门式钢管脚手架设计计算

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工为例，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：48.1m15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μz=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。

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=6mL1=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脚下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1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

∑NQik=Qik·b·L=2×1.22×1.83=4.465kN

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=1.0φφ=1.0风荷载标准值

Wk=0.7μz·μs·W0=0.7×1.0×1.23×0.45=0.387kN/m2

作用于脚手架计算单位的风线荷载标准值

qk=Wk·L=0.387×1.83=0.0708kN/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∑NQik

=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（∑NQiK+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42×2.5mm，A1=310mm2

h0=1930mm，I0=6.08×104mm4

门架加强杆钢管为26.8×2.5mm

I1=1.42×104mm4h1=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=0.294

一榀门架的稳定承载设计值：

Nd=φ·A·f=0.294×310×2×205×10-3

=37.267Kn＞N=30.216kN

满足要求。

1——门架；2——交叉支撑；3——脚手板；4——连接棒；5——锁臂；6——水平架；7——水平加固杆；8——剪刀撑；9——扫地杆；10——封口杆；11——底座；12——连墙杆

图1门式钢管脚手架

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=1.4wk·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（Nc）=Nw+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

Nt=9.5kN＜Nv40kN满足要求

2.2.4连墙件本体强度计算查表惯性半径i=d/4=16/4=4

L=400mm其长细比λ=L/i=400/4=100查表知φ′=0.588

∴γ=Nc/（φ·A）=9.5×103/[0.588×（π×162）/4]=80.4N＜0.85f=174N/mm2

满足要求。

图2连墙件与墙体连接采用膨胀螺栓的做法

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200mm垫板，底座安放要准确稳固。

3.4脚手架整体搭设完、稳固后，再进行设置密目网全封闭施工。

1——连接钢管；2——门架；3——连墙件；

图3转角处脚手架连接

（王维群白波）