扣件式鋼管腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算

扣件式鋼管腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》（JCJ59—99）對(duì)外腳手架的規(guī)定；提出應(yīng)該逐步淘汰竹腳手架，推廣扣件式鋼管腳手架?！督ㄖ┕た奂戒摴苣_手架安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ130—2001）對(duì)扣件式鋼管腳手架的設(shè)計(jì)原則和計(jì)算方法都做出了規(guī)定。現(xiàn)以該規(guī)范為依據(jù)，對(duì)扣件式鋼管腳手架的設(shè)計(jì)計(jì)算作如下闡述：一、橫向、縱向水平桿計(jì)算1、橫向、縱向水平桿的抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算：6=M/WWf式中M一彎矩設(shè)計(jì)值，按M=1.2Mgk十1.4Mqk計(jì)算，Mgk為腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩，mqk為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩。W一截面模量，查表，e48X3.5mm鋼管W=5.38cm3f一鋼材的抗彎強(qiáng)度計(jì)算值，f=205N/mm2（1）橫向水平桿的抗彎強(qiáng)度計(jì)算橫向水平桿的內(nèi)力時(shí)按簡(jiǎn)支梁計(jì)算如圖1，計(jì)算跨度取立桿的橫距L0=80mm，腳手架橫向水平桿的構(gòu)造計(jì)算外伸長(zhǎng)度 a1=300mm，a2=100mm。=100mm。L0=800圖1 橫向水平桿計(jì)算簡(jiǎn)圖①永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk包括每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值0.136kN/m（縱距1.5m,步距1.8m）,腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值0.35kN/m2和欄桿與擋腳板自重標(biāo)準(zhǔn)值0.14kN/m（如圖2）gk=0.136+0.35X1.2+0.14=0.696kN/m=696N/mMA=1/2gk（a1）2=1/2X696X0.32=31.32NmMB=1/2gk（a2）2=1/2X696Xo.12=3.48Nm其中，（圖2a等效于圖2b）gKM800aM800a2=100(a)qkMA"BqkMA"BLo=800(b)

圖2結(jié)構(gòu)自重計(jì)算簡(jiǎn)圖IMB一MAI=I3.48-31.32I=27.84NmV1/2gkl02=1/2X696X0.82=222.72NmMGK=gk/2XL0/2-(MB—MA)/GkL02—MA=696/2X0.8/2-27.84/696X0.82-31.32=11.32Nm②施工均勻活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=3kN/m2X0.75m=2.25kN/m=2250N/m（橫向水平桿間距為0.75m）qkABqkAB圖3施工荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖MQK=1/8Ql02=1/8X2250X0.82=180NmM=1.2Mgk+1.4Mqk=1.2X11.31+1.4X180=265.57Nma=M/W=265.57X103/5.08X103=52.28N/mm2<f=205N/mm2所以橫向水平桿的抗彎強(qiáng)度滿足安全要求。（2）縱向水平桿的抗彎強(qiáng)度按圖4三跨連續(xù)梁計(jì)算，計(jì)算跨度取縱距L=1500mm。F為縱向水平桿跨中及支座處的最大荷載，分別按靜載P和活a載Q進(jìn)行計(jì)算，圖4中作用支座上的F力在彎矩計(jì)算時(shí)可以不用考慮。la/2la/2la/2la/2la/2la/2圖4 縱向水平桿計(jì)算簡(jiǎn)圖①考慮靜載情況：P=Qk(L+a+a)(L+a-a)/2L0 1 2 0 12 0=696X(0.8+0.3+0.1)(0.8+0.3—0.1)/2X0.8=522N按圖5靜載布置情況考慮跨中和支座最大彎矩。P P P按圖5靜載布置情況考慮跨中和支座最大彎矩。P P Pla/2la/2la/2la/2la/2la/2圖5 靜載狀況下計(jì)算簡(jiǎn)圖圖5 靜載狀況下計(jì)算簡(jiǎn)圖M]=0.175PLaMB=Mc—0.15PLa②考慮活載情況：Q=1/2Qkl0=1/2X2250X0.8=900N按圖6、7兩種活載最不利位置考慮跨中最大彎矩。QQla/2la/2lala/2la/2圖6 按圖6、7兩種活載最不利位置考慮跨中最大彎矩。QQla/2la/2lala/2la/2圖6 活載最不利狀況計(jì)算簡(jiǎn)圖（1）la la/2la/2 la圖7活載最不利狀況計(jì)算簡(jiǎn)圖（2）MM「0.213QLa按圖8、9兩種活載最不利位置考慮支座最大彎矩。Qla/2按圖8、9兩種活載最不利位置考慮支座最大彎矩。Qla/2la/2laLa圖8 活載最不利狀況計(jì)算支座彎矩之（1）la/2la/2la/2la/2Lala/2la/2la/2la/2La圖9 活載最不利狀況計(jì)算支座彎矩之（2）MB=Mc=-0.175QLa根據(jù)以上情況分析，可知圖5與圖6（或圖7）這種靜載與活載最不利組合時(shí)叫跨中彎矩最大。MGK=°.175PLa=0.175X522XL5=137.°3NmMQK=0.213QLa=0.213X900X1.5=287.55NmM=1.2Mgk+1.4Mqk=1.2X137.03十1.4X287.55=567.01Nma=M/W=567.01X103/5.08X103=111.62N/mm2<f=205N/mm22、縱向、橫向水平桿的撓度按下式計(jì)算:vW[v]式中V——撓度[v]——容許撓度，按規(guī)范表格取L/150。（1）橫向水平桿的撓度考慮靜載情況（圖2）Ki=4MA/gkL02=4X31.32/696X0.82=0.28K2=4MB/GkL02=4X3.48/696X0.82=0.03查《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》中梁在均布荷載作用下的最大擾度表，用K「K2值采用插人法求得系數(shù)。