扣件式钢管(单管)脚手架设计计算书
工程名称：新丰县江畔豪苑 编制单位：新丰县房屋建筑工程公司 本计算书参考书籍：
(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44.50m,内立杆离墙0.15m；立杆步距h=1.80m,立杆纵距La=1.50m,立杆横距0.80m；横向杆上有1条纵向杆,连墙件按2步2跨布置,脚手板铺4层。
（2）钢管截面特征
钢管类型Φ48×3.5mm,截面积A=4mm,惯性矩I=121900mm；截面模量W=5080mm,回转半径i=15.8mm,每米长质量0.0376kN/m；Q235钢抗拉,抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm,弹性模量E=206000N/mm。 （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0.1248kN/m 脚手板采用冲压钢脚手板,自重标准值为0.30kN/m 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/m 2）施工均布活荷载标准值
装修脚手架2.00kN/m,结构脚手架3.00kN/m 3）作用于脚手架上的水平风荷载标准值ωk
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脚手架高度为44.50m,地面粗糙度按D类；风压高度变化系数μz=0.62(标高+5m)； 挡风系数=1.239,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=1.0
=1.0×1.239=1.239,工程位于广东省广州市,基本风压ω0=0.50kN/m；
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水平风荷载标准值 ωk=0.7μzμsω0=0.7×0.62×1.239×0.50=0.27kN/m 2.纵向水平杆验算 （1）荷载计算
钢管自重GK1=0.0376kN/m；脚手板自重GK2=0.30×0.40=0.12kN/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 q1=1.2×(0.0376+0.12)=0.19kN/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，按四跨连续梁计算 L=1.50m。 1） 抗弯强度验算
弯矩系数KM1=-0.107
M1=KM1q1L=-0.107×0.19×1.50=-0.05kN.m 弯矩系数KM2=-0.121
M2=KM2q2L=-0.121×1.68×1.50=-0.46kN.m Mmax=M1+M2=0.05+0.46=0.51kN.m
σ=Mmax/W =0.51×10/5080=100.39N/mm
纵向杆的抗弯强度σ=100.39N/mm＜f=205N/mm,满足要求。
2） 挠度验算
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挠度系数Kυ1=0.632
υ1=Kυ1q1L/(100EI)=0.632×(0.19/1.2)×(1500)/(100EI)=0.20mm 挠度系数Kυ2=0.939
υ2=Kυ2q2L/(100EI)=0.939×(1.68/1.4)×(1500)/(100EI)=2.27mm υ
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=υ1+υ2=0.20+2.27=2.47mm
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纵向杆的υ=2.47mm＜[υ]=L/150=10mm与10mm,满足要求。
3）最大支座反力
Rq1=1.143×0.19×1.50=0.33kN
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Rq2=1.223×1.68×1.50=3.08kN Rmax=Rq1+Rq2=0.33+3.08=3.41kN 3.横向水平杆验算（图5） （1）荷载计算
钢管自重gk1=0.0376kN/m
中间纵向水平杆传递支座反力R中=Rmax=3.41kN 旁边纵向水平杆传递支座反力R边=Rmax/2=1.71kN （2）横向水平杆受力计算
按单跨简支梁计算，跨度为：L=0.80m 1)抗弯强度验算 Mmax=q1/8＋R中L/4
=0.0376×0.80×0.80/8＋3.41×0.80/4=685008N.mm=0.69kN.m σ=Mmax/W =685008/5080=134.84N/mm
横向水平杆的抗弯强度σ=134.84N/mm＜f=205N/mm,满足要求。
2）挠度验算
集中荷载产生的挠度为
υ1=Pl/(48EI)=3410×800/(48EI)=1.45mm 均布荷载产生的挠度为
υ2=5qL/384EI=5×0.0376×800/(384EI)=0.01mm υ
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=υ1＋υ2 =1.45+0.01=1.46mm
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横向水平杆的υ=1.46mm＜[υ]=L/150=5mm与10mm,满足要求。
（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
=3.41＋0.0376×0.40=3.43kN
