扣件式鋼管腳手架支架計(jì)算書一、概述本工程操作平臺(tái)采用雙排扣件式鋼管腳手架，支架主要用于施工人員作業(yè)、材料堆放及設(shè)備安置，是保障高空作業(yè)安全的核心臨時(shí)結(jié)構(gòu)。腳手架選用Φ48.3×3.6mm高頻焊接鋼管，按標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)布設(shè)：立桿步距1.5m、橫距1.05m、縱距1.5m，豎向最大搭設(shè)高度5.86m，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，能滿足施工荷載及安全防護(hù)需求。支架工作平臺(tái)采用雙層滿鋪竹串片腳手板（規(guī)格300cm×30cm×5cm），腳手板搭接鋪設(shè)，搭接長(zhǎng)度≥200mm，伸出橫向水平桿長(zhǎng)度≥100mm，端部探頭長(zhǎng)度≥150mm，兩端用鐵絲牢固固定在橫桿上，防止滑動(dòng)移位。腳手架外圍全封閉掛設(shè)密目式安全立網(wǎng)，網(wǎng)目密度≥2000目/100cm2，確保作業(yè)人員安全防護(hù)無(wú)死角。本計(jì)算書嚴(yán)格依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)腳手架的縱向/橫向水平桿強(qiáng)度、扣件抗滑性能、立桿穩(wěn)定性及地基承載力進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)算，驗(yàn)證支架在設(shè)計(jì)工況下的安全可靠性，為施工提供科學(xué)依據(jù)。二、設(shè)計(jì)依據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DB33/T1136-2017）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50017-2017）《建筑施工腳手架安全技術(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB51210-2016）本工程施工組織設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件三、腳手架結(jié)構(gòu)布置與材料特性3.1結(jié)構(gòu)布置參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)值備注鋼管規(guī)格Φ48.3×3.6mm高頻焊接鋼管立桿縱距（la）1.5m沿腳手架長(zhǎng)度方向立桿橫距（lb）1.05m雙排立桿間距立桿步距（h）1.5m水平桿豎向間距最大搭設(shè)高度5.86m從地基頂面至操作平臺(tái)頂面腳手板類型竹串片腳手板規(guī)格300cm×30cm×5cm，雙層滿鋪安全防護(hù)密目式安全立網(wǎng)全封閉掛設(shè)連墻件設(shè)置按規(guī)范要求增強(qiáng)整體穩(wěn)定性3.2材料力學(xué)特性3.2.1鋼管截面幾何特性外徑d（mm）壁厚t（mm）截面積A（cm2）慣性矩I（cm?）截面模量W（cm3）回轉(zhuǎn)半徑i（cm）每米質(zhì)量（kg/m）48.33.65.0612.715.261.593.973.2.2鋼材力學(xué)性能抗拉、抗壓及抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=205N/mm2（Q235鋼）彈性模量E=2.06×10?N/mm2泊松比μ=0.33.2.3構(gòu)配件性能參數(shù)竹串片腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值：0.35kN/㎡欄桿與擋腳板自重標(biāo)準(zhǔn)值：0.16kN/m（沿腳手架縱向）密目式安全立網(wǎng)自重標(biāo)準(zhǔn)值：0.01kN/㎡旋轉(zhuǎn)扣件自重標(biāo)準(zhǔn)值：0.018kN/個(gè)直角扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)值Rc=8.0kN/個(gè)四、荷載計(jì)算與組合4.1荷載分類與取值4.1.1永久荷載（恒載）架體結(jié)構(gòu)自重：包括立桿、縱橫向水平桿、剪刀撐、扣件等自重，雙排腳手架立桿每米結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值gk=0.1444kN/m。