Vi=0.1972XGkL04/24EI式中E一鋼材的彈性模量，E=2.6X105N/mm2I——①48X3.5mm鋼管的慣性矩，I=12.19cm4考慮活載情況（圖3）v2=5qkL04/384EI兩種情況疊加，得V=V1+V2=0.1972XGkL4/24EI+5qL4/384EI0 nk0=0.1972X696X10—3X8004/24X2.06X105X12.19X104+5X2250X8004/384X2.06X105X12.19X104=0.57mmVL0/150=800/150=5.33mm所以橫向水平桿的撓度滿足安全要求。（2）縱向水平秤的撓度考慮靜載情況（圖5）V1=1.146XPLa3/100EI考慮活載情況（圖4）V2=1.615XQLa3/100EI兩種情況疊加，得V=V]+V2=1.146XPLa3/100EI+1.615XQLa3/100EI=La3/100EI(1.146P+1.615Q)=1500V100X2.06X105X12.19X104X(1.146X522+1.615X900)=2.76mmVLa/150=1500/150=10mm所以縱向水平秤的撓度滿足安全要求。3。縱向水平桿與立桿連接時(shí)扣件的抗滑承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：RWRC式中R一縱向水平桿傳給立桿的豎桿作用力設(shè)計(jì)值RC——扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)值，按規(guī)范表取RC=800kN縱向水平桿與立桿連接時(shí)扣件受到的垂直作用力包括貼立桿的橫向水平桿荷載F和M1在扣件處引起的與F同向的最大剪力V之和。F=1.2P+1.4Q=1.2X522十1.4X900=1886.4NV=1.2X0.65P十1.4X0.575Q=1.2X0.65X522+1.4X0.575X900=1131.66NR=F+V=1886.4+1131.66=3018.06N所以縱向水平秤與立桿連接時(shí)扣件的抗滑承載力滿足安全要求。二、立桿的穩(wěn)定性計(jì)揮立桿的穩(wěn)定性按下列公式計(jì)算：N/6A+MW/WWf式中N一計(jì)算立桿段的軸向力設(shè)計(jì)值。6一軸向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)。A 立桿的截面面積，查表，048X3.5mm鋼管A=489mm。M3——計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎矩。w=截面模量， 查表①48X3.5mm 鋼管W=5.08cm3。f 鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，f=205N/mm2風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值3k=0/ZMS3O式中3——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值KMz一下風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取Jz=1.31Ms一腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)，聊s=1.3X0.089=0.11573o——基本風(fēng)壓，取3O=0.75kN/m23k=0。7JzjS3O=0.7X1.31X0.1157X0.75=0.080kN/m2計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載設(shè)計(jì)直產(chǎn)生的彎矩Mk=0.85X1.43KLah2/10=0.85X1.4X0.08X103X1.5X1.82/10=46.27Nm軸向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)軸向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)P，限據(jù)立桿長(zhǎng)細(xì)比\規(guī)范用表取值，當(dāng)入＞250時(shí)，按甲=7320/\2計(jì)算。計(jì)算長(zhǎng)度L0=kjh，式中k為計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，取k=1.155；M為考慮腳手架整體因素的單桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，按規(guī)范用表即=1.5；h為立桿步距。L0=kjh=1.155X1.5X1.8=3.12m,立桿的長(zhǎng)細(xì)比入=10/1式中i為截面回轉(zhuǎn)半徑，查枷48X3.5mm鋼管I=1.58cm,入=Lo/i=3.12/0.0158=197.5，根據(jù)立桿長(zhǎng)細(xì)比A查規(guī)范用表得軸向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系翔=0.185。立桿段的軸向設(shè)計(jì)值N=1.2(Ng1k十Ng2K)+0.85X1.4￡Nqk腳手架結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力N偵Gj1^^o本工程架體共13步，實(shí)際架高H=13X1.8=23.4mNGiK=HgK=23.4X0.1734=4.058Kn=4058N構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力NG2K每一立桿段需3個(gè)直接扣件，13個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件。則Ng2k=3X18.4十13X14.6=245N施工荷載標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的軸力總和內(nèi)￡N_QK外主桿可按一縱距內(nèi)施工荷載總和的1/2取值￡Nqk=3000X0.8X1.5X1/2=1800NN=1.2(Ng1k十Ng2k)+0.85X1.4￡Nqk=1.2(4058+245)十0.85X1.4X1800=7305.6N驗(yàn)算立桿的穩(wěn)定性N沖a+Mw/W=7305.6/0.185X489+46.27X103/5.08X103=89.86N/mm2<f=205N/mm2所以立桿的穩(wěn)定性滿足安全要求。三、立桿地基承載力計(jì)算地基承載力計(jì)算按下式計(jì)算：fg=kCfgk式中kC——腳手架地基承載力調(diào)整系數(shù)，對(duì)碎石取Kc=0.4。f—標(biāo)準(zhǔn)值，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ7一gk89)的規(guī)定，對(duì)中