扣件式鋼管腳手架計(jì)算要點(diǎn)

扣件式鋼管腳手架計(jì)算要點(diǎn)

1、小橫桿計(jì)算：強(qiáng)度、剛度

2、大橫桿的計(jì)算

3、連接扣件的抗滑承載力計(jì)算

4、立桿的穩(wěn)定性計(jì)算

5、連墻件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和連接強(qiáng)度的計(jì)算

6、地基承載力計(jì)算

7、型鋼懸挑梁的計(jì)算

計(jì)算常用規(guī)范《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130-2011)2001、網(wǎng)絡(luò)資料依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB5009-2001)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)計(jì)算基礎(chǔ)知識(shí)之一

單位問題N---mm單位制(1m=1000mm)質(zhì)量單位：噸（t），公斤（kg）kg（質(zhì)量）與N（力）之間的關(guān)系

F=ma≈mX10（重力加速度g=9.8m/s2）故1kgf=10N1tf=10kN例如：1、鋼管Φ48.3X3.6的質(zhì)量為3.97kg/m，自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值39.7N/m；2、外墻裝飾腳手板上活荷載2kN/m2,相當(dāng)于200kgf/m2(兩、三個(gè)工人的體重/m2)

計(jì)算基礎(chǔ)知識(shí)之二

荷載類型

永久荷載—在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)。如結(jié)構(gòu)自重、預(yù)應(yīng)力等。

鋼管自重標(biāo)準(zhǔn)值：1）橫桿計(jì)算時(shí)39.7N/m(Φ48.3X3.6)

不考慮配件自重

2）立桿計(jì)算時(shí):查表A.0.1考慮扣件自重，不含欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)自重。

腳手板自重：沖壓鋼板0.3KN/m2

木、竹片腳手板0.35KN/m2

可變荷載—在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間變化，且其變化與平均值相比不可以忽略不計(jì)的荷載。如施工人員及設(shè)備材料重量、風(fēng)荷載等。

結(jié)構(gòu)施工用腳手架施工層均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：3KN/m2

裝飾裝修用腳手架施工層均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：2KN/m2

風(fēng)荷載計(jì)算

計(jì)算基礎(chǔ)知識(shí)之三

分項(xiàng)系數(shù)以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法荷載標(biāo)準(zhǔn)值—荷載的基本代表值，為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計(jì)分布的特征值（例如均值、眾值、中值或某個(gè)分位值。）剛度計(jì)算荷載設(shè)計(jì)值-—荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以分項(xiàng)系數(shù)

強(qiáng)度計(jì)算

永久荷載分項(xiàng)系數(shù)：1.2

可變荷載分項(xiàng)系數(shù)：1.4

組合系數(shù)—2個(gè)以上可變荷載時(shí)：0.9（風(fēng)+均布活荷載）老規(guī)范0.85

風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

wk=μz·μs·w0wk=０.７μz·μs·w0（w0取n=50的值）JGJ130-2001

wk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；μz——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009規(guī)定采用；μs——腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)，應(yīng)按JGJ130-2011表4.2.6的規(guī)定采用；

wo——基本風(fēng)壓值（kN/m2），應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001附表D.4的規(guī)定采用，取重現(xiàn)期n=10對(duì)應(yīng)的風(fēng)壓值。鄭州:w0=0.3KN/m2計(jì)算基礎(chǔ)知識(shí)之四

風(fēng)荷載

風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz，按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定的值進(jìn)行選取。我們在設(shè)計(jì)腳手架時(shí)，要注意此值的取法，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的要求，對(duì)于平坦或稍有起伏的地形，風(fēng)壓高度變化系數(shù)應(yīng)依據(jù)地面粗糙度類別進(jìn)行選擇確定

μz與地面粗糙度有關(guān)(A、B、C、D四類)與計(jì)算腳手架的離地面高度有關(guān)

市區(qū)C類10m高處：0.74；30m高處：1.0；60m高處1.35μs

與背靠建筑物的封閉狀況有關(guān)（墻1.0、其它1.3）與腳手架自身狀況有關(guān)（是否封閉、擋風(fēng)系數(shù)大小）鄭州市區(qū)C類、30高、框架結(jié)構(gòu)、全封閉外掛密目安全網(wǎng)wk=μz·μs·w0=1.0X1.3X0.8X0.3=0.312kN/m2計(jì)算基礎(chǔ)知識(shí)之五

鋼管（Φ48.3X3.6）截面特性外徑D壁厚t截面積A慣性矩I截面模量W回轉(zhuǎn)半徑i每米長質(zhì)量(mm)(mm)(cm2)(cm4)(cm3)(cm)(kg/m)48.33.65.0612.715.261.593.97

