扣件式钢管脚手架设计计算

11 钢 结 构

施工应用举例1. (1)概述 扣件式钢管脚手架设计计算

钢管：外径48mm、壁厚3.5 mm的无缝钢管。扣件：有对接扣件、直角扣件和回转扣件三种。

扣件式钢管脚手架系统：由立杆、小横杆、大横杆、剪刀撑、拉撑件、脚手板以及连接它们的扣件组成 (附图11.1)。

(2)荷载施工荷载(操作人员和材料及设备等自重)、脚手架自重。 荷载的传递途径：脚手板→小横杆→大横杆→立杆→底座 →地基。 (3)脚手架计算 简化成平面结构体系计算。 计算内容： ●小、大横杆的抗弯强度验算； ●立杆体系的整体稳定性及单根立杆的局部稳定性验算； ●脚手架的最大搭设高度计算； ●立杆底座及地基承载力验算。

1)小横杆计算 ① 强度验算M max f Wn

(附 11.1)

式中 σ——小横杆的弯曲应力； Mmax——小横杆跨内最大弯矩设计值； Wn——小横杆净截抵抗矩； f ——钢管的抗弯强度设计值，f=205N/mm2。

① 挠度验算 进行挠度验算时，需先将小横杆上承受的荷载换算成等效的均 布荷载，然后按下式验算5ql 4 v v 384 EI

(附 11.2)

式中

v——小横杆的挠度； q ——脚手板作用在小横杆上的等效均布荷载； l——小横杆的跨度； E ——钢材的弹性模量； I ——小横杆的截面惯性矩； [v ]——受弯构件的容许挠度，取 l/150。

2)大横杆计算 ① 强度验算 大横杆按三跨连续梁计算， 取小横杆支座反力的最大值， 进行最不利 荷载布置后， 计算出三跨连续梁的最大弯矩设计值。 其抗弯强度按下式验 算 M max f Wn

(附 11.3)

式中 σ——大横杆的弯曲应力； Mmax——三跨连续梁 (大横杆) , 经过最不利荷载布置求得的最大弯 矩设计值； Wn——大横杆的截面抵抗矩； f——钢管的抗弯强度设计值。 注意： 当脚手架外侧有遮盖物或有六级以上大风时， 须按双向弯曲求出最 大组合弯矩，再进行验算。

②挠度验算 取小横杆最大支座反力的标准值进行三跨连续梁(大横 杆)最不利荷载布置，求出其最大弯矩标准值，然后换算成等 效均布荷载，按下式验算的挠度0.99q l 4 v v 100 EI

(附 11.4)

式中

v——大横杆的挠度； q′——大横杆上的等效均布荷载； l——大横杆的跨距； I——大横杆截面惯性矩。

3)立杆计算 ① 整体稳定性验算 脚手架立杆的整体稳定， 按附图 11.2◆ 所示格构式轴心 受压构件计算，该格构式受压构件由内、外排立杆及横向 水平杆组成。 a. 不考虑风荷载时，立杆按下式验算N K AKH f A

(附 11.5)

其中 N=1.2(n1NGK1+NGK2)+1.4NQK (附 11.6) 式中 N ——格构式受压构件的轴心压力；下一页

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NGK1——

脚手架自重产生的轴力。高一步距，宽一个纵距 的脚手架，其自重可由附表 11.2 查得； NGK2 ——脚手架附件及物品自重产生的轴力，一个纵距 脚手架的附件及物品自重可由附表 11.3 查得； NQK —— 一个纵距内脚手架施工荷载标准值产生的轴 力，可由附表 11.4 查得； n1——脚手架的步距数； φ ——格构式受压构件整体稳定系数，按换算的长细比 λcx=μλx,由附表 11.5 查得； λx——格构式受压构件长细比，由附表 11.6 查得；

μ——换算长细比系数，由附表 11.7 查得； A——脚手架内外排立杆的毛截面积之和； KA——与立杆截面有关的调整系数。当内外排立杆均采用 两根钢管组合时，取 KA=0.7;内外排均为单根时，KA=0.85; KH——与脚手架高度有关的调整系数。当 H≤25mm 时， 1 取 0.8;当 H>25mm 时，KH 按 K 1 H 计算； 100H

H——脚手架高度(m) ; f ——钢管的抗弯、抗压强度设计值，f=205N/mm2。

b. 考虑风荷载时，立杆按下式验算N M K AKH f A b1 A1

(附 11.7)

