扣件式钢管脚手架外架荷载计算与设计指标

扣件式钢管脚手架外架荷载计算与设计指标

一、荷载与荷载效应组合

1、永久荷载

作用于脚手架的恒载分为脚手架结构自重和构、配件自重。

（1）、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。参照国家规范的要求，一个柱距范围内每米高的单、双排脚手架的结构自重按下列公式计算：

a、单排架的立柱，纵向、横向水平杆及扣件重：

                            （1.1）

b、双排架的立柱，纵向、横向水平杆及扣件重：

            （1.2）

c、剪刀撑的杆件及扣件重：

    （1.3）

式中—— 脚手架的柱距（纵距）（）； 

—— 脚手架的步距（）；

—— 钢管单位长度自重（）；

—— 1个直角扣件自重（）；

—— 1个对接扣件自重（）；

—— 1个旋转扣件自重（）；

—— 剪刀撑的竖向尺寸（）；

—— 剪刀撑的横向尺寸（）；

—— 剪刀撑斜杆的倾角。

表1.1                             钢管及扣件自重

钢管（）		扣件（/个）
Φ48×3.5	Φ51×3.0	直角扣件	对接扣件	旋转扣件
0.0384	0.0355	0.0135	0.0185	0.0145

考虑到计算的方便性，对于双排脚手架的自重可以参照规范附录表A，根据步距、纵距计算扣件式钢管脚手架每米立杆承受的结构自重标准值，而不必再分别计算每个构件的自重再进行叠加。

（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。

表1.2                        脚手板自重标准值

类别	标准值（）
冲压钢脚手板 竹串片脚手板 木脚手板	0.3 0.35 0.35

表1.3                    栏杆、挡脚板自重标准值

类别	标准值（）
栏杆、冲压钢脚手板 栏杆、竹串片脚手板 栏杆、木脚手板	0.11 0.14 0.14

  脚手架上吊挂的安全设施（安全网、苇席、竹笆及帆布等）的荷载应按实际情况采用。

2、可变荷载

    可变荷载可分为施工荷载和风荷载。

（1）、施工荷载包括作业层上的人员、器具和材料的自重。

表1.4                     施工均布活荷载标准值

类别	标准值（）
装修脚手架 结构脚手架	2 3

（2）、风荷载

    在水平风荷载作用下，双排脚手架的力传递过程是：外排立杆受风压作用后，通过水平横杆，将力传递至内排的立杆和纵向水平杆，再通过连墙件传到建筑物上。荷载效应为弯矩，最终支点为连墙件。要想准确计算出作用于脚手架的风荷载效应，几乎是不可能的，即使要很近似地计算出作用于脚手架的风荷载效应，也必须通过大型风洞实验研究，并经过复杂的弹性理论分析。因此，规范只给出了半经验的风荷载计算方法。

作用于脚手架上的水平风荷载标准值按下式计算：

                                （1.4）

式中—— 基本风压()，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)附录表D.4的规定采用： 

—— 风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)附录表7.2.1的规定采用；

—— 风荷载体型系数。

表1.5                           脚手架风荷载体型系数

背靠建筑物的状况		全封闭墙	敞开、框架和开洞墙
脚手架状况	全封闭、半封闭	1.0	1.3
	敞开

其中为挡风系数，，为挡风面积，为迎风面积。

对于敞开式脚手架可视为桁架，值按下列公式计算：

单排脚手架： 

    双排脚手架： 

式中—— 系数；

—— 挡风系数，可以参考以下计算：

式中——钢管直径（）。

密目式安全网全封闭脚手架的挡风系数应该由密目安全网挡风系数和敞开式脚手架的挡风系数两部分组成。《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）条文说明指出：立网应该使用密目式安全网，其标准为每的面积上，有2000以上的网目。即每密目式安全网的网目目数目。

密目安全网挡风系数为(按照计算)，其中为每目孔隙的面积。

敞开式脚手架的挡风系数为，其中为一步一纵距内钢管的总挡风面积。

密目式安全网全封闭脚手架的挡风系数为，此计算中挡风面积考虑扣除密目式安全网在一步一纵距内与脚手架钢管重叠的面积。

图1.3 脚手架的挡风系数取值参考表

3、荷载效应组合

表1.6                           荷载效应组合表

计算项目		荷载效应组合
纵向、横向水平杆强度与变形，扣件抗滑移		永久荷载＋施工均布活荷载
脚手架立杆稳定	敞开式	永久荷载＋施工均布活荷载
	全封闭、半封闭式	永久荷载＋0.85（施工均布活荷载＋风荷载）
连墙件承载力		单排架：风荷载＋3.0 双排架：风荷载＋5.0

二、材料基本设计参数

表1.7                                钢管截面特性表

外   径

	壁厚	截面积	惯性矩	截面模量	回转半径	每米长质量
48 51	3.5 3.0	4. 4.52	12.19 13.08	5.08 5.13	1.58 1.70	3.84 3.55

 

表1.8                    钢材的强度设计值与弹性模量

Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值	205
弹性模量	2.06×105

表1.9                      扣件、底座的承载力设计值

项目	承载力设计值
对接扣件（抗滑）	3.20
直角扣件、旋转扣件（抗滑）	8.00
底座（抗压）	40.00

表1.10                    每长角焊缝承载力设计值

焊角尺寸	3	4	5	6	8	10
Q235钢、E43型焊条	2.5	3.5	4.5	5.0	7.0	8.5

表1.11               一个C级（普通粗制）螺栓的承载力设计值

螺栓直径

	抗拉	抗剪	承压
			承压板厚度
			4	5	6	8
12 14 16 18 20	10.5 14.0 19.0 23.5 30.0	10.5 14.5 18.5 24.0 29.5	10.5 12.0 14.0 16.0 17.0	13.0 15.5 17.5 20.0 22.0	16.0 21.5 22.0 23.5 26.0	21.0 24.5 28.0 31.5 35.0

表1.12                       受弯构件的容许挠度

构件类别	容许挠度
脚手板，纵向、横向水平杆	及
悬挑受弯杆件

表1.13                       受压、受拉构件的容许长细比

构件类别		容许长细比[λ]
立杆	双排架	210
	单排架	230
横向斜撑、剪刀撑中的压杆		250
拉杆		350