门式钢管脚手架设计计算.doc

门式钢管脚手架设计计算
《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》(以下简称《规范>)的颁布实施，为门式钢管脚手架在设计与施工中贯彻执行国家有关安全生产的法规.做到技术先进、经济合理提供了依据。抚顺地区近年来使用门式钢管脚手架者增多。现以某施工现场采用钢管脚手架施丁二为例。对如何用‘建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》进行脚手架设计计算予以介绍。
1. 设计说明
1.1 概况：工程项目：抚顺市某大厦外墙装饰工程
楼高：48.1m ， 15层
工程面积：4360m2
工程内容：原墙面铲除，进行亮化装饰
1.2 本工程全部采用沈阳市某公司生产的山立牌门式脚手架及配件，其选用名称、规格及材质、门架尺寸情况如表1，表2，表3。
本例选用钢材均为Q235碳素结构钢，其抗拉抗压和抗弯强度设计值：
f=205N／mm2
1.3 抚顺地区基本风压值：W0=0.45，风压高度系数按C类地面粗糙度取
H=48m时,μ0=1.23
1.4 脚手架构造做法：
根据《规范》要求初步选定：
搭设高度：48m, 施工荷载从安全及实际施工要求考虑，设1个作业层作业。取2.0kN／m2，脚手架搭设距墙距不大于150mm。
表1
名称
单位
货号
重量
规格
承载能力
门 架
榀
MJ1219
27.5kg
φ42×1219×1930
每根主杆25kN
交差拉杆
副
CGl812
4kg
1829×1219×2198

水平架
榀
PJl018
16.5kg
40×1050×1829
150kg
连接棒
个
CP3523
0.60kg
φ35×225
25kN
可调底座
个
AB3540
3.5kg
φ5×400×225
40kN
附着件
个
DWl540
3.3kg
DWl5×400
40kN
锁臂
副
L700
O.0085kN

脚手板
块
P1805
0.184kN

表2
名称及用途
外径(mm)
壁厚(mm)
截面积惯性矩(cm4)
截面积抵抗矩(cm3)
截面回转半径(cm)
截面积(cm2)
斜支撑水平加固杆
48.0
3.5
12.19
5.08
1.58
4.89
门脚平架立杆
42.0
2.5
6.08
2.83
1.40
3.10
表3
门架高
ho=1.93m
步距
1.95m
门架宽
b=1.22m
跨距
l=1.83m
水平架5步4设，脚手板5步1设，交叉拉杆两侧设置，剪刀撑4步4跨设置，水平加固杆4步1设。扣件每跨内直角扣件1个，旋转扣件4个。
连墙件竖向及水平步距为3步1跨(H1=6m， L1=2m)，脚手架采用营口金牛牌密目式安全网进行全封闭，目数不少于2000目／100cm2，自重标准0.5kg／m，脚手架背靠建筑物为全封闭墙。
2. 根据上述条件进行脚手架稳定性计算
2.1.1 脚手架自重产生的轴向力NGK1计算
门架1榀 27.5×9.8×10-3=0.270kN
交叉支撑2副 4×9.8×2×10-3=0.078kN
水平架(每5步4设)
16.5×9.8×4／5×10-3=0.129kN
脚手板2块(每5步l设)
0.184×2×1／5=0.074kN
连接棒2个 6×2×10-3=0.012kN
锁臂2副 0.0085×2=0.017kN
合计 0.58kN
∴每m高脚手架自重
NGK1=0.58／1.95=0.297kN
2.1.2 加固杆、附件产生的轴向力NGK2计算
tgα=4×1.95／(4×1.83)=1.066
对应cosα=0.684
钢管重 (2×1.83／0.684+1.83)×0.038=0.273kN
扣件重为1×0.0135+4×0.0145=0.072kN
每米高脚手架加固件重
(0.273+0.072)／(4×1.95)=0.044kN
密目网重0.5×9.8×10-3=0.005kN／m
加固杆、附件产生的轴向力NGK2
NGK2=0.044+0.005=0.049kN／m
2.1.3 施工荷载产生的轴向力标准值
∑NQk=QK·b·L=2×1.22×1.83=4.465kN
2.1.4 风荷载对脚手架产生的计算弯矩标准值
根据使用全封闭密目网。偏于安全考虑，按不透风的全封闭情况，查表知风荷体型系数，
μs=1.0 =1.0风荷载标准值
W0=0.7μk·μs·Wk=0.7×1.0×1.23×0.45=0.387kN／m。
作用于脚手架计算单元的风线荷载标准值
qk=Wk·L=0.387×1.83=0.708kN／m
风荷载时脚手架计算单元产生的弯矩标准值。
Mk=qk·H12／10=0.708×62／10=2.549kN·m
2.1.5 计算脚手架稳定性 N≤Nd，则脚手架稳定，根据《规范》规定，作用于一榀门架的最大轴向力设计值应对不组合风荷与组合风荷两种情况进行计算，取两种工况计算结果的大者作为不利轴向力。
不组合风荷载时
N=1.2(NGK1+NGK2)H+1.4∑NQK=1.2(0.297+0.049)×48+1.4×4.465×=26.181kN
组合风荷载时
N=1.2(NGK1+NGK2)H+0.85×1.4(∑NQK+2Mk/b)=1.2(0.297+0.049)×48+0.85×1.4×(4.465+2×2.549／1.22)=30.216kN
由此看出以上两种组合时，组合风荷载时得到一榀门架的最大轴向力。
一榀门架的稳定承载力设计值Nd
根据门架型号和尺寸 已知：
门架立杆钢管 Φ42×2.5mm，A1=310mm2
h0=1930mm I0=608×104mm4
门架加强杆钢管为 由26.8×2.5mm
I1=1.42×104mm4 h1=1536mm
门架立杆换算截面惯性矩
I=I0+I1·h1／h0=6.08×104+1.42×104×1536／1930=7.21×104mm4
门架立杆换算截面回转半径

门架立杆长细比：根据H=48m查表知系数k=1.22
λ=k×h0／i=1.22×1930／15.25=154
查表知轴心受压构件稳定系数巾=0.294
一榀门架的稳定承载设计值：
Nd=φ·A·f=0.294×310×2×205×100=37.367kN>N=30.216kN
满足要求。

2.2 连墙件强度和稳定计算
连墙件选用DW1540型附着件.使墙体与架体连接(见图2)
2.2.1 风荷载作用于连墙件的水平力
Nw=1.4·L1·H1=1.4×0.387×2×6=6.5kN
2.2.2 风荷载及其他作用对连墙件产生的拉压力设计值
N1(N0)=Nk+3.0=6.5+3=9.5kN
2.2.3 计算连墙件与脚手架，连墙件与主体结构连接强度
N1=9.5kN 连墙件本体强度汁算 查表惯性半径 i=d／4=16／4=4
L=400mm其长细比λ=L／i=400／4=100
查表知=0.588
∴γ=Nk／(·A)=9.5×103／[0.588×(π×162)／4]=80.4N<0.85f=174N／mm2
满足要求。

3. 搭设要求
3.1 为加强脚手架安全稳定性，在转角处架设做法如图3。将转角处的两门架连成一体。
3.2 严禁使用不合格或不配套门架配件。
3.3 基础先弹出门架立杆位置线，并垫50mm厚、宽300mm、长2000mm垫板，底座安放要准确稳固。
3.4 脚手架整体搭设完、稳固后，再进行设置密且网全封闭施工。

(本文收稿：2002-07-02)