1、满堂脚手架设计计算方法（新）钢管脚手架的计算参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011） 、钢结构设计规范 （GB50017-2003） 、 冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002） 、建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)、 建筑结构荷载规范(2006年版)(GB 50009-2001)等编制。一、参数信息: 1.脚手架参数计算的脚手架为满堂脚手架，横杆与立杆采用双扣件方式连接，搭设高度为18.0米，立杆采用单立管。搭设尺寸为：立杆的纵距la= 1.20米，立杆的横距lb= 1.20米，立杆的步距h= 1.50米。采用的钢管类型为483.5。横向
2、杆在上，搭接在纵向杆上的横向杆根数为每跨2根2.荷载参数施工均布荷载为3.0kN/m 2，脚手板自重标准值0.30kN/m 2，同时施工1层，脚手板共铺设2层。脚手架用途:混凝土、砌筑结构脚手架。满堂脚手架平面示意图二、横向杆的计算: 横向杆钢管截面力学参数为截面抵抗矩 W = 5.08cm 3；截面惯性矩 I = 12.19cm 4；横向杆按三跨连续梁进行强度和挠度计算，横向杆在纵向杆的上面。按照横向杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算横向长杆的最大弯矩和变形。考虑活荷载在横向杆上的最不利布置(验算弯曲正应力和挠度)。1.作用横向水平杆线荷载(1)作用横向杆线荷载标准值qk=(3.00+0
3、.30)1.20/3=1.32kN/m(2)作用横向杆线荷载设计值q=(1.43.00+1.20.30)1.20/3=1.82kN/m横向杆计算荷载简图2.抗弯强度计算最大弯矩为Mmax= 0.117qlb2= 0.1171.821.202=0.307kN.m = Mmax/W = 0.307106/5080.00=60.49N/mm2横向杆的计算强度小于205.0N/mm 2,满足要求!3.挠度计算最大挠度为V=0.990qklb4/100EI = 0.9901.3212004/(1002.06105121900.0) = 1.079mm横向杆的最大挠度小于1200.0/150与10mm,满
4、足要求!三、纵向杆的计算: 纵向杆钢管截面力学参数为截面抵抗矩 W = 5.08cm 3；截面惯性矩 I = 12.19cm 4；纵向杆按三跨连续梁进行强度和挠度计算，横向杆在纵向杆的上面。用横向杆支座的最大反力计算值，考虑活荷载在纵向杆的不利布置，计算纵向杆的最大弯矩和变形。1. 由横向杆传给纵向杆的集中力(1)由横向杆传给纵向杆的集中力设计值F = 1.200qlb= 1.2001.821.20=2.627kN(2)由横向杆传给纵向杆的集中力标准值Fk = 1.200qklb = 1.2001.321.20=1.901kN纵向杆计算荷载简图2.抗弯强度计算最大弯矩考虑荷载的计算值最不利分配
5、的弯矩Mmax= 0.267Fla= 0.2672.631.20=0.842kN.m = Mmax/W = 0.842106/5080.00=165.66N/mm2纵向杆的计算强度小于205.0N/mm 2,满足要求!3.挠度计算最大挠度为V=1.883Fkla3/100EI = 1.8831.90100012003/(1002.06105121900.0) = 2.463mm纵向杆的最大挠度小于1200.0/150与10mm,满足要求!四、扣件抗滑力的计算: 按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数1.00
6、该工程实际的旋转双扣件承载力取值为16.00kN 。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(规范5.2.5):R Rc其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值,取16.00kN 。R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；依据建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算刘群主编P109:纵向或横向水平杆通过扣件传给立杆的竖向设计值:R=3.267F=3.2672.63=8.6kN双扣件抗滑承载力的设计计算R = 16.00满足要求!五、脚手架荷载标准值: 作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容：(1)脚手架自重标准值产生的轴向力每米立杆承受的结构自重标准
7、值(kN/m)gk:查规范本例为0.1724NG1=Hgk=18.000.1724=3.103kN(2)脚手板自重标准值产生的轴向力脚手板的自重标准值(kN/m 2):本例采用冲压钢脚手板，标准值为0.30NG2 = 0.30021.2001.200=0.864kN经计算得到，静荷载标准值构配件自重：NG2K=NG2 = 0.864kN。钢管结构自重与构配件自重：NG = NG1+ NG2k = 3.967kN。(3)施工荷载标准值产生的轴向力施工均布荷载标准值(kN/m 2):3.000NQ = 3.00011.2001.200=4.32kN(4)风荷载标准值产生的轴向力风荷载标准值:其中
8、W0 基本风压(kN/m 2)，按照建筑结构荷载规范的规定采用：W0 = 0.300Uz 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：脚手架底部 Uz = 0.740,Us 风荷载体型系数：Us = 0.8000经计算得到，脚手架底部风荷载标准值 Wk = 0.7400.80000.300 = 0.178kN/m2。考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值N = 1.2NG + 0.91.4NQ = 10.204kN不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值N = 1.2NG + 1.4NQ = 10.808kN风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MWMW = 0.91.4W
