钢管式脚手架结构详解

脚手架类型详解
脚手架的分类
脚手架的含义：脚手架是为建筑施工而搭设的上料、堆料与施工作业用的临时的结构架，是进行施工作业重要的辅助设施。

脚手架的种类：按其搭设位置分为外脚手架和里脚手架两大类；按其构造形式分为多力杆式、框式、桥式、吊式、挂式、升降式、以及用于层间操作的工具式脚手架，其所用材料分有木、竹、钢管脚手架，钢管脚手架是我国应用最广、拥有量最多的架设工具，一般采用A3电焊钢管，它的状况、发展与完善对我国建筑脚手架技术的进步将具有举足轻重的影响。

脚手架的基本要求：其宽度应满足工人操作、材料堆放和运输的要求，坚固稳定，装拆方便，能多次周转使用。

脚手架的设计
1、脚手架的设计与一般结构设计相比，其具有以下特点：
(1) 所受荷载变异性较大；（施工人员及材料的重量随时变动）。

(2) 扣件连接节点属于半刚性，且节点刚性大小与扣件质量、安装质量有关，节点性能存在较大变异。

(3) 脚手架结构、构件存在初始缺陷，如杆件的初弯曲、锈蚀、搭设尺寸误差、受荷偏心等均较大。

(4) 与墙的连接点，对脚手架的约束性变异较大。

(5) 安全储备小
在过去的很长时期，由于经济和科学技术发展水平限制，脚手架基本依经验做法搭设，而不设计和计算，随意性大，安全得不到科学和可靠保证；脚手架材料、形式都有很大变化后该问题更突出。

2、脚手架的承力
结构主要指作业层、横向构架和纵向构架三部分。

作业层是直接承受施工荷载，荷载由脚手板传给小横杆，再传给大横杆和立柱。

横向构架由立杆和小横杆组成，是脚手架直接承受和传递垂直荷载的部分，它是脚手架的受力主体。

纵向构架主要是提高脚手架的整体稳定性。

扣件式钢管脚手架
一、特点
扣件式钢管脚手架是目前使用最为广泛的一种脚手架品种。

扣件式钢管脚手架由钢管和扣件组成，并具有以下特征：
(1)承载力大。

当脚手架搭设的几何尺寸和构造符合扣件式钢管脚手架安全技术规范要求时，一般情况下，脚手架的单根立管承载力可达15-35kN。

(2)加工、装拆简便。

钢管和扣件均有国家标准，加工简单，通用性好，且扣件连接简单，易于操作，装拆灵活，搬运方便。

(3)搭设灵活，适用范围广。

钢管长度易于调整，扣件连接不受高度、角度、方向的限制，因此扣件式钢管脚手架适用于各种类型建筑物结构的施工。

(4)扣件式钢管脚手架用材料。

扣件式钢管脚手架用材量较大，搭拆耗费人工较多，材料和人工费用也消耗大，施工工效不高，安全保证性一般。

二、适用范围
根据扣件式钢管脚手架的特点，其适用范围如下：
1) 工业与民用建筑施工用单、双排脚手架。

2) 水平混凝土结构工程施工用模板支撑脚手架。

3) 高耸建筑物，如烟囱、水塔等结构施工用脚手架。

4) 上料平台及安装施工用满堂脚手架。

5) 栈桥、码头、公路高架桥施工用脚手架。

6) 其他临时建筑物的骨架等。

三、基本构架形式
扣件式钢管脚手架的基本构架形式如图所示
1—外立杆2—内立杆3—横向水平杆4—纵向水平杆5—栏杆6—挡脚板7—直角扣件
8—旋转扣件9—连墙件10—横向斜撑11—主立杆12—副立杆13—抛撑14—剪刀撑
15—垫板16—纵向扫地杆17—横向扫地杆
四、构配件：
1、钢管
脚手架钢管宜采用外径48mm、壁厚3.5mm的焊接钢管，也可采用外径51mm、壁厚3.1mm的焊接钢管。