外徑Φ壁厚t截面積A慣性矩I截面模量W回轉(zhuǎn)半徑i每米長重力(mm)(mm)(mm2)(mm4)(mm3)(mm)(N/mm)48.33.65.06X1021.271X1055.26X10315.90.0397計(jì)算要點(diǎn)之一

小橫桿計(jì)算

小橫桿按照簡支梁進(jìn)行強(qiáng)度(只算彎曲、不算剪切)和撓度計(jì)算例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層小橫桿荷載恒荷載計(jì)算：小橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值：q1=0.038kN/m腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q2=0.350×1.200/3=0.140kN/m活荷載計(jì)算：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Q=3.0×1.2/3=1.200kN/m例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層小橫桿荷載設(shè)計(jì)值及力學(xué)模型荷載的設(shè)計(jì)值：q=1.2×0.038+1.2×0.140+1.4×1.200=1.894kN/m力學(xué)模型：小橫桿力學(xué)模型說明小橫桿力學(xué)模型說明碗扣式腳手架承載能力提高約15%簡支梁內(nèi)力圖結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器彎矩圖剪力圖變形圖小橫桿強(qiáng)度與撓度校核彎曲應(yīng)力

f=205N/mm2

撓度

q—標(biāo)準(zhǔn)值E=2.06X105N/mm2

為什么不計(jì)算鋼管的抗剪強(qiáng)度

1作業(yè)層上非主節(jié)點(diǎn)處的橫向水平桿，宜根據(jù)支承腳手板的需要等間距設(shè)置，最大間距不應(yīng)大于縱距的1/2；2當(dāng)使用沖壓鋼腳手板、木腳手板、竹串片腳手板時(shí)，雙排腳手架的橫向水平桿兩端均應(yīng)采用直角扣件固定在縱向水平桿上；單排腳手架的橫向水平桿的一端應(yīng)用直角扣件固定在縱向水平桿上，另一端應(yīng)插入墻內(nèi)，插入長度不應(yīng)小于180mm；

3當(dāng)使用竹笆腳手板時(shí)，雙排腳手架的橫向水平桿的兩端，應(yīng)用直角扣件固定在立桿上；單排腳手架的橫向水平桿的一端，應(yīng)用直角扣件固定在立桿上，另一端插入墻內(nèi)，插入長度不應(yīng)小于180mm。6.2.3主節(jié)點(diǎn)處必須設(shè)置一根橫向水平桿，用直角扣件扣接且嚴(yán)禁拆除。（去掉了內(nèi)排架離墻距離的要求）橫向水平桿的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：計(jì)算要點(diǎn)之二

大橫桿計(jì)算荷載：小橫桿傳遞給大橫桿的荷載---集中力P設(shè)計(jì)值

即小橫桿的支座反力

:

P

=qlb/2=1.894kN/mX1.05m/2=0.994kN大橫桿的自重---均布力q設(shè)計(jì)值

q=1.2X0.038kN/m=0.0456kN/m例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層

集中荷載P作用彎矩最大值（位置）均布荷載q作用彎矩最大值（位置）

（l=la=1.2m）

強(qiáng)度滿足要求!

大橫桿撓度計(jì)算：（荷載標(biāo)準(zhǔn)值）

大橫桿撓度小于1200mm/150與10mm

剛度滿足要求!

大橫桿在上的情況

q1---腳手板及大橫桿自重q2---活荷載

大橫桿的構(gòu)造規(guī)定：1縱向水平桿應(yīng)設(shè)置在立桿內(nèi)側(cè)，單根桿長度不應(yīng)小于3跨；

2縱向水平桿接長應(yīng)采用對(duì)接扣件連接或搭接，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1）兩根相鄰縱向水平桿的接頭不應(yīng)設(shè)置在同步或同跨內(nèi)；不同步或不同跨兩個(gè)相鄰接頭在水平方向錯(cuò)開的距離不應(yīng)小于500mm；各接頭中心至最近主節(jié)點(diǎn)的距離不應(yīng)大于縱距的1/3計(jì)算要點(diǎn)之三

扣件抗滑驗(yàn)算扣件的抗滑承載力按照下式計(jì)算(規(guī)范5.2.5):R≤Rc

Rc——扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)值,取8.0kN；

R——縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計(jì)值；本例即大橫桿的支座反力。試驗(yàn)表明：當(dāng)直角扣件的擰緊力矩達(dá)40--65N.m時(shí)單扣件抗滑承載力為8.0kN；雙扣件，考慮受力不均勻，抗滑承載力取12.0kN。

計(jì)算偏不安全！為什么？

較安全算法：

荷載計(jì)算：扣件覆蓋范圍內(nèi)的橫桿及腳手板自重、活荷載

大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值：P1=0.038×1.200=0.046kN

小橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值：P1=0.038×1.05×3/2=0.060kN

腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：P2=0.350×1.05×1.200/2=0.220kN

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Q=3.000×1.050×1.200/2=1.890kN

荷載的設(shè)計(jì)值：R=1.2×(0.046+0.06)+1.2×0.220+1.4×1.890=3.0kN

扣件抗滑驗(yàn)算滿足要求!