構(gòu)配件自重：雙層竹串片腳手板：0.35kN/㎡×2層=0.70kN/㎡欄桿與擋腳板：0.16kN/m（沿縱向布置）密目式安全立網(wǎng)：0.01kN/㎡（按腳手架側(cè)面積計(jì)算）扣件：按實(shí)際布設(shè)數(shù)量計(jì)算，平均每步距約0.05kN4.1.2可變荷載（活載）施工荷載：操作平臺(tái)為1層作業(yè)面，施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值取3kN/㎡（含作業(yè)人員、器具及材料自重）。風(fēng)荷載：按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》計(jì)算，基本風(fēng)壓w?=0.3kN/㎡（重現(xiàn)期10年），風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz=1.0（搭設(shè)高度約8m），腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)μs=0.8，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下：wk=0.7×μz×μs×w?=0.7×1.0×0.8×0.3=0.168kN/㎡4.2荷載效應(yīng)組合根據(jù)規(guī)范要求，不同計(jì)算項(xiàng)目采用對(duì)應(yīng)的荷載組合，具體如下表：計(jì)算項(xiàng)目荷載效應(yīng)組合備注縱向、橫向水平桿強(qiáng)度與變形永久荷載+施工荷載不考慮風(fēng)荷載影響立桿地基承載力①永久荷載+施工荷載<br/>②永久荷載+0.9(施工荷載+風(fēng)荷載)取最不利組合立桿穩(wěn)定性①永久荷載+可變荷載(不含風(fēng)荷載)<br/>②永久荷載+0.9(可變荷載+風(fēng)荷載)雙重組合驗(yàn)證連墻件承載力與穩(wěn)定風(fēng)荷載+3.0kN雙排腳手架專用組合五、詳細(xì)計(jì)算過(guò)程5.1縱向、橫向水平桿計(jì)算縱向、橫向水平桿為受彎構(gòu)件，需驗(yàn)算其抗彎強(qiáng)度和撓度，計(jì)算遵循簡(jiǎn)支梁或連續(xù)梁受力模型，公式如下：抗彎強(qiáng)度：σ=M/W≤f撓度：v≤[v]（規(guī)范允許撓度為跨度的1/150）式中：σ為彎曲正應(yīng)力（N/mm2），M為彎矩設(shè)計(jì)值（N·mm），W為截面模量（mm3），f為鋼材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（205N/mm2），v為計(jì)算撓度（mm），[v]為允許撓度（mm）。彎矩設(shè)計(jì)值M=1.2MGk+1.4MQk，其中MGk為永久荷載產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值，MQk為可變荷載產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值。5.1.1橫向水平桿計(jì)算（簡(jiǎn)支梁模型）荷載計(jì)算：永久荷載設(shè)計(jì)值q?=1.2×（0.35×2×1.5）=1.26kN/m（雙層腳手板自重）施工荷載設(shè)計(jì)值q?=1.4×（3×1.5）=6.30kN/m總荷載設(shè)計(jì)值q=q?+q?=1.26+6.30=7.56kN/m永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值q?=0.35×2×1.5=1.05kN/m（用于撓度驗(yàn)算）受力分析：橫向水平桿跨度L=lb=1050mm，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，最大彎矩發(fā)生在跨中。彎矩設(shè)計(jì)值M=qL2/8=7.56×1.052/8≈1.05kN·m=1.05×10?N·mm截面模量W=5.26cm3=5260mm3抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：σ=M/W=1.05×10?/5260≈199.6N/mm2＜f=205N/mm2，滿足要求。撓度驗(yàn)算：簡(jiǎn)支梁撓度公式v=5q?L?/（384EI）式中：E=2.06×10?N/mm2，I=12.71cm?=127100mm?v=5×1.05×1050?/（384×2.06×10?×127100）≈6.8mm允許撓度[v]=1050/150=7mm，v=6.8mm＜[v]，滿足要求。5.1.2縱向水平桿計(jì)算（三跨連續(xù)梁模型）荷載計(jì)算：縱向水平桿承受橫向水平桿傳遞的集中荷載，等效為均布荷載：永久荷載設(shè)計(jì)值q?=1.2×（0.35×2×1.05÷2）=0.441kN/m施工荷載設(shè)計(jì)值q?