支架设计

目前所有的脚手架规范都是按照步距和伸出量 换算计算长度，利用节间稳定欧拉公式来算整体稳 定，思路出了问题，高支架风险很大。
满堂支架选型表的应用
一般来说推荐使用碗扣和盘扣式脚手架，这两类支架搭设 出来的满堂支架垂直度比扣件式的好，节间距也比较标准；
扣件式支架、门式支架、轮扣支架不建议选用作为满堂支 架，重型门架可作为满堂支架，但缺少相应规范；
--塑性材料
屈服准则
第四强度理论 形状改变比能理论
最大形状改变比能达到极限值
--见下式 塑性材料
注：第三强度偏安全，适合工业设计、化工设计； 第四强度偏实际经济，适合钢结构设计。
a、材料强度取值范围：
牌号
钢材的强度设计值（N/mm2）
钢材
抗拉、抗剪和抗
厚度或直径（mm）
弯f
抗剪fv
端面承压（刨平顶紧） fce
概率极限状态法 判断准则
理论 类型
破坏 原因
屈服 条件
强度理论
断裂准则
第一强度理论
第二强度理论
最大拉应力理
最大伸长线应变理论
第三强度理论 最大切应力理论
最大拉应力 最大线变形达到简单拉 最大切应力达
达到极限值 伸时的破坏伸长应变值
到极限值
---
---
断裂 条件
强度 条件
适用 范围
少数脆性材 料
少数脆性材料的某些应 力状态
设计准则 构件在荷载作用下产生的最大工作应力或强度理论 对于规定的极限状态，荷载引起的荷结构内力大于结构承
的相当应力不得超过材料的容许应力。
载力的概率（失效概率）不应超过规定限值
判断准则
见下图
系数 特点 备注
单一笼统的安全系数K，经验所得
1.简洁实用，K值逐渐减小； 2.对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继 续承载的能力，设计偏于保守； 3.用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是 经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安 全度就高； 4. K可能还包含了对其它因素的考虑，但其形式不 便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。
梁式支架选型表
梁式支架选型表的应用
• 梁式支架选型表仅仅从支架跨径考虑，不同的荷载下，根据计算结果调整纵 梁数量和横向间距布置；
• 风险等级低的支架并不能完全避免支架侧向整体失稳（或者侧向倾覆），这 与荷载的集度、支架平面联系刚度和间距有关，需在设计时通过构造保证；
• 一般情况下贝雷支架小于12m的跨度，侧向整体失稳的安全系数是够的； • 梁式支架的支点位置相当重要，尽量布置在支架的强节点上，相对来说贝雷
油漆
油漆
热浸镀锌
受力方式
偏心摩擦受力、轴心受力
轴心受力
轴心受力
可靠性
构整架 体任 稳意 定性性及、可节靠点性差差异。性明显，定型杆件，具有架构的严格性，稳定性及可靠性尚好。
市场产品质量
差
较差
较好
轴心受力
定型构件，塔式结构，构架严格， 具有极强的自稳定性，安全性可靠 性很好。
很好
灵活性
构架形式和尺寸灵活
作用类别
永久作用效应分项系数
对结构的承载能力不利 对结构的承载能力有利时 时
混凝土和圬工结构重力
1.2
1
钢结构重力
1.1或1.2
预加力
1.2
1
土的重力
1.2
1
混凝土的wk.baidu.com缩及徐变作用
1
1
土侧压力
1.4
1
水的浮力
1
1
基础变 混凝土和圬工结构
0.5
0.5
位作用
钢结构
1
1
摘自《公路桥涵设计通用规范》JDG/D60-2015 ,Page20 表4.1.5-2。
脚手架设计流程
• 1、荷载分区，分别计算翼板、腹板、底板的荷载 集度；
• 2、根据支架高度选择支架型式，查Pcr曲线表对应 高度的临界荷载；
• 3、根据荷载布置立杆纵横距a、b和横杆步距l； • 4、按照规范计算一遍。
结构的构型设计范例（挂篮）
构型的重要性
• 支架设计的第一步就是结构选型，根据现 场的资源、施工环境等约束条件选择合适 的结构类型；
2、结构的构型设计范例（塔架）
塔架设计： 采用闭口截面，增加压 杆的回转半径i； 塔架整体高度小于250i （i为立柱回转半径）； 立柱节间距离小于40i； 横杆小于80i（横杆回转 半径）； 斜杆小于120i（斜杆回 转半径）；
2、结构的构型设计范例（顶推引导梁）
