2023年《安全技术》之扣件式钢管脚手架设计计算实例.docx

扣件式钢管脚手架设计计算实例 根据建筑施工平安检查标准（JGJ59-99）对外脚手架的规定；提出应该逐步淘汰竹脚手架，推广扣件式钢管脚手架。建筑施工扣件式钢管脚手架平安技术规程（JGJ130-2022）对扣件式钢管脚手架的设计原那么和计算方法都作出了规定。笔者以该标准为依据，系统地对扣件式钢管脚手架的设计计算作如下阐述。 一、横向、纵向水平杆计算 1．横向、纵向水平杆的抗弯强度按下式计算： σ=M/W≤f 式中M—弯矩设计值，按M=1.2MGK+1.4MQK计算，MGK为脚手板自重标准值产生的弯矩，MQK为施工荷载标准值产生的弯矩。 W—截面模量，查表φ48×3.5mm钢管W=5.08cm3 f—钢材的抗弯强度计算值，f=205N/mm2 （1）横向水平杆的抗弯强度 计算横向水平杆的内力时按简支梁计算如图1，计算跨度取立杆的横距l0=80mm，脚手架横向水平杆的构造计算外伸长度a1=300mm，a2=100mm。 图1 横向水平杆计算简图 ①永久荷载标准值gk包括每米立杆承受的结构自重标准值0.136kN/m（纵距1.5m，步距1.8m），脚手板自重标准值0.35kN/m2和栏杆与挡脚板自重标准值0.14kN/m（如图2） gk=0.136+0.35×1.2+0.14 =0.696kN/m =696N/m 其中，图2a）等效于图2b） 图2 结构自重计算简图 ②施工均匀活荷载标准值 qk=3kN/m2×0.75m =2.25kN/m=2250N/m （横向水平杆间距为0.75m） 图3 施工荷载计算简图 M=1.2MGK+1.4MQK =1.2×11.31+1.4×180 =265.57Nm 所以横向水平杆的抗弯强度满足平安要求。 （2）纵向水平杆的抗弯强度按图4三跨连续梁计算，计算跨度取纵距la=1500mm。F为纵向水平杆跨中及支座处的最大荷载，分别按静载P和活载Q进行计算，图4中作用支座上的F力在弯距计算时可以不用考虑。 图4 纵向水平杆计算简图 ①考虑静载情况： 按图5静载布置情况考虑跨中和支座最大弯矩。 图5 静载状况下计算简图 M1=0.175Pla MB=MC=-0.15Pla ②考虑活载情况： Q=1/2qkl0=1/2×2250×0.8=900N 按图6、7两种活载最不利位置考试跨中最大弯矩。 图6 活载最不利状况计算简图之（1） 图7 活载最不利状况计算简图之（2） M1=0.213Qla 按图8、9两种活载是最不利位置考虑支座最大弯矩。 图8 活载最不利状况计算支座弯矩之（1） 图9 活载最不利状况计算支座弯矩之（2） MB=MC=-0.175Qla 根据以上情况分析，可知图5与图6（或图7）这种静载与活载最不利组合时M1跨中弯矩最大。 MGK=0.175Pla=0.175×522×1.5=137.03Nm MQK=0.213Qla=0.213×900×1.5=287.55Nm M=1.2MGK+1.4MQK =1.2×137.03+1.4×287.55 =567.01Nm 2．纵向、横向水平杆的挠度按下式计算： υ≤[υ] 式中N ——挠度 [υ]——容许挠度，按标准表格取l/150。 （1）横向水平杆的挠度 ①考虑静载情况（图2） 查建筑结构静力计算手册中梁在均布荷载作用下的最大挠度表，用K1、K2值采用插入法求得系数。 式中E——钢材的弹性模量， E=2.06×105N/mm2 I——φ48×3.5mm钢管的惯性矩，I=12.19cm4 ②考虑活载情况（图3） 两种情况叠加，得 所以横向水平杆的挠度满足平安要求。 （2）纵向水平杆的挠度 ①考虑静载情况（图5） ②考虑活载情况（图4） 两种情况叠加，得 所以纵向水平杆的挠度满足平安要求。 3．纵向水平杆与立杆连接时扣件的抗滑承载力应符合下式规定： R≤Rc 式中R——纵向水平杆传给立杆的竖杆作用力设计值 Rc——扣件抗滑承载力设计值，按标准表取Rc=800kN 纵向水平杆与立杆连接时扣件受到的垂直作用力包括贴立杆的横向水平杆荷载F和M1在扣件处引起的与F同向的最大剪力V之和。 F=1.2P+1.4