扣件式鋼管落地腳手架的計(jì)算依據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等編制。一、參數(shù)信息:1.腳手架參數(shù)雙排腳手架搭設(shè)高度為16.2m，立桿采用單立管；搭設(shè)尺寸為：立桿的

扣件式鋼管落地腳手架的計(jì)算依據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等編制。

一、參數(shù)信息:

1.腳手架參數(shù)

雙排腳手架搭設(shè)高度為 16.2 m，立桿采用單立管；

搭設(shè)尺寸為：立桿的橫距為 0.9m，立桿的縱距為1.5m，大小橫桿的步距為1.8 m；

內(nèi)排架距離墻長(zhǎng)度為0.20m；

大橫桿在上，搭接在小橫桿上的大橫桿根數(shù)為 2 根；

采用的鋼管類型為 Φ48×3.0；

橫桿與立桿連接方式為單扣件；取扣件抗滑承載力系數(shù)為 1.00；

連墻件采用兩步三跨，豎向間距 3.6 m，水平間距4.5 m，采用扣件連接；

連墻件連接方式為雙扣件；

2.活荷載參數(shù)

施工均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:3.000 kN/m2；腳手架用途:結(jié)構(gòu)腳手架；

同時(shí)施工層數(shù):2 層；

3.風(fēng)荷載參數(shù)

本工程地處*****市，基本風(fēng)壓0.45 kN/m2；

風(fēng)荷載高度變化系數(shù)μz 為1.00，風(fēng)荷載體型系數(shù)μs 為1.13；

腳手架計(jì)算中考慮風(fēng)荷載作用；@建筑界一哥

4.靜荷載參數(shù)

每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m):0.1248；

腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2):0.300；欄桿擋腳板自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m):0.150；

安全設(shè)施與安全網(wǎng)(kN/m2):0.005；

腳手板類別:竹笆片腳手板；欄桿擋板類別:欄桿、竹笆片腳手板擋板；

每米腳手架鋼管自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m):0.033；

腳手板鋪設(shè)總層數(shù):4；

5.地基參數(shù)

地基土類型:素填土；地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa):120.00；

立桿基礎(chǔ)底面面積(m2):0.20；地基承載力調(diào)整系數(shù):1.00。

二、大橫桿的計(jì)算:

按照《扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130-2001)第5.2.4條規(guī)定，大橫桿按照三跨連續(xù)梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算，大橫桿在小橫桿的上面。將大橫桿上面的腳手板自重和施工活荷載作為均布荷載計(jì)算大橫桿的最大彎矩和變形。

1.均布荷載值計(jì)算

大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值:P1=0.033 kN/m ；

腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值:P2=0.3×0.9/(2+1)=0.09 kN/m ；

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: Q=3×0.9/(2+1)=0.9 kN/m；

靜荷載的設(shè)計(jì)值: q1=1.2×0.033+1.2×0.09=0.148 kN/m；

活荷載的設(shè)計(jì)值: q2=1.4×0.9=1.26 kN/m；

2.強(qiáng)度驗(yàn)算

跨中和支座最大彎距分別按圖1、圖2組合。

跨中最大彎距計(jì)算公式如下:

跨中最大彎距為M1max=0.08×0.148×1.52+0.10×1.26×1.52 =0.31 kN.m；

支座最大彎距計(jì)算公式如下:

支座最大彎距為 M2max= -0.10×0.148×1.52-0.117×1.26×1.52 =-0.365 kN.m；

選擇支座彎矩和跨中彎矩的最大值進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：

σ=Max(0.31×106,0.365×106)/4490=81.292 N/mm2；

大橫桿的最大彎曲應(yīng)力為 σ= 81.292 N/mm2 小于 大橫桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 [f]=205 N/mm2，滿足要求！

3.撓度驗(yàn)算:

最大撓度考慮為三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的撓度。

計(jì)算公式如下：

其中：靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值: q1= P1+P2=0.033+0.09=0.123 kN/m；

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: q2= Q =0.9 kN/m；

最大撓度計(jì)算值為：

ν= 0.677×0.123×15004/(100×2.06×105×107800)+0.990×0.9×15004/(100×2.06×105×107800) = 2.222 mm；