引导梁跨 度大于2/3 跨径； 引导梁刚 度I大于1/3 主梁I。
可变作用取值及系数
荷载类型
风荷载 雪荷载 温度作用 混凝土荷载 施工荷载 人群荷载 车辆荷载
计算式 基本值
S=ρgh T=α*（t1-t0)
P=ρgh ≥4KPa 3.5KPa
--
分项系数
1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4
1.4
组合值 系数
0.6
0.7 0.6 0.7 0.7 0.7 0.7
2、结构的构型设计范例（主梁）
主梁高度大于跨 径的1/12~1/8； 主梁节点在强节 点上； 增加主梁之间的 水平横向联系；
2、结构的构型设计范例（矩形围堰）
矩形围堰壁厚大于1/4围堰支撑 间距； 斜撑角度45~60度最优，必须采 用双角钢和四角钢组合； 加劲柱4~5个V设置一道； 竖向加劲肋小于35倍板厚； 内外壁板厚度一致，加劲设计 一致； 超过16m水头，采用封仓砼更 经济； 环撑间距按照等强支撑设计；
桥梁结构支架设计
——构型、稳定、细部分析与软件计算
引言：支架的应用范围和重要性
• 支架作为桥梁施工常用措施，运用范围广，常见于现浇箱梁 施工、挂篮零号块、边跨现浇段、塔柱横梁、钢箱梁滑移轨 道、栈桥、钻孔平台等部位；
• 支架作为常用结构，其结构安全尤为重要，每年因为支架垮 塌造成的群死群伤事件屡见不鲜，做好支架的设计和施工质 量管控工作是桥梁技术人员必须掌握的基本技能；
风险性低和中的，优先推荐使用碗扣和盘扣；风险性高的 优先推荐T60塔架或者博远的60*3.2mm盘扣支架；
控制脚手架设计的主要是腹板区荷载，应采取加密立杆纵 横间距，缩短步距的方式提高单杆稳定承载能力，加密立杆和 缩短步距的范围应该超出腹板每侧3排。
满堂支架设计参考规范目录
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 √ 《砼结构设计规范》GB50010-2010 √ 《钢结构设计规范》GB50017-2003 √ 《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013 √ 《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011 × 《建筑施工承插型盘扣件钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010 √ 《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2010 × 《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2008√ 轮扣钢管脚手架，规范暂无；× 重型门式支架；规范暂无；× T60塔架，（欧标）预计是逐步推广产品，湖北省出来一个地方标准 （征求意见稿） √
桥梁结构支架设计
• 1、支架类型及适用性； • 2、结构的构型设计范例； • 3、支架荷载设计及相应规范； • 4、支架的强度与刚度设计； • 5、支架的稳定性定性与定量分析； • 6、悬浇箱梁零号块抗倾覆计算； • 7、支架预埋件设计； • 8、支架设计的一些习题。
1、支架类型及适用性
常用满堂脚手架
≤16
215
125
Q235钢
>16～40 >40～60
• 支架结构形式多样，每种结构形式需要考虑的计算细节不同 ，把握支架结构选型、强度刚度分析、稳定性分析、细节计 算分析是保障支架设计安全的重要因素，缺一不可；
• 支架的优化设计对项目的施工成本是至关重要的因素，自上 而下设计，采用标准化的工艺、材料、可周转使用是确保经 济性的重要手段。
支架设计需考虑的因素
的强节点在立杆上；万能杆件的强节点在N3和N5杆件组成V型节点处；64军 梁有专用的端部节点单元，根据需要选用； • 所有支点均需复核节点杆件的局部屈曲，布置在其它节点位置的支点，需要 采取加固措施； • 型钢支架在特殊情况下采用，例如净高受限的通道，塔柱横梁现浇支架等特 殊位置；一般来说，采用制式支架更经济； • 万能杆件由于拼拆麻烦，螺栓费用高，一般很少采用，只有在大跨度方案中 会采用。
虽受定型构件限制，但任很灵活
单杆承载能力
≤12.8KN
≤30KN
≤35KN
≤60KN
附加
无
无
无
租赁时免费提供主分配梁
技术支持 结论
无
