扣件式钢管脚手架计算书

1 工程概况 ....................................................................................................... 1 2 支架结构与材料 ........................................................................................... 1 2.1支架结构 .............................................................................................. 1 2.2材料特性 .............................................................................................. 2 3 荷载标准计算 ............................................................................................... 2 4 大横杆计算 ................................................................................................... 3 4.1大横杆荷载计算 .................................................................................. 3 4.2强度计算 .............................................................................................. 3 4.3挠度计算 .............................................................................................. 4 5 小横杆的计算 ............................................................................................... 4 5.1小横杆荷载计算 .................................................................................. 4 5.2 强度计算 ............................................................................................. 4 5.3挠度计算 .............................................................................................. 5 6 扣件的抗滑承载力计算: ............................................................................. 5 7 立杆计算： ................................................................................................... 6 7.1荷载计算: ............................................................................................ 6 7.2立杆的稳定性计算: ............................................................................ 6 7.3最大搭设高度的计算 .......................................................................... 7 8 连接件的计算 ............................................................................................... 8 9 立杆的地基承载力计算 ............................................................................... 9

济南黄河公铁两用桥

扣件式钢管脚手架计算书

1 工程概况

济南黄河公铁两用桥施工起讫里程为DK421+910.6～DK423+703.03，线路全长1792.42m，主桥中心里程为DK422+806.82。

济南黄河公铁两用桥由北向南横穿天桥区吉家庄、济阳县谢家村、跨越黄河北大堤、主河槽及黄河南大堤，穿过历城区付家庄。

公铁两用桥合建段铁路孔跨布置为：(6-32m)预应力混凝土简支梁+122m简支钢桁梁+(7-52m)预应力混凝土简支梁+(128+3*180+128)m刚性悬索加劲连续钢桁梁+(9-32m)预应力混凝土简支梁（该桥为四线桥，货线孔跨布置与客线孔跨布置对应。

石济客专602~607号、610~612号、629~630桥墩和邯济胶济联络线607号、610~611号、607~635号桥墩为单建铁路桥墩，相应的G611、G612左、G627左、G627右、G628、G629、G630号桥墩为单建公路桥墩，单建桥墩墩型均为圆端形实体桥墩。主桥617～620号桥墩采用三柱式单层框架墩；引桥608~609号桥墩采用两柱式单层框架墩；其他公铁合建段桥墩均采用双层框架墩。

2 支架结构与材料 2.1支架结构

脚手架采用扣件式钢管支架，采用两排架形式。

脚手架各种杆件采用外径48mm、壁厚3.5mm的钢管，脚手架内侧立杆距墩身模板70cm，立杆排距1.0m，立杆纵向间距1.5m，横杆步距1.8m，每跨内设一道横杆，立杆、横杆均采用一字扣件对接，在搭设过程中立杆要搭设在横杆的外侧，相邻两根杆件接头要相互错开一步且不小于500mm，各接头中心距主节点的距离不应大于步距的1/3。立杆搭设要垂直，横杆搭设要水平，立杆搭设垂直度为1/400，全高不大于±50mm，大横杆搭设要水平，全长水平差不大于±20mm，立杆的间距排距偏差不大于±20mm，小横杆外侧伸出架体的长度为150mm，小横杆偏离主节点的距离不应大于150cm，靠墩一侧的外伸长度不应大于200mm。每隔3.6m设置一道连接件。

脚手架搭设高度应高出墩顶平台120cm。距地面20cm处设扫地杆。 脚手架应设置接地装置。 支架高度暂按36m高计算。

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2.2材料特性

钢管截面几何特性

外径φ,d 48 壁厚t 截面积A惯性矩I截面模量W回转半径i每米长质量（cm2） （cm4） （cm3） （cm） （kg/m） (mm) 3.5 4.893 12.187 5.078 1.578 3.841

钢材的强度设计值及弹性模量(N/mm2)

Q235钢抗压、抗压和抗弯强度设计值f 弹性模量E 扣件、底座、可调托撑的承载力设计值(kN)

项目

对接扣件（抗滑） 直角扣件、旋转扣件（抗滑） 底座（受压）、可调托撑（受压） 受压、受拉构件的容许长细比

单、双排脚手架立杆承受的每米结构自重标准值gk（kN/m）

纵距（m） 步距(m) 1.8 脚手架类型 1.5 双排架 0.1295 立杆 构件类型 双排架 容许长细比［λ］ 210 250 350 3.2 8.0 40.0 承载力设计值 205 2.06×10 5横向斜撑、剪刀撑中的压杆 拉杆 3 荷载标准计算

作用于脚手架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。 双排架脚手架永久荷载包含下列内容：

（1）架体结构自重：包括立杆、纵向水平杆、横桥向水平杆、剪刀撑、扣件的自重；

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（2）构、配件自重：包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施的自重。 脚手架可变荷载包括下列内容：

（1）施工荷载：作业人员层上的人员、器具和材料等的自重； （2）风荷载。

脚手板自重标准值：0.35 kN/m2 栏杆、挡脚板自重标准值：0.17 kN/m 密目网自重标准值：0.02kN/m2 立杆每米自重标准值：0.1295 kN/m 构配件取值：

