双立杆落地脚手架

一、参数信息

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为 39m，10米以下采用杆，10米以上采用单管立杆；

搭设尺寸为：横距Lb为 o.9m，纵距La为1.5m，大小横杆的步距为1.5 m；

内排架距离墙长度为0.30m；大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为 3 根；

采用的钢管类型为 Φ48×3.0； 横杆与立杆连接方式为双扣件；取扣件抗滑承载力系数为 1.00；连墙件采用两步两跨，竖向间距 3.6 m，水平间距3 m，采用预埋连接钢管；

2.活荷载参数

施工均布活荷载标准值:3.000kN/m2；脚手架用途:结构脚手架；

同时施工层数:2 层；

3.风荷载参数

本工程地处江苏苏州地区，基本风压0.4kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs 为0.214；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m):0.1248；

脚手板自重标准值(kN/m2):0.300；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.150；

安全设施与安全网(kN/m2):0.005；脚手板类别:竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:竹笆片脚手板挡板；每米脚手架钢管自重标准值(kN/m):0.033；

脚手板铺设总层数:20；

5.地基参数

地基土类型:素填土（轻便触探锤击数20）；地基承载力标准值(kPa):115.00；

立杆基础底面面积(m2):0.20；地基承载力调整系数:1.00（架底铺设混凝土及四周排水沟）。

二、大横杆的计算

按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)第5.2.4条规定，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

大横杆的自重标准值:P1=0.033kN/m ；

脚手板的自重标准值:P2=0.3×1/(3+1)=0.075kN/m ；

活荷载标准值: Q=3×1/(3+1)=0.75kN/m；

静荷载的设计值: q1=1.2×0.033+1.2×0.075=0.13kN/m；

活荷载的设计值: q2=1.4×0.75=1.05kN/m；

          图1 大横杆设计荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)

          图2 大横杆设计荷载组合简图(支座最大弯矩)

2.强度验算

跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。

跨中最大弯距计算公式如下:M1max=0.08q1l2 + 0.10q2l2

跨中最大弯距为 M1max=0.08×0.13×1.52+0.10×1.05×1.52 =0.26kN·m；

支座最大弯距计算公式如下:M2max=-0.10q1l2 - 0.117q2l2

支座最大弯距为 M2max= -0.10×0.13×1.52-0.117×1.05×1.52 =-0.306kN·m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ =Max(0.26×106,0.306×106)/4490=68.151N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为 σ=68.151N/mm2 小于 大横杆的抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。

计算公式如下：νmax=(0.677q1l4 + 0.990q2l4)/100EI

其中：静荷载标准值: q1= P1+P2=0.033+0.075=0.108kN/m；

     活荷载标准值: q2= Q =0.75kN/m；

     最大挠度计算值为：ν=0.677×0.108×15004/(100×2.06×105×)+0.990×0.75×15004/(100×2.06×105×)=1.86 mm；

大横杆的最大挠度 1.86 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500/150 mm与10 mm，满足要求！

三、小横杆的计算

根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算值作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算

大横杆的自重标准值：p1= 0.033×1.5=0.05kN；

脚手板的自重标准值：P2=0.3×1×1.5/(3+1)=0.112kN；

活荷载标准值：Q=3×1×1.5/(3+1) =1.125kN；

集中荷载的设计值: P=1.2×(0.05+0.112)+1.4 ×1.125=1.77kN；

                      小横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和；

均布荷载最大弯矩计算公式如下:Mqmax=ql2/8

Mqmax=1.2×0.033×12/8=0.005kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:Mpmax=Pl/2

Mpmax=1.77×1/2=0.885kN·m；

最大弯矩 M=Mqmax + Mpmax=0.kN·m；

最大应力计算值 σ=M / W=0.×106/4490=198.21N/mm2 ；

小横杆的最大弯曲应力 σ =198.21N/mm2 小于 小横杆的抗弯强度设计值 205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和；

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:νqmax=5ql4/384EI

νqmax=5×0.033×10004/(384×2.06×105×)=0.02 mm ；

大横杆传递荷载 P=p1 + p2 + Q=0.05+0.112+1.125=1.287kN；

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:νpmax=19Pl3/384EI

νpmax=19 ×1287.45×10003 /(384 ×2.06×105×)=2.869 mm ；

最大挠度和 ν=νqmax + νpmax=0.02+2.869=2.888 mm；

小横杆的最大挠度为 2.888 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 1000/150=6.667与10 mm,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，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(《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》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；