用于横向水平杆的钢管最大长度不应大于2m；其他杆不应大于6.5m，每根钢管最大质量不应超过25kg，以便适合人工搬运。

2、扣件
扣件式钢管脚手架应采用锻铸铁铸造的扣件，其基本形式有三种（图7-2）：用于垂直交叉杆件间连接的直角扣件，用于平行或斜交杆件间连接的旋转扣件以及用于杆件对接连接的对接扣件。

图扣件形式
3、脚手板
脚手板可用钢、木、竹等材料制作，每块质量不宜大于30kg。

冲压钢脚手板是常用的一种脚手板，一般用厚2mm的钢板压制而成，长度2-4m，宽度250mm，表面应有防滑措施。

木脚手板可采用厚度不小于50mm的杉木板或松木制作，长度3~4m，宽度200-250mm，两端均应设镀锌钢丝箍两道，以防止木脚手板端部破坏。

4、连墙件
连墙件将立杆与主体结构连接在一起，可用钢管、扣件或预埋件组成刚性连墙件，也可采用钢筋作拉接筋的柔性连墙件。

5、底座
底座形式有内插式和外套式两种，内插式的外径D1比立杆内径小2mm，外套式的内径D2比立杆外径大2mm。

五、设计
作用于脚手架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。

计脚手架的承重构件时，应根据使用过程中可能出现的荷载取其最不利组合进行计算，一般应进行下列设计计算：
①纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和连接扣件的抗滑承载力计算；
②立杆的稳定性计算；
③连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算；
④立杆地基承载力计算。

六、搭设要求
1、钢管扣件脚手架搭设中应注意地基平整坚实，设置底座和垫板，并有可靠的排水措施，防止积水浸泡地基。

2、根据连墙杆设置情况及荷载大小，常用敞开式双排脚手架立杆。

横距一般1.05~1.55m，砌筑脚手架步距一般为1.20~1.35m，装饰或砌筑、装饰两用的脚手架一般为1.80m，立杆纵距1.2~2.0m，其允许搭设高度为
34~50m。

当为单排设置时，立杆横距1.2~1.4m，立杆纵距1.5~2.0m，允许搭设高度为24m。

3、纵向水平杆宜设置在立杆的内侧，其长度不宜小于3跨，纵向水平杆可采用对接扣件，也可采用搭接。

如采用对接扣件方法，则对接扣件应交错布置；如采用搭接连接，搭接长度不应小于1m，并应等间距设置3个旋转扣件固定。

4、脚手架主节点（即立杆、纵向水平杆、横向水平杆三杆紧靠的扣接点）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。

在双排脚手架中，横向水平杆靠墙一端的外伸长度不应大于立杆横距的0.4倍，且不应大于500mm；作业层上非主节点处的横向水平杆，宜根据支承脚手板的需要等间距设置，最大间距不应大于纵距的1/2。

5、作业层脚手板应铺满、铺稳，离开墙面120~150mm；狭长型脚手板，如冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板等，应设置在三根横向水平杆上。

当脚手板长度小于2m时，可采用两根横向水平杆支承，但应将脚手板两端与其可靠固定，严防倾翻。

宽型的竹笆脚手板应按其主竹筋垂直于纵向水平杆方向铺设，且采用对接平铺，四个角应用镀锌钢丝固定在纵向水平杆上。

6、根立杆底部应设置底座或垫板。

脚手架必须设置纵、横向扫地杆。

纵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，横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。

当立杆基础不在同一高度上时，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lm。

靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm。

7、脚手架底层步距不应大于2m。

立杆必须用连墙件与建筑物可靠连接。

立杆接长除顶层顶步外，其余各层接头必须采用对接扣件连接。

如采用对接方式，则对接扣件应交错布置；当采用搭接方式，则搭接长度不应小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于
l00mm。

8、连墙件的布置宜靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于
300mm，应从底层第一步纵向水平杆处开始设置；一字型、开口型脚手架的两端必须设置连墙件，这种脚手架连墙件的垂直间距不应大于建筑物的层高，并不应大于4m（2步）。