横向水平杆与立杆连接扣件R=3.43kN＜Rc=8.0kN(Rc为扣件抗滑承载力设计值),满足要求。
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4.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=1.80m；立杆计算长度Lo =kμh=1.0×1.5×1.80=2.70m=2700mm 长细比λ=Lo /i=2700/15.8=170. 立杆长细比λ=170.＜[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：
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=0.1248kN/m,脚手架结构自重：NGlk=gkH=0.12×44.50=5.34kN
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：4×1.50×0.40×0.30=0.72kN 栏杆、挡脚板重量：4×1.50×0.07=0.42kN 安全网重量：44.50×1.50×0.002=0.13kN 构配件自重NG2k=0.72+0.42+0.13 =1.27kN c.活荷包括：
①施工荷载按2层作业计算（其中1层为结构施工，1层装修施工）得： NGk=1.50×0.80/2×(3.00+2.00)=3.00kN ②风荷载标准值计算 风荷载标准值ωk=0.27kN/m 由风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW=0.85 × 1.4Mωk=0.85×1.4ωkLah/10
=0.85×1.4×0.27×1.50×1.80×1.80/10=0.16kN.m=160000N.mm 2）轴心受压稳定性系数
Lo=kμh =1.155×1.50×1.80=3.12m=3119mm λ=Lo/i=3119/15.8=197 =0.186 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×(5.34+1.27)+1.4×3.00=12.13kN
N/（A）=12.13×1000/(0.186×4)=133.36 N/mm
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b.组合风荷载时
N=1.2（NGlk+ NG2k）＋0.85×1.4ΣNQk
=1.2×(5.34+1.27)+0.85×1.4×3.00=11.50kN
N/（A）＋MW/W=11.50×1000/(0.186×4)＋160000/5080 =157.93N/mm
立杆稳定性为157.93N/mm＜f=205N/mm,满足要求。
5.立杆地基承载力计算 立杆基础底面面积A=0.15mm
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地基承载力标准值为fgk=280kN/m，kc=0.50， 地基承载力fg=kcfgk=280×0.50=140.00kN/m上部荷载为F=12.13kN
立杆基础底面的平均压力P=F/A=12.13/0.15=80.87kN/m
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立杆基础底面的平均压力P=80.87kN/m＜fg=140.00kN/m,满足要求。
6.连墙件计算
连墙件采用φ10mm 钢筋,截面积为314mm；fy=210N/mm 按每个结构层花排设置,纵向间距取2跨,脚手架最高44.50m 连墙件轴向力设计值N1= N1W＋N0,其中:
风压高度变化系数μz=0.84 (标高+44.50m),基本风压ωo= 0.50kN/m;
挡风系数=1.239,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=1.0
=1.0×1.239=1.239,风荷载标准值ωk=0.7×0.84×1.239×0.50=0.36kN/m
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N1W=1.4ωkAω=1.4×0.36×4.55×2×1.50=6.88 kN
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 =6.88+5.00=11.88kN=11880N σ=N1/A连墙件=11880/314=37.83N/mm
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连墙件强度σ=37.83N/mm＜f=210N/mm,满足要求。
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7.计算结果
脚手架采用Φ48×3.5钢管，脚手架高度44.50m，内立杆离墙0.15m； 立杆步距h=1.80m,立杆纵距=1.50m,立杆横距=0.80m,冲压钢脚手板铺4层。 其它材料用量计算：
材料用量计算：扣件式钢管脚手架的杆配件备量需有一定的富余量，以适应构架时变化需要，因此可采用匡算方法，依据《建筑施工手册第四版P215页》： 1、长杆总长度L=27618.98米 2、横向杆数N1=4707根 3、直角扣件数N2=17807个 4、对接扣件数N3=4604个 5、旋转扣件数N4=1381个 6、脚手板面积S=588.81平方米
注：此计算包括立杆、纵横向水平杆和剪刀撑。
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