大横杆的自重标准值: P1=0.033×1.5×3/2=0.075kN；

小横杆的自重标准值: P2=0.033×1/2=0.017kN；

脚手板的自重标准值: P3=0.3×1×1.5/2=0.225kN；

活荷载标准值: Q=3×1×1.5 /2=2.25kN；

荷载的设计值: R=1.2×(0.075+0.017+0.225)+1.4×2.25=3.53kN；

R < 16.00kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求！ 

五、脚手架立杆荷载计算

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：

D表示单立杆部分，S表示双立杆部分。

(1)每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1248kN/m

  NGD1=[0.1248+(1.50×3/2)×0.033/1.80]×(36.00-12.00)=3.994kN；

  NGS1=[0.1248+0.033+(1.50×3/2)×0.033/1.80]×12.00=2.397kN；

(2)脚手板的自重标准值；采用竹笆片脚手板，标准值为0.3kN/m2

  NGD2= 0.3×0×1.5×(1+0.2)/2=0kN；

  NGS2= 0.3×(20-0)×1.5×(1+0.2)/2=5.625kN；

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15kN/m

  NGD3=0.15×0×1.5/2=0kN；

  NGS3=0.15×(20-0)×1.5/2=2.25kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005kN/m2

  NGD4=0.005×1.5×(36-12)=0.18kN；

  NGS4=0.005×1.5×12=0.09kN；

经计算得到，静荷载标准值

  NGD=NGD1+NGD2+NGD3+NGD4=4.174kN；

  NGS=NGS1+NGS2+NGS3+NGS4=10.362kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值NQ=3×1×1.5×2/2=4.5kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

  Nd=1.2 NGD+0.85×1.4NQ=1.2×4.174+ 0.85×1.4×4.5= 10.3kN；

  Ns=1.2 NGS+0.85×1.4NQ=1.2×10.362+ 0.85×1.4×4.5= 17.7kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'd=1.2NGD+1.4NQ=1.2×4.174+ 1.4×4.5=11.309kN；

N's=1.2NGS+1.4NQ=1.2×10.362+ 1.4×4.5=18.734kN；

六、立杆的稳定性计算

外脚手架采用双立杆搭设，按照均匀受力计算稳定性。

稳定性计算考虑风荷载，按立杆变截面处和架体底部不同高度分别计算风荷载标准值。风荷载标准值按照以下公式计算 Wk=0.7μz·μs·ω0

其中 ω0 -- 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用：ω0=0.4kN/m2；

    μz -- 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：μz= 0.74，0.74；

    μs -- 风荷载体型系数：取值为0.214；

经计算得到，立杆变截面处和架体底部风荷载标准值分别为:

   Wk1=0.7 ×0.4×0.74×0.214=0.044kN/m2；

   Wk2=0.7 ×0.4×0.74×0.214=0.044kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 分别为:

   Mw1=0.85 ×1.4Wk1Lah2/10=0.85 ×1.4×0.044×1.5×1.82/10=0.026kN·m；

   Mw2=0.85 ×1.4Wk2Lah2/10=0.85 ×1.4×0.044×1.5×1.82/10=0.026kN·m；

1. 主立杆变截面上部单立杆稳定性计算。

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式σ=N/(φA) + MW/W ≤ [f]

立杆的轴心压力设计值 ：N=Nd=10.3kN；

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式σ=N/(φA)≤ [f]

立杆的轴心压力设计值 ：N=N'd= 11.309kN；

计算立杆的截面回转半径 ：i=1.59 cm；

计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： k=1.155 ；

计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得 ：μ=1.5 ；

计算长度 ,由公式 l0=kuh 确定：l0=3.118 m；

长细比: L0/i=196 ；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：φ= 0.188

立杆净截面面积 ： A=4.24 cm2；

立杆净截面模量(抵抗矩) ：W=4.49 cm3；

钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205N/mm2；

考虑风荷载时σ=103.04/(0.188×424)+254.058/4490=135.73N/mm2；

立杆稳定性计算 σ=135.73N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！

不考虑风荷载时σ=11309.04/(0.188×424)=141.874N/mm2；

立杆稳定性计算 σ=141.874N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！

2. 架体底部立杆稳定性计算。

考虑风荷载时,双立杆的稳定性计算公式σ=N/(φA) + MW/W ≤ [f]

立杆的轴心压力设计值 ：N=[1.2×(NGD+ NGS)+0.85×1.4×NQ]/2=11.399kN；

不考虑风荷载时,双立杆的稳定性计算公式σ=N/(φA)≤ [f]

立杆的轴心压力设计值 ：N=[1.2×(NGD+ NGS)+ 1.4×NQ]/2=11.872kN；

计算立杆的截面回转半径 ：i=1.59 cm；

计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： k=1.155 ；

计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得 ：μ=1.5 ；

计算长度 ,由公式 l0=kuh 确定：l0=3.118 m；

长细比: L0/i=196 ；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：φ= 0.188

立杆净截面面积 ： A=4.24 cm2；

立杆净截面模量(抵抗矩) ：W=4.49 cm3；

钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205N/mm2；

考虑风荷载时σ=11399.04/(0.188×424)+254.058/4490=148.714N/mm2；

立杆稳定性计算 σ=148.714N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！

不考虑风荷载时σ=11871.54/(0.188×424)=148.93N/mm2；

立杆稳定性计算 σ=148.93N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！

七、连墙件的稳定性计算

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：Nl=Nlw + N0

连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz＝0.92，μs＝0.214，ω0＝0.4，

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7 ×0.92×0.214×0.4=0.055kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw=10.8 m2；