对高度24m以上的双排脚手架，必须采用刚性连墙件与建筑物可靠连接。

9、双排脚手架应设剪刀撑与横向斜撑，单排脚手架应设剪刀撑。

每道剪刀
撑跨越立杆的根数当剪刀撑斜杆与地面的倾角为45°时不应超过7根；当剪刀撑斜杆与地面的倾角为50°时不应超过6根；当剪刀撑斜杆与地面的倾角为60°时不应超过5根。

每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6m，斜杆与地面的倾角宜在45°~60°之间；高度在24m以下的单、双排脚手架，均必须在外侧立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置；中间各道剪刀撑之间的净距不应大于15m；高度在24m以上的双排脚手架应在外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑；横向斜撑应在同一节间，由底至顶层呈之字型连续布置，斜撑的固定应符合有关规定；一字型、开口型双排脚手架的两端均必须设置横向斜撑，中间宜每隔6跨设置一道。

碗扣脚手架
一、特点
碗扣式钢管脚手架是我国科技人员在20世纪80年代中期，根据国外先进经验研制的一种多功能脚手架。

碗扣式钢管脚手架具有以下特点：
(1) 节点结构合理，承载能力大。

立杆、横杆和斜杆轴心线交于一点，节点在框架平面内，接头处于抗弯、抗剪、抗扭的力学性能状态下，架体结构的整体稳定性，以及架体的承载能力比扣件式钢管脚手架有明显的改善和提高。

(2) 使用安全可靠。

接头处的碗扣螺旋摩擦力和横杆自重力使接头具有可靠的自锁能力，可防止横杆接头脱出。

(3 )装拆方便，作业强度低。

由于碗扣接头具有无螺栓、销轴等零配件安装的特点，操作人员只需一把锤子即可完成全部作业。

安装、拆除速度比扣件式钢管脚手架大约要快5倍以上。

该脚手架零部件自重较轻，常用杆件中最长的立杆为3．13m，重17．07kg，大量的横杆单件重量都不超过10kg，操作人
员的装拆作业劳动强度要远低于扣件式钢管脚手架。

(4) 加工容易，便于大批量标准化生产。

碗扣式钢管脚手架接头的零部件为统一的焊接形式，立杆、横杆、斜杆和底座等主要配件为统一的系列产品，主构件采用48mmx3．5mm焊接钢管。

所有零部件制造工艺简单，不需要复杂的加工设备，易于采用工厂化形式大批量生产，可保证其产品的互换性和可靠性。

(5) 配套齐全，使用方便。

碗扣式钢管脚手架还配套设计有钢脚手板、斜道板、架梯、悬挑架以及安全网支架等多种功用的辅助构件，能满足现场各种施工要求，可为现场文明施工创造有利的条件。

(6) 施工现场管理方便。

碗扣式钢管脚手架的构配件轻便、牢固，尤零散的连接件，可堆放整齐，不易丢失，便于现场的材料管理，较大程度地减少了材料的损耗。

(7) 架体结构尺寸随意性差由于主要构配件的基本参数仅有几种固定的规格，如立杆上碗扣的间距为0．6m的倍数，横杆的长度为0．3m的倍数等，因此，在架体结构的设计和搭设上，不能像扣件式钢管脚手架那样随意。

但经适当的调整和搭配，仍有足够的灵活性，可满足大多数工程施工的需要。

二、适用范围
碗扣式钢管脚手架的适用范围与扣件式钢管脚手架基本相同，主要适用以下工程：
1) 根据具体施工要求，组合成不同组架尺寸和承载能力的外墙施工用单、双排脚手架。

2) 广泛应用于立交桥梁、涵洞、隧道、建筑等工程施工中，混凝土结构施工用的模板支撑架和支撑柱。

3) 附着升降脚手架架体、悬挑脚手架等多种功能施工设备空间结构的搭设。

4) 施丁棚、料棚、灯塔等构筑物的搭设。

5) 烟囱、水塔等曲线型建筑物脚手架体的搭设。

三、组成形式
碗扣式钢管脚手架是我国参考国外经验自行研制的一种多功能脚手架，其杆件节点处采用碗扣连接，由于碗扣是固定在钢管上的，构件全部轴向连接，力学性能好，其连接可靠，组成的脚手架整体性好，不存在扣件丢失问题。