无
构架灵活，可靠性差，用钢量 很大，架设工作量和劳动强度 大，产品质量难以保证，施工 效率低，工程形象差。
构架规范，整体性和可靠性较 好，市场产品质量难以保证， 经济性和施工效率一般。
• 构型合理的支架是保障结构安全、经济性 的最关键一步（刘东跃老总是这方面的专 家，大家可以学习刘总的《施工临时支撑 结构专项技术方案》）；
• 多看，多想，多比，多试是掌握结构选型 的不二法门。
3、支架荷载设计及相应规范
《建筑结构荷载设计规范》GB50009-2012； 《公路桥涵设计通用规范》JTG/D60-2015； 《公路桥梁抗风设计规范》JTG/T/D60-01-2004。
频遇值 系数
0.4
0.6 0.5 0.6 0.5 0.6 0.5
准永久值系 数
0
0.5、0.2、0 0.4 0.5 0 0 0
备注
E.5全国各城市基本风压、雪 压、和基本气温
根据混凝土实际高度加载
车轮局部荷载等效为均布荷 载
流水压力
1.4
0.7
0.6
0.5
注： 1.车辆荷载取值见《公路桥涵设计通用规范》JDG/D60-2015 ，Page26 4.3.1节。 2.流水压力计算见《公路桥涵设计通用规范》JDG/D60-2015 ，Page32 4.3.9节。
2、结构的构型设计范例（圆形围堰）
圆形围堰壁厚大于1/16围堰直 径；且大于1.3m； 斜撑角度45度最优，可采用单 角钢； 隔舱板4~6个V设置一道； 竖向加劲肋小于35倍板厚； 内外壁板厚度一致，加劲设计 一致； 超过16m水头，采用封仓砼更 经济； 环撑间距按照等强支撑设计；
不同构型的围堰比较
围堰比较表
比较项
圆形围堰
矩形围堰
说明
壁厚 斜撑 环撑 面板
大于1/16围堰外径
大于1/4支撑间距
均匀受压，可采用单角钢
传递剪力，拉、压杆均有， 需采用双角钢和四角钢
均匀受压
弯压组合
均匀受压
弯压组合
板厚 竖向加 劲肋 竖向加 劲柱 材料总 用量
受压力控制 小于35倍面板厚间距
隔舱板4~6V 1
拉、压均控制 小于35倍面板厚间距
偶然作用取值及系数
4、支架的强度与刚度设计
许用应力法
×
破坏阶段法
强度设计
半概率极限状态法
概率极限状态法
承载能力极限状态 ×
变形极限状态
×
裂缝极限状态
×
承载能力极限状态 × 正常使用极限状态 √
许用应力法与概率极限状态法比较
项目
许用应力法
概率极限状态法
理论基础
线性弹性理论
承载能力状态--塑性理论；正常使用状态--弹性理论
荷载系数K1、材料系数K2、调整系数K3，概率理论 1.用多系数取代单一系数，从而避免了单一系数笼统含混 的缺点； 2.一步明确提出了结构的功能函数和极限状态方程式，及 一套计算可靠指标和推导分项系数的理论和方法； 3.系数是以一类结构为对象，根据规定的可靠指标，经概 率分析和优化确定的。
承载能力极限状态---荷载效应的基本组合+偶然组合； 正常使用极限状态--荷载短期效应组合和长期效应组合
加劲柱4~5V
1.4~2
支撑间距有关
同型围堰的总用钢量与排水面积，水深的平方成正比，一般矩形围堰的用 钢量是同排水面积和水深的圆形围堰的1.4~2倍，与支撑位置和数量有关。
皂膜比拟法寻找围堰最佳构型
2、结构的构型设计范例（脚手架）
2、结构的构型设计范例（脚手架）
2、结构的构型设计范例（脚手架）
几种支撑系统在工程应用中比较
比较项目
钢管+扣件式支撑架
碗（盘）扣式支撑架
重型门式支撑架
T60塔式支撑架
构架形式
钢管、扣件
立杆、横杆、配件
门架、调节杆、配件
主框架、连杆、配件
立杆截面
φ48*3.5mm
φ48*3.5mm
φ57*2.5mm
φ60*3mm
材料材质
Q235
Q235
Q235
Q345
防腐处理
油漆
无
全过程专业技术支持
根据欧洲标准设计和制造，结构设
计合理，制造精度高，质量可靠，
构架规范，整体性和可靠性较好，承载能力大，构件较少，搭设简便
经济性和施工效率较好。
灵活，施工效率很高，热浸镀锌防
腐，具有良好的工程形象，长期使
用经济效益更加明显。
满堂脚手架的失稳状态
一般来说满堂脚手架属于有侧向位移的无限自 由度压杆；和无侧向位移的压杆相比，屈曲失稳时 的半波长度大于节间距，一般来说破坏时的长细比 约250（各位可以调查一下网上的事故照片，根据长 细比反推支架坍塌时叠了多少层，250^2≈200π，求 解稳定性超越方程里面的一个特定根，所有的根都 和π 有关系）。