扣件式钢管(单管)脚手架设计计算书
计算书参考书籍：
(1)《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130-2001，2002年版）；
(2)《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ 80-91）； (3)《建筑施工安全检查标准》（JGJ 59-99）； (4)《钢结构设计规范》（GB50017—2003）； (5)《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001)(2006版)； (6)《混凝土结构设计规范》(G1350010-2002) (7) 施工图纸。 1.计算参数设定 (1)基本参数
脚手架采用Φ48×3.5钢管,脚手架高度15.00m,内立杆离墙0.25m；立杆步距h=1.90m,立杆纵距La=1.80m,立杆横距=0.80m；横向杆上有1条纵向杆,连墙件按2步3跨布置,脚手板铺8层。
(2)钢管截面特征 钢管类型Φ48×3.5mm,截面积A=4mm2,惯性矩I=121900mm4；截面模量
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W=5080mm3,回转半径i=15.8mm,每米长质量0.0384kN/m；Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm2,弹性模量E=206000N/mm2。
(3)荷载标准值 1)永久荷载标准值
每米立杆承受的结构自重标准值0.1046kN/m 脚手板采用竹笆板,自重标准值0.15kN/m2
栏杆与挡板采用 竹笆栏杆,自重标准值为0.0684kN/m 脚手架上吊挂的安全设施（安全网）自重标准值0.002kN/m2 2)施工均布活荷载标准值
装修脚手架2.00kN/m2,结构脚手架3.00kN/m2 3)作用于脚手架上的水平风荷载标准值ωk 脚手架高度为15.00m 地面粗糙度按C类 风压高度变化系数μz=0.62(标高+5m) 挡风系数=0.868
背靠建筑物按敞开，框架和开洞墙计算，则脚手架风荷载体型系数 μs=1.3=1.1284
工程位于广东省广州市,基本风压ω0=0.50kN/m2(按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB5009-2006）的规定采用)
水平风荷载标准值 ωk=0.7μzμsω0=0.7×0.62×1.1284×0.50=0.24kN/m2 2.纵横向水平杆验算 (1)纵向杆的计算 1)荷载计算
钢管自重GK1=0.0384kN/m
脚手板自重GK2=0.15×0.40=0.06kN/m 施工活荷QK=3.00×0.40=1.20kN/m 作用于纵向水平杆线荷载标准值
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q1=1.2×(0.0384+0.06)=0.12kN/m q2=1.4×1.20=1.68kN/m 2）纵向水平杆受力计算
每根钢管长约6.00m，按三跨连续梁计算 L=1.80m a. 抗弯强度验算
弯矩系数KM1=-0.100
M1=KM1q1L2=-0.100×0.12×1.802=-0.04kN.m 弯矩系数KM2=-0.117
M2=KM2q2L2=-0.117×1.68×1.802=-0.kN.m Mmax=M1+M2=0.04+0.=0.68kN.m
σ=Mmax/W =0.68×106/5080=133.86N/mm2
纵向杆的抗弯强度σ=133.86N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。 b. 挠度验算
挠度系数Kυ1=0.677
υ1=Kυ1q1L4/(100EI)=0.677×(0.12/1.2)×(1800)4/(100EI)=0.28mm 挠度系数Kυ2=0.990
υ2=Kυ2q2L4/(100EI)=0.990×(1.68/1.4)×(1800)4/(100EI)=4.97mm υ
max
=υ1+υ2=0.28+4.97=5.25mm
max
纵向杆的υ=5.25mm＜[υ]=L/150=12mm与10mm,满足要求。
c.最大支座反力
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Rq1=1.100×0.12×1.80=0.24kN Rq2=1.200×1.68×1.80=3.63kN Rmax=Rq1+Rq2=0.24+3.63=3.87kN (2)横向水平杆验算 1)荷载计算
钢管自重gk1=0.0384kN/m
中间纵向水平杆传递支座反力R中=Rmax=3.87kN 旁边纵向水平杆传递支座反力R边=Rmax/2=1.94kN 2)横向水平杆受力计算
按单跨简支梁计算，跨度为：L=0.80m a.抗弯强度验算 Mmax=q12/8＋R中L/4
=0.0384×0.80×0.80/8＋3.87×0.80/4=777072N.mm=0.78kN.m σ=Mmax/W=777072/5080=152.97N/mm2
横向水平杆的抗弯强度σ=152.97N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。 b.挠度验算
集中荷载产生的挠度为
υ1=Pl3/(48EI)=3870×8003/(48EI)=1.mm 均布荷载产生的挠度为： υ2=5qL4/384EI
=5×0.0384×8004/(384EI)=0.01mm υ
max
=υ1＋υ2 =1.+0.01=1.65mm
max
横向水平杆的υ=1.65mm＜[υ]=L/150=5mm与10mm,满足要求。