計(jì)算要點(diǎn)之四

立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算計(jì)算方法力求簡單、正確、可靠。整體穩(wěn)定、單桿局部穩(wěn)定合并為一個(gè)公式。計(jì)算部位：最底層立桿例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層兩步三跨例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層兩步三跨例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層兩步三跨μ值的說明計(jì)算長度系數(shù)μ值是反映腳手架各桿件對(duì)立桿的約束作用。采用了中國建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化研究分院1964年~1965年和1986年~1988年、哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院于1988年~1989年分別進(jìn)行原型腳手架整體穩(wěn)定性試驗(yàn)所取得的科研成果，其μ值在1.5~2.0之間。綜合了影響腳手架整體失穩(wěn)的各種因素：連墻件、剪刀撐當(dāng)然也包含了立桿偏心受荷（初偏心e=53mm）的實(shí)際工況。例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層兩步三跨NG1k---架體自重，查表。

含：立桿、橫桿、剪刀撐、扣件重量。NG2k---構(gòu)、配件自重，

含：腳手板、欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)重量。標(biāo)準(zhǔn)值可查表4.2.1-1、2。木腳手板:0.35kN/m2欄桿、木擋腳板：0.17kN/m2安全網(wǎng)：0.01kN/m2例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層兩步三跨例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層兩步三跨NG1k=0.1336kN/m×49m=6.5464kNNG2k=NG2腳手板+NG2欄桿、擋腳+NG2安全網(wǎng)=0.350×2層×1.2×(1.05+0.3)/2+0.17×1.2×2層/2+0.01×1.200×49=0.567+0.204+0.588=1.359kNNGk=NG1k+NG2k

=6.5464+1.359=7.9kN活荷載標(biāo)準(zhǔn)值NQk1=5kN/m2×1.2m×1.05m/2=3.15kN風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值wk=0.312kN/m2風(fēng)壓引起立桿彎矩標(biāo)準(zhǔn)值，公式5.2.9例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層、兩步三跨立桿穩(wěn)定系數(shù)例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層、兩步三跨l0=kuh=1.155X1.5X1.5=2.6m計(jì)算長度系數(shù)，查表5.2.8λ=l0/i=2600/15.9=164<[λ]=210穩(wěn)定系數(shù)=0.262查表A.0.6

無風(fēng)工況立桿穩(wěn)定核算

驗(yàn)算通過！0.9組合系數(shù)驗(yàn)算通過！有風(fēng)工況立桿穩(wěn)定核算連墻件受力：1、迎風(fēng)面上的風(fēng)力Nlw=1.4WkAW2、腳手架平面外變形所產(chǎn)生的連墻件軸力N0=3kN（單排2kN）驗(yàn)算內(nèi)容：1、強(qiáng)度2、穩(wěn)定

Ac---凈截面（孔、螺紋等）計(jì)算要點(diǎn)之五

連墻件驗(yàn)算例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層、兩步三跨連墻件穩(wěn)定系數(shù)例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層、兩步三跨λ=l/i=500/15.9=31.4穩(wěn)定系數(shù)=0.914查表A.0.6

連墻件穩(wěn)定核算、連接驗(yàn)算

穩(wěn)定驗(yàn)算通過！

Nl=7717N=7.7kN<Rc=8kN

連接扣件抗滑驗(yàn)算通過！(若不通過，增加扣件)連墻件的說明

采用形式：扣件式連接、焊接，螺栓連接等，最常用的扣件式連接方式。注意兩個(gè)問題。1

限制連墻件偏離主節(jié)點(diǎn)的最大距離300mm只有連墻件在主節(jié)點(diǎn)附近方能有效地阻止腳手架發(fā)生橫向彎曲失穩(wěn)或傾覆，若遠(yuǎn)離主節(jié)點(diǎn)設(shè)置連墻件，因立桿的抗彎剛度較差，將會(huì)由于立桿產(chǎn)生局部彎曲，減弱甚至起不到約束腳手架橫向變形的作用。實(shí)際工程中，許多連墻件設(shè)置在立桿步距的1／2附近，這對(duì)腳手架穩(wěn)定是極為不利的。2

第一步立柱所承受的軸向力最大，是保證腳手架穩(wěn)定性的控制桿件。在該處設(shè)連墻件，也就是增設(shè)了一個(gè)支座，這是從構(gòu)造上保證腳手架立桿局部穩(wěn)定性的重要措施之一。K---標(biāo)準(zhǔn)值（設(shè)計(jì)值安全）Nk---立桿軸向力13.89kN