=1.4×（3×1.05÷2）=2.205kN/m總荷載設(shè)計(jì)值q=q?+q?=0.441+2.205=2.646kN/m永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值q?=0.35×2×1.05÷2=0.3675kN/m（用于撓度驗(yàn)算）受力分析：縱向水平桿跨度L=la=1500mm，按三跨連續(xù)梁計(jì)算，跨中最大彎矩系數(shù)KM=0.080。彎矩設(shè)計(jì)值M=KM×qL2=0.080×2.646×1.52≈0.476kN·m=4.76×10?N·mm截面模量W=5260mm3抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：σ=M/W=4.76×10?/5260≈90.5N/mm2＜f=205N/mm2，滿足要求。撓度驗(yàn)算：三跨連續(xù)梁撓度公式v=0.677q?L?/（100EI）v=0.677×0.3675×1500?/（100×2.06×10?×127100）≈4.2mm允許撓度[v]=1500/150=10mm，v=4.2mm＜[v]，滿足要求。5.2連接扣件抗滑計(jì)算扣件作為水平桿與立桿的連接節(jié)點(diǎn)，需驗(yàn)算其抗滑承載力，確保荷載有效傳遞，計(jì)算公式：R≤Rc，其中R為扣件承受的豎向荷載設(shè)計(jì)值，Rc=8.0kN（直角扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)值）。以縱向水平桿與立桿連接的扣件為例：縱向水平桿傳遞的荷載設(shè)計(jì)值R=（縱向水平桿總荷載×跨度）/2=（2.646×1.5）/2≈1.98kNR=1.98kN＜Rc=8.0kN，扣件抗滑承載力滿足要求。同理，橫向水平桿與立桿連接的扣件承受荷載約為3.94kN，同樣小于8.0kN，所有連接扣件抗滑性能均符合規(guī)范要求。5.3立桿穩(wěn)定性計(jì)算立桿為軸心受壓構(gòu)件，需考慮風(fēng)荷載產(chǎn)生的附加彎矩，穩(wěn)定性計(jì)算公式如下：不組合風(fēng)荷載：N/（φA）≤f組合風(fēng)荷載：N/（φA）+Mw/W≤f式中：N為立桿軸向力設(shè)計(jì)值（N），φ為軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，A為立桿截面面積（mm2），Mw為風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值（N·mm）。5.3.1立桿計(jì)算長(zhǎng)度與穩(wěn)定系數(shù)立桿計(jì)算長(zhǎng)度l?=k×u×h，其中k=1.155（計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)），u=1.5（單桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)），h=1.5m（步距）l?=1.155×1.5×1.5=2.60m長(zhǎng)細(xì)比λ=l?/i=2600/15.9≈163.5（i=15.9mm為回轉(zhuǎn)半徑）查《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》附錄C，λ=163.5對(duì)應(yīng)穩(wěn)定系數(shù)φ=0.2655.3.2立桿軸向力設(shè)計(jì)值計(jì)算不組合風(fēng)荷載：架體結(jié)構(gòu)自重NG1k=0.36kN/步×4步=1.44kN（5.86m約4步）構(gòu)配件自重NG2k=（0.35×2×1.5×1.05）+（0.16×1.5）+（0.01×1.5×5.86）=1.10+0.24+0.09=1.43kN施工荷載NQk=3×1.5×1.05/2=2.36kN軸向力設(shè)計(jì)值N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4NQk=1.2×（1.44+1.43）+1.4×2.36≈7.58kN組合風(fēng)荷載：軸向力設(shè)計(jì)值N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4NQk=1.2×2.87+0.9×1.4×2.36≈6.98kN風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×（wk×la×h2/10）=0.9×1.4×（0.168×1.5×1.52/10）≈0.09kN·m=9×10?N·mm5.3.3穩(wěn)定性驗(yàn)算不組合風(fēng)荷載：σ=N/（φA）=7580/（0.265×506）≈56.5N/mm2＜f=205N/mm2，滿足要求。