大橫桿的最大撓度 2.222 mm 小于 大橫桿的最大容許撓度 1500/150 mm與10 mm，滿足要求！

三、小橫桿的計(jì)算:

根據(jù)JGJ130-2001第5.2.4條規(guī)定，小橫桿按照簡(jiǎn)支梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算，大橫桿在小橫桿的上面。用大橫桿支座的最大反力計(jì)算值作為小橫桿集中荷載，在最不利荷載布置下計(jì)算小橫桿的最大彎矩和變形。

1.荷載值計(jì)算

大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值：p1= 0.033×1.5 = 0.05 kN；

腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值：P2=0.3×0.9×1.5/(2+1)=0.135 kN；

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Q=3×0.9×1.5/(2+1) =1.350 kN；

集中荷載的設(shè)計(jì)值: P=1.2×(0.05+0.135)+1.4 ×1.35 = 2.112 kN；

2.強(qiáng)度驗(yàn)算

最大彎矩考慮為小橫桿自重均布荷載與大橫桿傳遞荷載的標(biāo)準(zhǔn)值最不利分配的彎矩和；

均布荷載最大彎矩計(jì)算公式如下:

Mqmax = 1.2×0.033×0.92/8 = 0.004 kN.m；

集中荷載最大彎矩計(jì)算公式如下:

Mpmax = 2.112×0.9/3 = 0.634 kN.m ；

最大彎矩 M= Mqmax + Mpmax = 0.638 kN.m；

最大應(yīng)力計(jì)算值 σ = M / W = 0.638×106/4490=142.011 N/mm2 ；

小橫桿的最大彎曲應(yīng)力 σ =142.011 N/mm2 小于 小橫桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 205 N/mm2，滿足要求！

3.撓度驗(yàn)算

最大撓度考慮為小橫桿自重均布荷載與大橫桿傳遞荷載的設(shè)計(jì)值最不利分配的撓度和；@建筑界一哥

小橫桿自重均布荷載引起的最大撓度計(jì)算公式如下:

νqmax=5×0.033×9004/(384×2.06×105×107800) = 0.013 mm ；

大橫桿傳遞荷載 P = p1 + p2 + Q = 0.05+0.135+1.35 = 1.535 kN；

集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值最不利分配引起的最大撓度計(jì)算公式如下:

νpmax = 1534.95×900×(3×9002-4×9002/9 ) /(72×2.06×105×107800) = 1.788 mm；

最大撓度和 ν = νqmax + νpmax = 0.013+1.788 = 1.801 mm；

小橫桿的最大撓度為 1.801 mm 小于 小橫桿的最大容許撓度 900/150=6與10 mm,滿足要求！

四、扣件抗滑力的計(jì)算:

按規(guī)范表5.1.7,直角、旋轉(zhuǎn)單扣件承載力取值為8.00kN，按照扣件抗滑承載力系數(shù)1.00，該工程實(shí)際的旋轉(zhuǎn)單扣件承載力取值為8.00kN。

縱向或橫向水平桿與立桿連接時(shí)，扣件的抗滑承載力按照下式計(jì)算(規(guī)范5.2.5):

R ≤ Rc

其中 Rc -- 扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)值,取8.00 kN；

R -- 縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計(jì)值；

大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值: P1 = 0.033×1.5×2/2=0.05 kN；

小橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值: P2 = 0.033×0.9/2=0.015 kN；

腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值: P3 = 0.3×0.9×1.5/2=0.202 kN；

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: Q = 3×0.9×1.5 /2 = 2.025 kN；

荷載的設(shè)計(jì)值: R=1.2×(0.05+0.015+0.202)+1.4×2.025=3.156 kN；

R < 8.00 kN，單扣件抗滑承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足要求!