式中

M ——风荷载对格构式受压构件产生的弯矩，可按2

q1 H 1 M 8

计算；

q1——风荷载作用于格构式受压构件的线荷载； b1——截面系数，取 1.0~1.15; A1 ——内排或外排的单排立杆危险截面的毛截面面 积； 其他符号意义同前。

② 双排脚手架单杆稳定性按下式验算N1 m K AK H f 1 A1

(附 11.8)

式中

N1——不考虑风荷载时由 N 计算的内排或外排立杆计算截面轴 φ1——按 λ1=h1/i1,查附表 11.5 得的稳定系数； h1——脚手架底步或门洞处的步距； A1 、i1 ——内排或外排立杆的毛截面面积和回转半径； σm——操作层水平杆对立杆偏心荷载产生的附加应力，当施工荷 载 QK=20kN/m2,取 σm=35N/mm2;当 QK=30kN/m2,取 σm=55N/mm2;非操作层 σm=0。

心压力；

其余符号意义同前。 当底步步距较大，而脚手架高度 H 及上部步距较小时，此项计算起 控制作用。

4)脚手架与结构的连接计算 ① 连接件抗拉、抗压强度按下式验算 Nt (Nc ) 0.85 f An

(附 11.9)

② 连接件与脚手架及主体结构的连接强度按下式验算N t ( N c ) [ N c] v

(附 11.10)

式中

σ——连接件的抗拉或抗压强度； Nt 、 Nc — — 风 荷 载 对 连 墙 点 处 产 生 的 拉 力 或 压 力 ， Nt ( Nc )

=1.4H1L1W ; H1、L1——连墙点的竖向及水平间距； W——风载标准值； An——连接件的净截面面积； [Nvc]——连接件的抗压或抗拉设计承载力， 采用扣件时， [Nvc]=6kN/ 只； f ——钢管的抗拉、抗压强度设计值。

5)脚手架最大搭设高度计算 双排扣件式钢管脚手架一般搭设高度不宜超过 50m,超过 50m 时， 应采取分段搭设或分段卸荷措施

。 由地面起或挑梁上的每段脚手架最大搭设高度可按下式计算[ H max ] H

H 1 H / 100.h

(附 11.11) (附 11.12)

K A Af 1.3(1.2 N GK 2 1.4 N QK ) 1.2 N GK 1

其中

式中 [Hmax ]——脚手架最大搭设高度； φAf ——可由附表 11.8 查得； 其余符号意义同前。

【附例11.1】 某高层建筑施工，需搭设50.4m高双排钢 管外脚手架。已知立杆横距1.05m,立杆纵距1.5m,内立杆

距外墙0.35m,脚手架步距为1.8m,铺设钢脚手板6层，同时进行施工的层数为2层，脚手架与主体结构连接的布置， 其竖向间距3.6m,水平间距4.5m,钢管Ø48×3.5,施工荷 载为4.0kN/m2。 求(1)采用单根钢管立杆的允许搭设高度。(2)根

据(1)的计算结果，采取措施由顶往下至允许搭设高度处，用双钢管作立杆，试验算脚手架结构的稳定性。

【解】 (1) 求最大允许搭设高度 根据已知条件查表得 φAf=48.491kN , NGK2=4.185kN , NGK1=0.442kN, KA=0.85 因立杆采用单根钢管，则H K A Af 1.3(1.2 N GK 2 1.4 N QK ) 1.2 N GK 1 h

NQK=8.40kN ,

0.85 48.491 1.3(1.2 4.185 1.4 8.4) 1.8 65.8 1.2 0.442

最大允许搭设高度为[ H max ] H 65.8 39.7 H 65.8 m 1 1 100 100

<50.4m

由计算知只允许搭设 39.7m 高。

(2) 验算脚手架的整体稳定性 脚手架上部 39.7m 为单管立杆，其折合步数 n1=39.7/1.8=22 步，实际高为 22×1.8=39.6m,下部双管立杆的高度为 10.8m, 折合步数 n1′=10.8/1.8=6 步。 1)求 N 值 因底部压杆轴力最大，故验算双钢管部分，每一步一个纵 距脚手架的自重为 1 N GK 1 2 1 .8 0 .0376 0 .014 4 0 .442 0 .135 0 .056 0 .633 N GK kN N GK 1 N GK 2 ) 1.4 N QK N 1.2(n1 N GK1 n1

=1.2(22×0.442+6×0.633+ …… 此处隐藏：1763字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……