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1、扣件式钢管脚手架设计计算扣件式钢管脚手架设计计算一、脚手架设计内容 1、设置方案选择：脚手架类型、构架形式、尺寸、相应设置措施。2、承载力可靠性验算：构架结构、地基基础、其它支撑结构。3、安全使用措施：作业面防护、整架和作业区域防护、安全搭设、移动拆除措施、安全使用措施。单立杆双排脚手架单立杆双排脚手架双立杆脚手架双立杆脚手架悬挑脚手架悬挑脚手架悬挑脚手架悬挑脚手架二、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
2、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
3、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（GB50009-2001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 50009-2001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
4、规范（GB 50009-2001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 130-2001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)1.21.51.82.01.20.1150.1050.0990.0971.350.1100.1000.0930.0911.50.1050.0950.0890.0871.80.0990.0890.0830.0802.00.0960.0860.0800.077注：当
5、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：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
6、手架挡风系数： 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，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
7、 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MwMw=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
8、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H
9、S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
10、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
11、=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/mm2f2)挠度计算=2.2mmLa/150=10mm 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
12、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+1.2qk2La=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
13、值:F/=1.1q1/La+1.2q2/La=1.1*1.2QpLaa1/2+1.2*1.4QkLaa1/2=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) 3、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）,施工均布荷载标准值(一层操作层)Qk=3kN/m2
14、，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/(10W)+1.2NG2k/(A)+ 0.8
15、5*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=6.455kN构配件自重标准值得产生的
16、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(NG1k+NG2k)+0.85*1.4NQk =1.2(6.455+1.392)+0.85*1.4*2.43=12.
17、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)+1.4NQk =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/m2，地面粗糙类别为B类，连墙见采用48*3
18、.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)=35.6
19、3N/mm2满足要求。 十、挑脚手架计算 挑脚手架计算主要是指悬挑基础架的设计计算，基础架形式有斜撑钢管加吊杆、三角形钢架、下撑式挑梁钢架、下撑式空间钢架。 例：某工程标准层层高3.3，悬挑高度14.4，沿楼层周围隔1.8m设一榀桁架，桁架之间用大横杆连通并设剪刀撑。沿纵向取1.8m长,计算一个步架1.8高荷载，钢管3.84kg/m，扣件1.5kg/个，木脚手板0.25kN/m2，安全网0.005kN/m2，所挑范围允许一步架施工，每一步架上施工荷载3kN/m2。 荷载计算1、钢管：1）双排立杆 1.8*2*0.0384=0.138kN2)大横杆 1.8*4*0.0384=0.276kN3)小
20、横杆 1.6*1*0.0384=0.061kN4)外排立杆剪刀撑 1.8* *1*0.0384=0.098kN5)附墙杆 1.5*1*0.0384=0.058kN2、扣件 6*0.015=0.09kN3、木脚手板 1.8*(1+0.4+0.2)*0.25=0.72kN(包括挡脚板)4、安全网 1.8*1.8*0.005=0.016kN5、所挑高度范围内施工荷载每根内立杆承受施工荷载 （0.5+0.2）*1.8*3=3.78kN每根外立杆承受施工荷载 0.5*1.8*3=2.7kN 6、每根立杆承受全部荷载内立杆P1=1.2*11.656/2+1.4*3.78=12.286kN外立杆P2=1.2
21、*11.656/2+1.4*2.7=10.774kNl0=kh=1.155*1.5(1.7)1.8=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、挑架计算（三角形钢架） 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