（取立桿穩(wěn)定計(jì)算時(shí)的設(shè)計(jì)值安全、方便）A---基礎(chǔ)地面面積（鋼墊板、木墊塊等）fg---地基承載能力（天然地基、回填土0.4）例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m

兩個(gè)施工層、兩步三跨計(jì)算要點(diǎn)之六

地基承載力計(jì)算抗彎強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和撓度；錨固件及其錨固連接的強(qiáng)度；梁下建筑結(jié)構(gòu)的承載能力驗(yàn)算。例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=19m（總高60m），步距h=1.5m兩個(gè)施工層、兩步三跨計(jì)算要點(diǎn)之七

懸挑鋼梁（不小于16工）計(jì)算超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程深基坑工程（一）開挖深度超過5m（含5m）的基坑（槽）的土方開挖、支護(hù)和降水工程（二）開挖深度雖未超過5m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜，或影響毗鄰建筑（構(gòu)筑）物安全的基坑（槽）的土方開挖、支護(hù)、降水工程。模板工程及支撐體系（一）工具式模板工程：包括滑模、爬模、飛模等工程。（二）混凝土模板支撐工程：搭設(shè)高度8m及以上；搭設(shè)跨度18m及以上；施工總荷載15kN/m2及以上；集中線荷載20kN/m及以上；（三）承重支撐體系：用于鋼結(jié)構(gòu)安裝等滿堂支撐體系，承受單點(diǎn)集中荷載700kg以上。起重吊裝及安裝拆卸工程（一）采用非常規(guī)起重設(shè)備、方法，且單件起吊重量在100kN及以上的起重吊裝工程；（二）起重量300kN及以上的起重設(shè)備安裝工程；高度200m及以上內(nèi)爬起重設(shè)備的拆除工程。腳手架工程（一）搭設(shè)高度50m及以上的落地式鋼管腳手架工程；（二）提升高度150m及以上附著式整體和分片提升腳手架工程；（三）架體高度20m及以上懸挑式腳手架工程；拆除、爆破工程其他（一）施工高度50m及以上的建筑幕墻安裝工程；（二）鋼跨度大于36m及以上的鋼結(jié)構(gòu)安裝工程；跨度大于60m級(jí)以上的網(wǎng)架和索膜結(jié)構(gòu)安裝工程；（三）開挖深度超過16m的人工挖孔樁工程；（四）地下暗挖、頂管及水下作業(yè)工程；（五）采用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備及尚無相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程。吊拉鋼索為安全儲(chǔ)備，按構(gòu)造設(shè)置，不計(jì)入懸挑梁受力（變形大）注意lc、lc1、lc2、lc3的取值與上圖中L1和L2的關(guān)系L1=Lc1=100+1050+500+100=1750L2≥1.25L1故Lc≥1.25L1-300=1.25*1750-300=1887.5取1900mm注意L1L2構(gòu)造要求與老規(guī)范的區(qū)別（更嚴(yán)格）例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=19m（總高60m），步距h=1.5m兩個(gè)施工層、兩步三跨里立桿距墻500荷載N----立桿軸向力13.89kN→12kN（H49→H19）q---懸挑梁自重205.13N/m=0.20513kN/m

16工截面特性截面積A慣性矩I截面模量W回轉(zhuǎn)半徑i每米長質(zhì)量IxIyWxWyixiy(cm2)(cm4)(cm3)(cm)(kg/m)26.131113093.114121.26.851.8920.513

截面積A慣性矩I截面模量W回轉(zhuǎn)半徑i每米長重力(mm2)(mm4)(mm3)(mm)(N/mm)2613.1113000009310001410002120068.518.90.20513例：φ48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=19m（總高60m），步距h=1.5m兩個(gè)施工層、兩步三跨里立桿距墻500彎矩圖kN.m剪力圖kN型鋼懸挑梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式：型鋼懸挑梁的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算公式：懸挑梁整體穩(wěn)定系數(shù)bλy=lc/iy=1750/18.9=93<120當(dāng)懸挑長度不大于2.3m（2m）米時(shí)，按GB50017公式B.5-1計(jì)算：整體穩(wěn)定計(jì)算計(jì)算不通過！變形圖0.0229m>1.750*2/250=0.014m未通過！(設(shè)計(jì)值？標(biāo)準(zhǔn)值？)

E=2.06X108kN/m2

I=1.13X107mm4=1.13X10-5m4

EI=2327.8kN.m2

懸挑梁構(gòu)造要點(diǎn)懸挑鋼梁前端應(yīng)采用吊拉卸荷，吊拉卸荷的吊拉構(gòu)件有