单个直角扣件13.2N/个 单个转角扣件14.6N/个 单个对接扣件18.4N/个 施工均布荷载标准值：3.0 kN/m2 基本风压：0.6 kP/m2

挡风系数及水平风荷载标准值计算 ψ=1.2An/Aw=1.2An/La/h An=(La+h+0.325Lah)*d

其中，La=1.5m，h=1.8m，d=4.8cm。代入数据得：ψ=0.201 水平风荷载标准值：Wk=ψ*W0=0.201*0.6=0.121 kN/m2

4 大横杆计算

4.1大横杆荷载计算

脚手板的荷载标准值q1=0.35×1.0/2=0.175 kN/m 活荷载标准值q2=3×1.0=1.5（kN/m）

4.2强度计算

(1)、最大弯矩：

M(0.11.2q10.1171.4q2)l2

其中：l 立杆纵距；取l=1.5 m

q1 脚手板的荷载标准值 q1 = 0.175 kN/m q2 活荷载标准值 q2 = 1.5 kN/m

经计算得到：M=(-0.1×1.2×0.175-0.117×1.4×1.5)×1.5^2=-0.60 kN.m (2)、截面应力计算公式如下：

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MW

其中 W 钢管截面抵抗矩 W = 5.078 cm3 M 最大弯矩 M = -0.60 kN.m

经计算得到:σ=0.60×106÷(5.078×103)＝118.2 N/mm2

大横杆强度计算值小于钢管抗弯强度设计值205N/mm2，故满足要求

4.3挠度计算

最大挠度：

q1l4q2l4V0.6670.99

100EI100EI其中: l 立杆纵距 l = 1.5 m I 截面惯性矩 I = 12.187 cm E 弹性摸量 E = 206000 N/mm2

q1 脚手板的荷载标准值 q1 = 0.175 kN/m q2 活荷载标准值 q2 = 1.5 kN/m

经计算得到：V=(0.667*0.175+0.99*1.5)×(1.5×103)^4÷(100×206000×12.187×10000)=3.23 mm

最大挠度计算值小于等于l/150=10mm,并且小于10mm,故满足要求

4

5 小横杆的计算 5.1小横杆荷载计算

大横杆自重标准值:P1=0.03841×1.5=0.058 kN 脚手板的荷载标准值:P2=1×1.5×0.35=0.525 kN 静荷载标准值:P=0.058+0.525=0.583 kN 活荷载标准值:Q=3×1.5×1.0=4.5 kN

5.2 强度计算

(1)、最大弯矩计算公式如下:

MPl/2

其中: l 立杆的排距 l =1.0 m P 静荷载标准值 P = 0.583 kN Q 活荷载标准值 Q = 4.5 kN

经计算得到最大弯矩 M= (1.2×0.583+1.4×4.5)×1.0÷2 =3.50 kN.m

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(2)、截面应力计算公式如下：

MW其中 W 钢管截面抵抗矩 W = 5.078 cm3 M 最大弯矩 M = 3.50 kN.m

经计算得到:σ=3.5×106÷(5.078×103)＝68.9 N/mm2

大横杆强度计算值小于或等于钢管抗弯强度设计值 205 N/mm2，故满足要求

5.3挠度计算

23Pl3V648EI其中: l 立杆的排距 l = 1.0 m I 截面惯性矩 I = 12.187 cm4 E 弹性摸量 E = 206000 N/mm2 P 静荷载标准值 P =0.583 kN Q 活荷载标准值Q = 4.5 kN

经计算最大挠度V=23÷648×(0.583+4.5)×103×(1.0×103)^3÷(2.06×105×12.187×104)=7.2 mm

最大挠度计算值小于等于l/150=10mm,故满足要求

6 扣件的抗滑承载力计算:

横杆的自重标准值 P1 = 0.03841×(1.0 +1.5) =0.096kN 脚手板的荷载标准值 P2 = 0.35×1.5×1.0÷2 =0.263kN 活荷载标准值 Q = 3×1.5×1.0÷2 =2.25kN

荷载的计算值 R = 1.2×(0.096+0.263)+1.4×2.25 =3.58 kN 纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算:

RRC

其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值 Rc=8kN R 荷载的计算值 R=3.58kN

扣件的抗滑承载力小于扣件抗滑承载力设计值8kN,满足要求!