組合風(fēng)荷載：σ=N/（φA）+Mw/W=6980/（0.265×506）+9×10?/5260≈52.1+17.1≈69.2N/mm2＜f=205N/mm2，滿足要求。5.4立桿地基承載力計(jì)算地基承載力需保證立桿傳遞的荷載不超過(guò)地基承載能力，計(jì)算公式：pk≤fg，其中pk為地基平均壓力標(biāo)準(zhǔn)值，fg為地基承載力特征值。軸向力標(biāo)準(zhǔn)值：Nk=NG1k+NG2k+NQk=1.44+1.43+2.36=5.23kN基礎(chǔ)底面面積：立桿基礎(chǔ)采用C15混凝土墊層，尺寸為300mm×200mm（長(zhǎng)×寬），基礎(chǔ)底面面積A=0.3×0.2=0.06㎡地基平均壓力：pk=Nk/A=5.23/0.06≈87.2kPa地基承載力驗(yàn)證：假設(shè)地基為壓實(shí)填土，地基承載力特征值fg≥100kPa（實(shí)際需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察確定），pk=87.2kPa＜fg=100kPa，地基承載力滿足要求。若現(xiàn)場(chǎng)地基承載力不足，可采取增大基礎(chǔ)面積、鋪設(shè)鋼板或換填壓實(shí)等措施，確保地基穩(wěn)定。六、腳手架構(gòu)造要求與安全措施6.1構(gòu)造要求立桿設(shè)置：立桿垂直偏差不得大于架高的1/500，且不得大于50mm；立桿接長(zhǎng)必須采用對(duì)接扣件，對(duì)接扣件交錯(cuò)布置，相鄰立桿接頭不得在同步內(nèi)，同步內(nèi)隔一根立桿的兩個(gè)相隔接頭在高度方向錯(cuò)開距離≥500mm。水平桿設(shè)置：縱向水平桿應(yīng)設(shè)置在立桿內(nèi)側(cè)，長(zhǎng)度≥3跨；橫向水平桿間距≤1.5m，外伸長(zhǎng)度≥100mm，靠墻一側(cè)外伸長(zhǎng)度≤50mm。剪刀撐設(shè)置：腳手架外側(cè)立面滿設(shè)剪刀撐，剪刀撐與地面夾角為45°60°，每道剪刀撐跨越立桿根數(shù)為35根，間距≤6跨；剪刀撐斜桿與立桿、水平桿采用旋轉(zhuǎn)扣件連接，扣件中心線至主節(jié)點(diǎn)距離≤150mm。連墻件設(shè)置：連墻件采用剛性連接，水平間距≤3la（4.5m），豎向間距≤3h（4.5m）；連墻件應(yīng)靠近主節(jié)點(diǎn)設(shè)置，偏離主節(jié)點(diǎn)距離≤300mm。腳手板鋪設(shè)：雙層腳手板滿鋪、鋪穩(wěn)，搭接長(zhǎng)度≥200mm，端部用鐵絲固定在橫桿上，不得出現(xiàn)探頭板、空隙板。安全防護(hù)：腳手架外側(cè)掛設(shè)密目式安全立網(wǎng)，網(wǎng)片與架體綁扎牢固；操作層設(shè)置1.2m高欄桿和18cm高擋腳板，欄桿立柱間距≤1.5m。6.2安全措施材料驗(yàn)收：鋼管、扣件、腳手板等構(gòu)配件進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，鋼管無(wú)裂紋、嚴(yán)重銹蝕、彎曲變形，扣件無(wú)裂縫、滑絲，腳手板無(wú)腐朽、破損，不合格材料嚴(yán)禁使用。搭設(shè)要求：腳手架搭設(shè)必須由持證上崗的架子工操作，搭設(shè)前進(jìn)行技術(shù)交底；搭設(shè)過(guò)程中設(shè)置臨時(shí)支撐，確保架體穩(wěn)定，分步驗(yàn)收合格后方可繼續(xù)搭設(shè)。荷載控制：嚴(yán)格控制施工荷載，不得超過(guò)3kN/㎡，材料堆放均勻，避免集中荷載；嚴(yán)禁在腳手架上懸掛重物、纜風(fēng)繩等。檢查維護(hù)：腳手架搭設(shè)完成后進(jìn)行全面驗(yàn)收，合格后方可使用；使用期間定期檢查，重點(diǎn)檢查立桿沉降、扣件松動(dòng)、腳手板破損等情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改。拆除要求：腳手架拆除按“自上而下、先搭后拆、后搭先拆”的原則進(jìn)行，拆除過(guò)程中設(shè)置警戒區(qū)域，嚴(yán)禁拋擲構(gòu)配件；拆除的鋼管、扣件等分類堆放，及時(shí)清運(yùn)。七、計(jì)算結(jié)論通過(guò)對(duì)扣件式鋼管腳手架的縱向/橫向水平桿強(qiáng)度與撓度、扣件抗滑性能、立桿穩(wěn)定性及地基承載力的系統(tǒng)驗(yàn)算，得出以下結(jié)論：縱向、橫向水平桿的抗彎強(qiáng)度分別為90.5N/mm2和199.6N/mm2，均小于鋼材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值205N/mm2；