22、取AC段,令MC=0 1.3RAY-1*P1=0 RAY=9.45 Y=0 RBY+RAY=P1+P2 RBY=13.61分析杆件内力，并选择截面。NBC= =14.63 MAC=0.3RAY=2.835 QAC= 2.836 钢管f=205N/mm2，E=2.06*105十一、构造要求 1、纵向水平杆构造 纵向水平杆宜设置在立杆内侧，长度不宜小于3跨；纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。采用对接扣件应交错布置，两根相邻纵向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内，不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm，各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3；搭接长度
23、不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100mm，纵向水平杆设置在横向杆上时，应等间距布置，且间距不应大于400mm。幻灯片 342、横向水平杆的构造 主主节节点点处处必必须须设设置置一一根根横横向向水水平平杆杆，用用直直角角扣扣件件扣扣接接且且严严禁禁拆拆除除。主主节节点点处处两两个个直直角角扣扣件件的的中中心心距距不不应应大大于于150150mmmm。在在双双排排脚脚手手架架中中，靠靠墙墙一端的外伸长度一端的外伸长度a a不应大于不应大于0.40.4l l，且不应大于且不应大于500500mmmm；3、脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵
24、向扫地杆应采脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于用直角扣件固定在距底座上皮不大于200200mmmm处的立杆上。处的立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。当立杆基础不在同一高度上时，必须将高方的立杆上。当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于应大于1 1m m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于于500500mmmm。 4、立立杆杆接接长
25、长除除顶顶层层顶顶步步外外，其其余余各各层层各各步步接接头头必必须须采采用用对对接接扣扣件件连连接接。立杆上的对接扣件应交错布置：两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3；搭接长度不应小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。立杆顶端宜高出女儿墙上皮1m，高出檐口上皮1.5m。5、连墙件的布置应符合下列规定：宜靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于300mm，一字型、开口型脚手一字型、开口型脚手架的两端必须设置连墙件，连墙件的垂直间距不应
26、大于架的两端必须设置连墙件，连墙件的垂直间距不应大于建筑物的层高，并不大于建筑物的层高，并不大于4 4m m（2 2步。）步。） 6、对高度在24m以下的单、双排脚手架，宜采用刚性连墙件与建筑物可靠连接，亦可采用拉筋和顶撑配合使用的附墙连接方式。严禁使用仅有拉筋的柔性连墙件。7、对对高高度度在在2424m m以以上上的的双双排排脚脚手手架架，必必须须采采用用刚刚性性连连墙墙件件与与建建筑筑物物可可靠靠连连接接。连连墙墙件件的的构构造造必必须须采采用用可可承承受受拉拉力和压力的构造。力和压力的构造。8、高度在高度在2424m m以下的单、双排脚手架，均必须在外侧立以下的单、双排脚手架，均必须在外
27、侧立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置；面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置；中间各道剪刀撑之间的净距不应大于中间各道剪刀撑之间的净距不应大于1515m m；高度在24m以上的双排脚手架应在外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑。 9、一一字字型型、开开口口型型双双排排脚脚手手架架的的两两端端均均必必须须设设置置横横向向斜斜撑撑，中间宜每隔6跨设置一道。高度在24m以下的封闭型双排脚手架可不设置横向斜撑，高度在24m以上的封闭型脚手架，除拐角应设置横向斜撑外，中间应每隔6跨设置一道。10、当当脚脚手手架架基基础础下下有有设设备备基基础础、管管沟沟时时，在在脚脚手手架架使使
28、用过程中不应开挖，否则必须采取加固措施。用过程中不应开挖，否则必须采取加固措施。11、脚脚手手架架必必须须配配合合施施工工进进度度搭搭设设，一一次次搭搭设设高高度度不不应应超过相邻连墙件以上二步。超过相邻连墙件以上二步。12、立杆搭设应符合规定：严禁将外径严禁将外径4848mmmm与与5151mmmm的钢的钢管混合使用。管混合使用。 13、连墙件、剪刀撑、横向斜撑的搭设应符合规定：剪剪刀撑、横向斜撑应随立杆、纵向杆和横向杆等同步搭设。刀撑、横向斜撑应随立杆、纵向杆和横向杆等同步搭设。14、拆除脚手架时，应符合下列规定：拆除脚手架时，应符合下列规定：1 1）拆拆除除作作业业必必须须由由上上而而下
29、下逐逐层层进进行行，严严禁禁上上下下同同时时作作业；业；2 2）连连墙墙件件必必须须随随脚脚手手架架逐逐层层拆拆除除，严严禁禁先先将将连连墙墙件件整整层层或或数数层层拆拆除除后后再再拆拆脚脚手手架架；分分段段拆拆除除高高差差不不应应大大于于2 2步，如高差大于步，如高差大于2 2步，应增设连墙件加固。步，应增设连墙件加固。15、卸料时，各配件严禁抛掷至地面。各配件严禁抛掷至地面。16、旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形的严旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。 17、脚脚手手架架搭搭设设人人员员必必须须是是经经过过按按
30、现现行行国国家家标标准准特特种种作作业业人人员员安安全全技技术术考考核核管管理理规规则则（GB GB 50365036）考考核核合合格格的的专专业业架架子子工工。上上岗岗人人员员应应定定期期体体检检，合合格格者者方方可可持持证上岗。证上岗。18、作作业业层层上上的的施施工工荷荷载载应应符符合合设设计计要要求求，不不得得超超载载。不不得得将将模模板板支支架架、缆缆风风绳绳、泵泵送送混混凝凝土土和和砂砂浆浆的的输输送送管管等固定在脚手架上；严禁悬挂起重设备。等固定在脚手架上；严禁悬挂起重设备。19、在脚手架使用期间，严禁拆除下列杆件：在脚手架使用期间，严禁拆除下列杆件：1 1）主节点处的纵、横向水平杆，纵、横向扫地杆；）主节点处的纵、横向水平杆，纵、横向扫地杆；2 2）连墙件。）连墙件。2020、脚手架的接地、避雷措施应按现行行业标准、脚手架的接地、避雷措施应按现行行业标准施工施工现场临时用电安全技术规范现场临时用电安全技术规范（JGJ 46JGJ 46）规定执行。规定执行。 谢 谢