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7 立杆计算： 7.1荷载计算:

每米立杆承受的结构自重标准值 NG1=0.1295×36=4.662 kN 脚手板的自重标准值NG2=0.35×1.5×1.0/2=0.263 kN 栏杆与挡脚板自重标准值 NG3=0.17×1.5=0.225 kN 密目网自重荷载：NG4=0.02×1.5=0.03 kN

静荷载标准值 NG=4.662+0.263+0.225+0.03=5.18 kN 活荷载标准值NQ=3×1.5×1.0÷2=2.25 kN 风荷载标准值Wk=0.121×36×1.5=6.534 kN

不组合风荷载时,立杆的轴向压力设计值 N=1.2×5.18+1.4×2.25=9.366 kN 组合风荷载时,立杆的轴向压力设计值 N=1.2×5.18+0.9×1.4×2.25=9.05 kN 风荷载标准值产生的立杆段弯矩：Mwk=0.121×1.5×1.8^2÷10=0.059 kN.m 风荷载设计值产生的立杆段弯矩：Mw=0.9×1.4×0.058=0.073 kN.m 构配件自重标准值产生的轴向力:NG2k=(18.4×6+13.2×20+14.6×9)/1000 =0.5058 kN

7.2立杆的稳定性计算:

(1)、立杆的长细比计算:

l0i i 立杆的回转半径 i = 1.578 cm

其中: lo 立杆的计算长度 lo = kμh=1×1.8×1.8=3.24 m

经过计算,立杆的长细比 λ=3.12×100÷1.578=205 立杆的长细比小于立杆容许长细比210,满足要求! (2)、立杆的稳定性计算

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

Nf A其中：A 立杆净截面面积；取A=4.89 cm2

N 不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值；取N=9.366 kN φ 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 λ 的结果查表得到φ=0.172 不考虑风荷载时立杆的稳定性σ=9.366×103÷0.172÷489=111.4 N/mm2

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考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

NMWf AW其中：A 立杆净截面面积；取A=4.89 cm2

W 立杆净截面模量(抵抗矩)；取W=5.078 cm3

N 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值；取N=9.05 kN Mw 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩；取Mw=0.073 kN.m φ 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 λ 的结果查表得到φ=0.172 考虑风荷载时立杆的稳定性σ=9050/(0.172×489)+7.3×10÷5078 =122.0 N/mm2

不考虑风荷载时,立杆应力111.4N/mm2小于允许应力205N/mm2,满足要求 考虑风荷载时,立杆应力122.0N/mm2小于允许应力205N/mm2,满足要求

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7.3最大搭设高度的计算

不组合风荷载最大搭设高度：

H组合风荷载最大搭设高度：

Af(1.2NG2k1.4NQk)1.2gk

HAf1.2NG2k0.91.4(NQkwkA)W1.2gkM

其中：A 立杆净截面面积 A = 4.89 cm2 W 钢管截面抵抗矩 W = 5.078 cm3 f 钢管立杆抗压强度设计值 f= 205 N/mm2

gk 每米立杆承受的结构自重标准值 gk=0.1295 kN/m NQK 活荷载标准值 NQK=2.25 kN

Mwk 计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩 Mwk=0.073 kN.m NG2K 构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K=0.5058 kN φ 轴心受压杆件稳定系数 φ = 0.172 经计算，不组合风荷载最大搭设高度 ：

Hs=(0.172×489×205÷1000-(1.2×0.5058+1.4×2.25))÷(1.2×0.1295)=86.8m

组合风荷载最大搭设高度:

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Hs=(0.172×489×205÷1000-(1.2×0.5058+0.9×1.4×(2.25+0.073×0.172×489÷5.078÷10000)))÷(1.2×0.1295)=88.8 m

最大搭设高度应该取上式中的较小值 Hs=86.8m 由于搭设高度Hs大于等于26m,所以按下式调整:

HHS

10.001HS经计算得到脚手架高度限值为 [H]=86.8m

调整后的高度不宜超过50m,故:脚手架最大高度应为50m。

8 连接件的计算

(1)、风荷载产生的连墙件轴向力设计值按照下式计算：

Nlw1.4wkAW

其中：wk 风荷载基本风压值，wk=0.121 kN/m2

Aw 单个连接件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积： Aw=1.5×3×1.8×3=16.2 m2

经计算得到：风荷载产生的连墙件轴向力设计值 Nlw=1.4×0.121×16.2=2.7 kN (2)、连接件的轴向力计算值应按照下式计算：

NlNlwN0

其中 No 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力；取N0=5 kN Nlw 风荷载产生的连墙件轴向力设计值 Nlw=2.7 kN 经计算得到：连墙件轴向力计算值Nl=2.7+5=7.7 kN (3)、连接件轴向力设计值

NfAf

其中：φ 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 λ 查表得到φ=0.573 A 立杆净截面面积 A = 4.89 cm2 [f] 钢管的强度设计值 [f] = 205 N/mm2

经过计算得到Nf=0.573×(4.89×100)×205÷1000=57.44 kN 长细比 λ 计算:

l i 第 8 页 共 9页

其中: l 计算长度 l = 1.6 m i 钢管回转半径 i = 1.58 cm

经过计算,立杆的长细比 λ=1.6×100÷1.58=102

计算结果:连接件轴向力计算值小于连接件的轴向力设计值；满足要求 连接件轴向力计算值小于扣件抗滑承载力,满足要求

9 立杆的地基承载力计算

1、立杆基础底面的平均压力

NPA

其中：N 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 N=9.366 kN A 基础底面面,取钢管直接搭设在承台基面A=4.89 cm2 经计算得到立杆的地基承载力 P=9366÷489=19.2 N/mm2

计算结果：立杆基础底面的平均压力小于承台混凝土抗压强度设计值40N/mm2；满足要求

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