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(3)横向水平杆与立杆的连接扣件抗滑移验算 R=R中＋Gk1×L/2
=3.87＋0.0384×0.40=3.kN
横向水平杆与立杆连接扣件R=Rmax=3.kN＜Rc=8.0kN(Rc为扣件抗滑承载力设计值),满足要求。
3.立杆计算
(1)立杆容许长细比验算 计算长度附加系数k=1.0
考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数μ=1.5
立杆步距h=1.90m，立杆计算长度o=kμh=1.0×1.5×1.90=2.85m=2850mm 长细比λ=o/i=2850/15.8=180.38 立杆长细比λ=180.38＜[210],满足要求。 (2)立杆稳定性验算 1)荷载计算
立杆所受荷载包括：脚手架结构自重、构配件自重及活荷。其中：
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a.脚手架结构自重包括：立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重 gk=0.10kN/m
脚手架结构自重：NGlk=gk×H=0.10×15.00=1.50kN
b.构配件自重包括：脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等到防护设施的自重 脚手板重量：8×1.80×0.40×0.15=0.86kN 栏杆、挡脚板重量：8×1.80×0.07=1.01kN 安全网重量：15.00×1.80×0.002=0.05kN 构配件自重NG2k=0.86+1.01+0.05 =1.92kN c.活荷包括：
①施工荷载按2层作业计算(其中一层为结构施工,一层装修施工)得 NGk=1.80×0.40×(3.00+2.00)=3.60kN ②风荷载标准值计算 风荷载标准值ωk=0.24kN/m2 由风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW=0.85 × 1.4Mωk =0.85×1.4ωkLah2/10
=0.85×1.4×0.24×1.80×1.90×1.90/10=0.19kN.m=190000N.mm 2)轴心受压稳定性系数
Lo=kμh=1.155×1.80×1.90=3.95m=3950mm λ=Lo/i=3950/15.8=250 =0.117 3)立杆稳定性验算 a.不组合风荷载时 N=1.2(NGlk+ NG2k）＋1.4ΣNQk
=1.2×(1.50+1.92)+1.4×3.60=9.14kN
N/（A）=9.14×1000/(0.117×4)=159.75 N/mm2 b.组合风荷载时
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N=1.2（NGlk+ NG2k）＋0.85×1.4ΣNQk
=1.2×(1.50+1.92)+0.85×1.4×3.60=8.39kN
N/（A）＋MW/W=8.39×1000/(0.117×4)＋190000/5080 =184.05N/mm2
立杆稳定性为184.05N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。 4.连墙件计算
连墙件采用φ10mm 钢筋,截面积为314mm2；fy=210N/mm2 按每个结构层花排设置,纵向间距取跨, 脚手架最高15.00m 连墙件轴向力设计值N1= N1W＋N0,其中:
风压高度变化系数μz=0.74 (标高+15.00m),基本风压ωo=0.50kN/m2 挡风系数=0.868
背靠建筑物按敞开、框架和开洞墙计算,则脚手架风荷载体型系数 μs=1.3=1.1284
风荷载标准值ωk，=0.7×0.74×1.1284×0.50=0.29kN/m2 N1W=1.4ωkAω=1.4×0.29×3.80×3×1.80=8.33kN
连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力,按双排脚手架,取No=5.00kN
N1= NlW＋N0 =8.33+5.00=13.33kN=13330N σ=N1/A连墙件=13330/314=42.45N/mm2
连墙件强度σ=42.45N/mm2＜f=210N/mm2,满足要求。
5. 支撑支承面验算
钢管立杆高配套底座200×200mm,支承面为混凝土板（按C25考虑）支承板厚=100mm
上部荷载为：F=9.14kN （1）支承面受冲切承载力验算
βs=2.00,ft=1.30N/mm2,h0=85mm,βh=1.00
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η=0.4+1.2/βs=1.00,σ(0.7βhft+0.15σ
pc,m
pc,m
=1.0 N/mm2,um=800mm
)ηumh0
=[(0.7×1.0×1.30+0.15×1.00)×1.00×800×85]/1000 =72.08kN
受冲切承载力72.08kN＞F=9.14kN,满足要求。 (2)支承面局部受压承载力验算
Ab=(0.20×3)×(0.20×3)=0.36m2, Al=0.20×0.20=0.04m2
βl=(Ab/Al)0.5=1，fcc=0.85×11900=10115kN/m2，ω=0.75 ωβlfccAl=0.75×1×10115×0.04=303.45kN
支承面局部受压承载力303.45kN＞F=9.14kN,满足要求。 6.计算结果
脚手架采用Φ48×3.5钢管，脚手架高度15.00m，内立杆离墙0.25m； 立杆步距h=1.90m,立杆纵距=1.80m,立杆横距=0.80m,竹笆板铺8层。
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