，縱距為La，計算外伸長度為a1，縱桿間距為S，施工均布荷載標準值為Qk，竹笆腳手板均布標準值為Qp。解：作用在縱桿上永久線荷載標準值qk1=QpS作用在縱向水平桿可變線荷載標準值qk2=QkS作用在縱向水平桿永久線荷載設(shè)計值q1=1.2 qk1=1.2 QpS作用在縱向水平桿可變線荷載設(shè)計值q2=1.4 qk2=1.4 QkS由縱桿傳給橫桿的集中力標準值：Fk=1.1qk1La+1.

12、2qk2La=1.1QpSLa+1.2QkSLa=SLa(1.1Qp+1.2Qk)由縱桿傳給橫桿的集中力設(shè)計值：F=1.1q1La+1.2q2La=1.1*1.2QpSLa+1.2*1.4QkSLa=SLa(1.1*1.2Qp+1.2*1.4Qk)1)抗彎強度當縱桿兩根時:S=Lb/3最大彎矩M=FLb/3,=M/W當縱桿三根時:S= Lb/4最大彎矩M=FLb/2,=M/W2)撓度計算當縱桿兩根時:S=Lb/3當縱桿三根時:S= Lb/43)扣件抗滑計算橫向桿外伸端處縱向桿傳給橫向桿的集中力設(shè)計值:F/=1.1q1/La+1.2q2/La=1.1*1.2QpLaa1/2+1.2*1.4QkL

13、aa1/2=0.5a1La(1.1*1.2Qp+1.2*1.4Qk)當縱桿兩根時:S=Lb/3R=2F+F/(1+a1/Lb)當縱桿三根時:S= Lb/4R=2.5F+F/(1+a1/Lb) 3、密目式安全立網(wǎng)全封閉雙排腳手架整體穩(wěn)定驗算 例：已知立桿縱距La=1.2m，橫距Lb=1.05m，步距h=1.5m，計算外伸長度a1=0.3m，鋼管為48*3.5mm，2步3跨連墻布置，施工地區(qū)在基本風壓為0.45kN/m2大城市郊區(qū)（地面粗糙度為B類）,施工均布荷載標準值(一層操作層)Qk=3kN/m2，腳手板自重標準值0.3 kN/m2，鋪設(shè)四層，Qp1=4*0.3 kN/m2，欄桿、擋腳板自重標

14、準值Qp2=0.11 kN/m，建筑結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，用密目網(wǎng)全封閉腳手架，其擋風系數(shù)=0.872，密目網(wǎng)自重Qp3=0.005kN/m2，腳手架高度：HS=50m，H=48m。1）分析立桿穩(wěn)定計算部位組合風荷載 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代入簡化為：1.2HSgk/(A)+0.85*1.4*0.7szw0lah2/(10W)+1.2NG2k/(A)+ 0.85*1.4NQk/(A)f令腳手架自重產(chǎn)生的軸壓力g=1.2HSgk/(A)風荷載產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力:

15、 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根據(jù)分析計算立桿穩(wěn)定驗算最不利部位為腳手架底部。2)驗算長細比=kh/i=1.155*1.5*150/1.58=164210滿足要求 。3)計算立桿段軸壓力設(shè)計值N:腳手架結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的軸力NG1k= HSgk=50*0.1291=6.455kN構(gòu)配件自重標準值得產(chǎn)生的軸向力NG2k=0.5(Lb+a1)LaQp1+ Qp2La+LaHQp3=0.5(1.05+0.

16、3)*1.2*4*0.3+0.11*1.2+1.2*48*0.005=1.392kN施工荷載標準值產(chǎn)生的軸向力總和NQk=0.5(Lb+a1)LaQk =0.5(1.05+0.3)*1.2*3=2.43kN風荷載產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力w=0.85*1.4*0.7z*1.1336*0.45*1.2*1.52*106/(10*5.08*103)=22.6z4)立桿穩(wěn)定驗算組合風荷載時N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85*1.4NQk =1.2(6.455+1.392)+0.85*1.4*2.43=12.31kNN/（A）+Mw/W=12.31*103/(0.262*489)+22.6=96.08+2

17、2.6=118.68N/mm2不組合風載時N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQk =1.2(6.455+1.392)+1.4*2.43=12.82kNN/（A）=12.82*103/(0.262*489)=100.06N/mm2 4、密目網(wǎng)全封閉雙排腳手架連墻件計算 例：已知密目網(wǎng)全封閉雙排腳手架,其擋風系數(shù)=0.871，腳手架高50m，立桿縱距La=1.2m，步距h=1.8m，連墻件按2步3跨布置，建筑結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，基本風壓0.45kN/m2，地面粗糙類別為B類，連墻見采用48*3.5mm。用扣件連接。解：腳手架上水平風載標準值wk=0.7szw0計算部位取50m處，地面粗糙度

18、為B類，風壓高度變化系數(shù) z=1.67腳手架體形系數(shù)s=1.3 =1.3*0.871=1.1323wk=0.7szw0=0.7*1.67*1.1323*0.45=0.60kN/m2連墻件的軸力 Nl=Nlw+N0=1.4wkAw+5=1.4*0.6*2*1.8*3*1.2+5=15.89kNRC=8kN, Nl=15.89KnRC單扣不滿足要求,應(yīng)采用雙扣件。連墻件穩(wěn)定驗算：=lH/i=50/1.58=32=150 =0.912，Nl/（ A）=15.89*103/(0.912*489)=35.63N/mm2滿足要求。 十、挑腳手架計算 挑腳手架計算主要是指懸挑基礎(chǔ)架的設(shè)計計算，基礎(chǔ)架形式有斜