五、腳手架立桿荷載計(jì)算:

作用于腳手架的荷載包括靜荷載、活荷載和風(fēng)荷載。靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值包括以下內(nèi)容：

(1)每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值，為0.1248kN/m

NG1 = [0.1248+(1.50×2/2)×0.033/1.80]×16.20 = 2.471kN；

(2)腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值；采用竹笆片腳手板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.3kN/m2

NG2= 0.3×4×1.5×(0.9+0.3)/2 = 1.08 kN；

(3)欄桿與擋腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值；采用欄桿、竹笆片腳手板擋板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.15kN/m

NG3 = 0.15×4×1.5/2 = 0.45 kN；

(4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng)；0.005 kN/m2

NG4 = 0.005×1.5×16.2 = 0.122 kN；

經(jīng)計(jì)算得到，靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值

NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.123 kN；

活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和，立桿按一縱距內(nèi)施工荷載總和的1/2取值。

經(jīng)計(jì)算得到，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值

NQ= 3×0.9×1.5×2/2 = 4.05 kN；

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按照以下公式計(jì)算

其中 Wo -- 基本風(fēng)壓(kN/m2)，按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)的規(guī)定采用：

Wo = 0.45 kN/m2；

Uz -- 風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)的規(guī)定采用：

Uz= 1 ；

Us -- 風(fēng)荷載體型系數(shù)：取值為1.13；

經(jīng)計(jì)算得到，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

Wk = 0.7 ×0.45×1×1.13 = 0.356 kN/m2；

不考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值計(jì)算公式

N = 1.2NG+1.4NQ= 1.2×4.123+ 1.4×4.05= 10.617 kN；

考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值為

N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×4.123+ 0.85×1.4×4.05= 9.767 kN；

風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的立桿段彎矩 MW 為

Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 =0.850 ×1.4×0.356×1.5×

1.82/10 = 0.206 kN.m；

六、立桿的穩(wěn)定性計(jì)算:

不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式為：

立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值 ：N = 10.617 kN；

計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑 ：i = 1.59 cm；

計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)參照《扣件式規(guī)范》表5.3.3得 ：k = 1.155 ；當(dāng)驗(yàn)算桿件長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，取塊1.0；

計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)參照《扣件式規(guī)范》表5.3.3得 ：μ = 1.5 ；

計(jì)算長(zhǎng)度 ,由公式 lo = k×μ×h 確定 ：l0 = 3.118 m；

長(zhǎng)細(xì)比 Lo/i = 196 ；

軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ,由長(zhǎng)細(xì)比 lo/i 的計(jì)算結(jié)果查表得到 ：φ= 0.188 ；

立桿凈截面面積 ： A = 4.24 cm2；

立桿凈截面模量(抵抗矩) ：W = 4.49 cm3；

鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ：[f] =205 N/mm2；

σ = 10617/(0.188×424)=133.197 N/mm2；

立桿穩(wěn)定性計(jì)算 σ = 133.197 N/mm2 小于 立桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 [f] = 205 N/mm2，滿足要求！

考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式

立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值 ：N = 9.767 kN；

計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑 ：i = 1.59 cm；

計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)參照《扣件式規(guī)范》表5.3.3得 ： k = 1.155 ；

計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)參照《扣件式規(guī)范》表5.3.3得 ：μ = 1.5 ；

計(jì)算長(zhǎng)度 ,由公式 l0 = kuh 確定：l0 = 3.118 m；

長(zhǎng)細(xì)比: L0/i = 196 ；

軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ,由長(zhǎng)細(xì)比 lo/i 的結(jié)果查表得到 ：φ= 0.188

立桿凈截面面積 ： A = 4.24 cm2；

立桿凈截面模量(抵抗矩) ：W = 4.49 cm3；

鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ：[f] =205 N/mm2；

σ = 9766.872/(0.188×424)+205860.123/4490 = 168.376 N/mm2；

立桿穩(wěn)定性計(jì)算 σ = 168.376 N/mm2 小于 立桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 [f] = 205 N/mm2，滿足要求！

七、最大搭設(shè)高度的計(jì)算:

按《規(guī)范》5.3.6條不考慮風(fēng)荷載時(shí),采用單立管的敞開式、全封閉和半封閉的腳手架可搭設(shè)高度按照下式計(jì)算：

構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力 NG2K(kN)計(jì)算公式為：

NG2K = NG2+NG3+NG4 = 1.652 kN；

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ：NQ = 4.05 kN；

每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值 ：Gk = 0.125 kN/m；

Hs =[0.188×4.24×10-4×205×103-(1.2×1.652

+1.4×4.05)]/(1.2×0.125)=58.021 m；

按《規(guī)范》5.3.6條腳手架搭設(shè)高度 Hs等于或大于26米，按照下式調(diào)整且不超過50米：

[H] = 58.021 /(1+0.001×58.021)=54.839 m；

[H]= 54.839 和 50 比較取較小值。經(jīng)計(jì)算得到，腳手架搭設(shè)高度限值 [H] =50 m。

腳手架單立桿搭設(shè)高度為16.2m，小于[H]，滿足要求！

按《規(guī)范》5.3.6條考慮風(fēng)荷載時(shí),采用單立管的敞開式、全封閉和半封閉的腳手架可搭設(shè)高度按照下式計(jì)算：

構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力 NG2K(kN)計(jì)算公式為：

NG2K = NG2+NG3+NG4 = 1.652 kN；

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ：NQ = 4.05 kN；@建筑界一哥

每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值 ：Gk = 0.125 kN/m；

計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩： Mwk=Mw / (1.4×0.85) = 0.206 /(1.4 × 0.85) = 0.173 kN.m；

Hs =( 0.188×4.24×10-4×205×103-(1.2×1.652+0.85×1.4×(4.05+0.188×4.24×100×0.173/4.49)))/(1.2×0.125)=39.296 m；

按《規(guī)范》5.3.6條腳手架搭設(shè)高度 Hs等于或大于26米，按照下式調(diào)整且不超過50米：

[H] = 39.296 /(1+0.001×39.296)=37.81 m；

[H]= 37.81 和 50 比較取較小值。經(jīng)計(jì)算得到，腳手架搭設(shè)高度限值 [H] =37.81 m。

腳手架單立桿搭設(shè)高度為16.2m，小于[H]，滿足要求！

八、連墻件的穩(wěn)定性計(jì)算:

連墻件的軸向力設(shè)計(jì)值應(yīng)按照下式計(jì)算：

Nl = Nlw + N0

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Wk = 0.356 kN/m2；

每個(gè)連墻件的覆蓋面積內(nèi)腳手架外側(cè)的迎風(fēng)面積 Aw = 16.2 m2；

按《規(guī)范》5.4.1條連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力(kN), N0= 5.000 kN；

風(fēng)荷載產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計(jì)值(kN)，按照下式計(jì)算：

Nlw = 1.4×Wk×Aw = 8.073 kN；

連墻件的軸向力設(shè)計(jì)值 Nl = Nlw + N0= 13.073 kN；

連墻件承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：

Nf = φ·A·[f]

其中 φ -- 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)；

由長(zhǎng)細(xì)比 l/i = 300/15.9的結(jié)果查表得到 φ=0.949，l為內(nèi)排架距離墻的長(zhǎng)度；

又： A = 4.24 cm2；[f]=205 N/mm2；

連墻件軸向承載力設(shè)計(jì)值為 Nf = 0.949×4.24×10-4×205×103 = 82.487 kN；

Nl = 13.073 < Nf = 82.487,連墻件的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足要求！

連墻件采用雙扣件與墻體連接。

由以上計(jì)算得到 Nl = 13.073小于雙扣件的抗滑力 16 kN，滿足要求！

連墻件扣件連接示意圖

九、立桿的地基承載力計(jì)算:

立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力應(yīng)滿足下式的要求

p ≤ fg

地基承載力設(shè)計(jì)值:

fg = fgk×kc = 120 kPa；

其中，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值：fgk= 120 kPa ；

腳手架地基承載力調(diào)整系數(shù)：kc = 1 ；

立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力：p = N/A =53.087 kPa ；

其中，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的軸向力設(shè)計(jì)值 ：N = 10.617 kN；

基礎(chǔ)底面面積 ：A = 0.2 m2 。

p=53.087 ≤ fg=120 kPa 。地基承載力滿足要求！