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), N0= 5.000kN；

风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算：

Nlw=1.4×Wk×Aw=0.834kN；

连墙件的轴向力设计值 Nl=Nlw + N0= 5.834kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：Nf=φ·A·[f]

其中 φ -- 轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比 l/i=250/15.9的结果查表得到 φ=0.958，l为内排架距离墙的长度；

    A=4.24 cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为 Nf=0.958×4.24×10-4×205×103=83.269kN；

Nl=5.834 < Nf=83.269,连墙件的设计计算满足要求！

连墙件采用预埋扁铁连接；

八、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 

p ≤ fg 

地基承载力设计值:

fg=fgk×kc=115 kPa； 

其中，地基承载力标准值：fgk= 115 kPa ；

脚手架地基承载力调整系数：kc=1 ； 

立杆基础底面的平均压力：p=N/A =113.99 kPa ；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：N=1.2×(NGD+NGS)+0.85×1.4×NQ=1.2×(4.174+10.362)+0.85×1.4×4.5=22.798kN；

基础底面面积 ：A=0.2 m2 。

p=113.99kPa ≤ fg=115 kPa 。地基承载力满足要求！

九、搭设要求

特殊要求：

1， 该工程地基为回石粉，回填石粉应夯实到所要求的密度，还需采用在地面上沿垂直于墙面的方向浇筑10cm厚的混凝土；脚手架周边还需应有排水沟。

2，立杆不能直接置于地面上，而是垫以厚度不小于50mm的垫木或垫板。

3, 底座、垫板均应准确地放在定位线上；垫板宜采用不少于2跨、厚度不小于50mm的木垫板，也可采用槽钢。

4，立杆的纵距为 1.50米，立杆的横距为o.9米，大小横杆的步距为1.50米，连墙体为三步三跨，竖向间距 3.60 米，水平间距3米，采用预埋连接件；

5，施工载荷控制在3.000 kN/m2以内。

一般要求：

1，脚手架底层满铺一层固定的脚手板，作业层满铺脚手板，自作业层往下计，可每隔12m满铺一层脚手板。

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。两根相邻立杆的接头不得设置在同一步距内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm，各接头的中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。顶层顶步立杆如采用搭接接长，其搭接长度不应小于1000mm,并采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至杆端距离不应小于10mm.

3，主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm,靠墙一端的横向水平伸出长度不应大于500mm.

4，脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵、横向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。当立杆基础不在同一水平面上时，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1m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm.

5，架体转角处宜设置横向斜撑.

十、脚手架检查与验收

（见附表）

十一、脚手架拆除

1、脚手架经单位工程负责人检查验证并确认不再需要时，方可拆除。拆除前，应对脚手架进行全面检查并清除脚手架上的材料、工具和杂物。

2、拆除脚手架时，周围应设围拦或警戒标志，并设专人看管，禁止入内。

3、脚手架的拆除应由上而下，从一端向另一端，逐层进行，一步一清，严禁上下同时作业。同一层的构配件和加固杆件应按先上后下，先外后里的顺序进行。除安全网、栏杆应站在本层拆除外，其余各部分必须站在下层拆上层。拆除纵向水平杆、剪刀撑时，应先拆中间扣，再拆两头扣，由中间操作人往下顺杆子，最后拆除连墙件。严禁先将连墙件整层拆除后再拆除脚手架。

4、分段拆除脚手架所形成的高差不应大于两步，如高差大于两步，应增设连墙件加固；当脚手架采用分立面拆除时，对不拆除的脚手架两端，应按规定设置连墙件、横向斜撑等加固杆件进行加固。

5、当脚手架拆至下部最后一根长立杆的高度（约6.5m）时，应先在适当位置搭设临时抛撑加固后，再拆除连墙件。

6、拆除过程中，严禁使用榔头等硬物击打、撬、挖、拆下的脚手杆、脚手板、钢管、扣件、钢丝绳等材料，应向下传递或用垂直运输机械吊运至地面，严禁抛掷。

7、脚手架应设置足够牢固的连墙点，依靠建筑结构的整体刚度加强整片脚手架的稳定性。

8、部分单体结构层高较高，外脚手架需在层高范围内搭设几步才能到达上一楼层，要求中间的几步内侧也要设置好防护栏杆。脚手板要铺满、铺平、不得有探头板，钢脚手架板必须与小横杆绑住，作业层的外侧面应设档脚板。

9、对于洞口临边所作的防护，严禁操作人员任意拆除或变更安全防护设施，若施工中必须拆除时，须经工地技术负责人批准后，方可拆除或变更。楼面上的所有施工洞口应及时覆盖或采取予留钢筋网的措施以防人身坠落，严禁移动盖板或未经允许切断予留钢筋网。施工完毕，应立即恢复，不得留有后患。