扣件式钢管脚手架设计计算实例

扣件式钢管脚手架设计计算实例依据《建筑施工平安检查标准》（JGJ59-99）对外脚手架的规定；提出应当逐步淘汰竹脚手架，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》（JGJ130-2001）对扣件式钢管脚手架的设计原则和计算方法都作出了规定。笔者以该规范为依据，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=5.08cm3f—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。<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262464.gif”align=“center”/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<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262481.gif”align=“center”/<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262490.gif”align=“center”/其中，图2a）等效于图2b）<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262503.gif”align=“center”/图2结构自重计算简图②施工匀称活荷载标准值qk=3kN/m2×0.75m=2.25kN/m=2250N/m（横向水平杆间距为0.75m）<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262502.gif”align=“center”/图3施工荷载计算简图<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262571.gif”align=“center”/M=1.2MGK+1.4MQK=1.2×11.31+1.4×180=265.57Nm<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262575.gif”align=“center”/所以横向水平杆的抗弯强度满意平安要求。（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。<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262525.gif”align=“center”/图4纵向水平杆计算简图①考虑静载状况：<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262548.gif”align=“center”/按图5静载布置状况考虑跨中和支座最大弯矩。<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262558.gif”align=“center”/图5静载状况下计算简图M1=0.175PlaMB=MC=-0.15Pla②考虑活载状况：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。<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262575.gif”align=“center”/图6活载最不利状况计算简图之（1）<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262503.gif”align=“center”/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。<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262534.gif”align=“center”/图8活载最不利状况计算支座弯矩之（1）<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262599.gif”align=“center”/图9活载最不利状况计算支座弯矩之（2）MB=MC=-0.175Qla依据以上状况分析，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=137.03NmMQK=0.213Qla=0.213×900×1.5=287.55NmM=1.2MGK+1.4MQK=1.2×137.03+1.4×287.55=567.01Nm<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262639.gif”align=“center”/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，按规范表格取l/150。（1）横向水平杆的挠度①考虑静载状况（图2）<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262615.gif”align=“center”/<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262676.gif”align=“center”/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值采纳插入法求得系数。<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262604.gif”align=“center”/式中E——钢材的弹性模量，E=2.06×105N/mm2I——φ48×3.5mm钢管的惯性矩，I=12.19cm4②考虑活载状况（图3）<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262682.gif”align=“center”/两种状况叠加，得<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262607.gif”align=“center”/所以横向水平杆的挠度满意平安要求。（2）纵向水平杆的挠度①考虑静载状况（图5）<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262672.gif”align=“center”/②考虑活载状况（图4）<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262662.gif”align=“center”/两种状况叠加，得<imgsrc=“/UploadFiles/Tech/200805/2008051321262679.gif”align=“center”/所以纵向水平杆