9、klah2/10其中 Wk 风荷载基本风压标准值(kN/m 2)；la 立杆的纵距 (m)；h 立杆的步距 (m)。经计算得, 底部立杆段弯矩 Mw=0.91.40.1781.201.502/10 = 0.060kN.m六、立杆的稳定性计算: 1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算其中 N 立杆的轴心压力设计值，N=10.808kN；i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；由于架体与建筑物结构进行刚性连接，故可按双排脚手架的规定进行计算（规范5.3.6） ； 考虑满堂脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按表5.2.8；= 1.750h 立杆步距，h=1.50； 计算长细比 , 由k=1时
10、, =kh /i=166；= = 250, 满足要求!k 计算长度附加系数，由于架体与建筑物结构进行刚性连接，故k=1.155；l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kh 确定，l0=3.03m； 轴心受压立杆的稳定系数, 由k=1.155时, =kh/i=192的结果查表得到0.195；A 立杆净截面面积，A=4.89cm 2；W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm 3；f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm 2； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm 2)；经计算得到 = 10808.000/(0.195489.000)=113.34N/mm2不考虑风荷载时，立
11、杆的稳定性计算 f,满足要求!2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算其中 N 立杆的轴心压力设计值，N=10.204kN；i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；由于架体与建筑物结构进行刚性连接，故可按双排脚手架的规定进行计算（规范5.3.6） ； 考虑满堂脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按表5.2.8；= 1.750h 立杆步距，h=1.50； 计算长细比 , 由k=1时, =kh /i=166；= = 250, 满足要求!k 计算长度附加系数，由于架体与建筑物结构进行刚性连接，故k=1.155；l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kh 确定，l0=3.03m； 轴心受压立杆的
12、稳定系数, 由k=1.155时, =kh/i=192的结果查表得到0.195；A 立杆净截面面积，A=4.89cm 2；W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm 3；f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm 2；MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW = 0.060kN.m； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm 2)；经计算得到 = 10204.000/(0.195489.000)+(60000.000/5080.000)=118.82N/mm2考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 f,满足要求!七、立杆的地基承载力计算: 立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求(1)立
13、杆基础底面的平均压力计算p = N/A其中 N 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 (kN)；N = 10.81A 基础底面面积 (m 2)；A = 0.25p=10.81/0.25=43.23kN/m2(2)地基承载力设计值计算fg = Kc fgk其中 Kc 脚手架地基承载力调整系数；kc = 0.40fgk 地基承载力标准值；fgk = 240.00fg=0.40240.00=96.00kN/m2地基承载力的计算pfg满足要求!八、满堂脚手架配件数量匡算: 扣件式钢管脚手架的杆件配备数量需要一定的富余量，以适应构架时变化需要，因此按匡算方式来计算；根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算：L
14、 -长杆总长度(m)；N2 -直角扣件数(个)； N3 -对接扣件数(个)；N4 -旋转扣件数(个)； S -脚手板面积(m 2)；n -立杆总数(根) n=121； H -搭设高度(m) H=18；n1 -纵向跨度 n1=10； n2 -横向跨度 n2=10；h -步距(m) h=1.5； la-立杆纵距(m) la=1.2；lb -立杆横距(m) lb=1.2；长杆总长度(m) L =1.218(121+1.2121/1.5-101.2/1.51.2121/1.5-101.2/1.5)=6449.76直角扣件数(个) N2=2.418/1.5121=3485对接扣件数(个) N3=6449
15、.76/6=1075旋转扣件数(个) N4=0.36449.76/6=322脚手板面积(m 2) S=1.110101.21.2=158.40根据以上公式计算得长杆总长6449.76米；直角扣件3485个；对接扣件1075个；旋转扣件322个；脚手板158.40m 2。九、脚手架的搭设要求: 1、满堂脚手架搭设在建筑物楼面上时，脚手架自重及施工荷载应在楼面设计荷载许可范围内，否则须经验算后制定加固方案;2、立杆搭设应符合下列规定：(1)当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1；靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm,如下图所示：(2)立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接；(3)立杆顶端宜高出女儿墙上皮1，高出檐口上皮1.5；3、水平杆搭设应符合下列规定,如图所示：(1)纵向水平杆应设置在立杆内侧，其长度不宜小于跨；(2)纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接；(3)横向水平杆应放置在纵向水平杆上部，靠墙一端至墙装饰面距离不宜大于100mm；(4)主节点处必须设置横向水平杆；(5)杆件接头应交错布置，两根相邻杆件接头不应设置在同步或同跨内，接头位置错开距离不应小于500mm，各接头中心至主节点的距离不宜大于纵距的1/3；(6)搭接接头的搭接长度不应小于1，应采用不少于3个旋转扣件固定;