19、撐鋼管加吊桿、三角形鋼架、下?lián)问教袅轰摷?、下?lián)问娇臻g鋼架。 例：某工程標準層層高3.3，懸挑高度14.4，沿樓層周圍隔1.8m設(shè)一榀桁架，桁架之間用大橫桿連通并設(shè)剪刀撐。沿縱向取1.8m長,計算一個步架1.8高荷載，鋼管3.84kg/m，扣件1.5kg/個，木腳手板0.25kN/m2，安全網(wǎng)0.005kN/m2，所挑范圍允許一步架施工，每一步架上施工荷載3kN/m2。 荷載計算1、鋼管：1）雙排立桿 1.8*2*0.0384=0.138kN2)大橫桿 1.8*4*0.0384=0.276kN3)小橫桿 1.6*1*0.0384=0.061kN4)外排立桿剪刀撐 1.8* *1*0.0384=0

20、.098kN5)附墻桿 1.5*1*0.0384=0.058kN2、扣件 6*0.015=0.09kN3、木腳手板 1.8*(1+0.4+0.2)*0.25=0.72kN(包括擋腳板)4、安全網(wǎng) 1.8*1.8*0.005=0.016kN5、所挑高度范圍內(nèi)施工荷載每根內(nèi)立桿承受施工荷載 （0.5+0.2）*1.8*3=3.78kN每根外立桿承受施工荷載 0.5*1.8*3=2.7kN 6、每根立桿承受全部荷載內(nèi)立桿P1=1.2*11.656/2+1.4*3.78=12.286kN外立桿P2=1.2*11.656/2+1.4*2.7=10.774kNl0=kh=1.155*1.5(1.7)1.8

21、=3.12(3.534)=l0/i=312(353.4)/1.58=197(224)N/（A）=12286/(0.186*489)=135MPaN/（A）=12286/(0.145*489)=189.96MPa 7、挑架計算（三角形鋼架） 300 1000 A P1 P2 RAX C RAY 3300 RBX B RBY MA=00.3P1+1.3P2-3.3RBX=0 0.3*12.286+1.3*10.774-3.3RBX=0 RBX=5.36 X=0 RBX+RAX=0 RAX =-5.36取AC段,令MC=0 1.3RAY-1*P1=0 RAY=9.45 Y=0 RBY+RAY=P1+

22、P2 RBY=13.61分析桿件內(nèi)力，并選擇截面。NBC= =14.63 MAC=0.3RAY=2.835 QAC= 2.836 鋼管f=205N/mm2，E=2.06*105十一、構(gòu)造要求 1、縱向水平桿構(gòu)造 縱向水平桿宜設(shè)置在立桿內(nèi)側(cè)，長度不宜小于3跨；縱向水平桿接長宜采用對接扣件連接，也可采用搭接。采用對接扣件應(yīng)交錯布置，兩根相鄰縱向水平桿的接頭不宜設(shè)置在同步或同跨內(nèi)，不同步或不同跨兩個相鄰接頭在水平方向錯開的距離不應(yīng)小于500mm，各接頭中心至最近主節(jié)點的距離不宜大于縱距的1/3；搭接長度不應(yīng)小于1m，應(yīng)等間距設(shè)置3個旋轉(zhuǎn)扣件固定，端部扣件蓋板邊緣至搭接縱向水平桿桿端的距離不應(yīng)小于10

23、0mm，縱向水平桿設(shè)置在橫向桿上時，應(yīng)等間距布置，且間距不應(yīng)大于400mm?；脽羝?342、橫向水平桿的構(gòu)造 主節(jié)點處必須設(shè)置一根橫向水平桿，用直角扣件扣接且嚴禁拆除。主節(jié)點處兩個直角扣件的中心距不應(yīng)大于150mm。在雙排腳手架中，靠墻一端的外伸長度a不應(yīng)大于0.4l，且不應(yīng)大于500mm；3、腳手架必須設(shè)置縱、橫向掃地桿。縱向掃地桿應(yīng)采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm處的立桿上。橫向掃地桿亦應(yīng)采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。當立桿基礎(chǔ)不在同一高度上時，必須將高處的縱向掃地桿向低處延長兩跨與立桿固定，高低差不應(yīng)大于1m。靠邊坡上方的立桿軸線到邊坡的距離不應(yīng)小于500mm

24、。 4、立桿接長除頂層頂步外，其余各層各步接頭必須采用對接扣件連接。立桿上的對接扣件應(yīng)交錯布置：兩根相鄰立桿的接頭不應(yīng)設(shè)置在同步內(nèi)，同步內(nèi)隔一根立桿的兩個相隔接頭在高度方向錯開的距離不宜小于500mm；各接頭中心至主節(jié)點的距離不宜大于步距的1/3；搭接長度不應(yīng)小于1m，應(yīng)采用不少于2個旋轉(zhuǎn)扣件固定，端部扣件蓋板的邊緣至桿端距離不應(yīng)小于100mm。立桿頂端宜高出女兒墻上皮1m，高出檐口上皮1.5m。5、連墻件的布置應(yīng)符合下列規(guī)定：宜靠近主節(jié)點設(shè)置，偏離主節(jié)點的距離不應(yīng)大于300mm，一字型、開口型腳手架的兩端必須設(shè)置連墻件，連墻件的垂直間距不應(yīng)大于建筑物的層高，并不大于4m（2步。） 6、對高度在24m以下的單、雙排腳手架，宜采用剛性連墻件與建筑物可靠連接，亦可采用拉筋和頂撐配合使用的附墻連接方式。嚴禁使用僅有拉筋的柔性連墻件。7、對高度在24m以上的雙排腳手架，必須采用剛性連墻件與建筑物可靠連接。連墻件的構(gòu)造必須采