四、构配件
碗扣式钢管脚手架由钢管立杆、横杆、碗扣接头等组成。

其基本构造和搭设要求与扣件式钢管脚手架类似，不同之处主要在于碗扣接头。

碗扣接头是由上碗扣、下碗扣、横杆接头和上碗扣的限位销等组成。

在立杆上焊接下碗扣和上碗扣的限位销，将上碗扣套入立杆内。

在横杆和斜杆上焊接插头。

组装时，将横杆和斜杆插入下碗扣内，压紧和旋转上碗扣，利用限位销固定上碗扣。

五、搭设要求
碗扣式钢管脚手架立柱横距为1.2m，纵距根据脚手架荷载可为1.2m、1.5m、1.8m、2.4m，步距为1.8m、2.4m。

搭设时立杆的接长缝应错开，第一层立杆应用长1.8m和3.0m的立杆错开布置，往上均用3.0m长杆，至顶层再用1.8m和3.0m两种长度找平。

高30m以下脚手架垂直度偏差应控制在
1/200以内，高30m以上脚手架应控制在1/400~1/600，总高垂直度偏差应不大于100mm。

门式钢管脚手架
一、组成
门式钢管脚手架是以门架、交叉支撑、连接棒、挂扣式脚手板或水平架、锁臂等组成基本结构，再设置水平加固杆、剪刀撑、扫地杆、封口杆、托座与底座，并采用连墙件与建筑物主体结构相连的一种标准化钢管脚手架。

如图5.16所示。

水平加固杆、封口杆、扫地杆、剪刀撑及脚手架转角处的连接杆等宜采用φ42×2.5mm焊接钢管，也可采用φ48×3.5mm焊接钢管，相应的扣件规格也应分别为φ42mm、φ48mm或φ42mm／φ48mm。

1—门架2—交叉支撑3—脚手板4—连接棒7—水平加固杆8—剪刀撑9—扫地杆10—封口杆11—底座12—连枪件13—栏杆14—扶手
图门式钢管脚手架的组成
门式钢管脚手架除门架之外的其他构件称为配件，包括连接棒、锁臂、交叉支撑、水平架、挂扣式脚手板、底座与托座。

如图所示：
脚手架搭设太高，不但不利于安全，也不经济。

根据国内外实验和理论分析、国外同类标准、我国经验，落地门式钢管脚手架的搭设高度不宜超过规定。

附着升降脚手架
（一）概述
附着升降脚手架比挑、挂脚手架的反复搭设、吊升更加简便，其架面操作环境明显好于吊篮；而当建筑高度较大(如大于80m)，附着升降脚手架的施工成本都低于其他脚手架。

所以，附着升降脚手架发展很快，呈现在高层建筑施工中全面普及的态势，成为高层建筑施工的主要脚手架形式。

附着升降脚手架的支承形式已有：悬挑式、吊拉式、套框式、导轨式、导座式、挑轨式、套轨式、吊套式、吊轨式等，动力已有：电动、手动、液压、卷扬等，架体主框架已有：片式、格构柱式、导轨组合式等，防坠装置已有：摆针式、自锁楔块式、楔压摩阻轮式、偏心轮式等，同步控制方面已有：自动显示、故障反馈、自动调整等，升降方式已有：整体、分段、互爬等。

附着升降脚手架的支承间距由最初的3～6m扩大到10m，爬架全高由最初的
10m(适应3层施工需要)加大到18m。

由于没有附着升降脚手架的设计标准，设计工作各行其是，因而普遍存在设计条件考虑不周、荷载取值偏小、计算方法混乱、使用工况无严格限制、没有防倾装置或防倾装置不可靠、大多数架子没有防坠装置、没有下降不同步的安全装置、施工单位“因陋就简”地仿造等问题，因此相继出现了架毁人亡的重大事故。

附着升降脚手架的构造举例
套管式附着升降脚手架
构造如图所示。

固定框竖杆为φ48×3.5mm焊接钢管，活动框立管为φ63.5×4mm无缝钢管。

脚手架单元长度不宜大于4m，以使单元具有足够刚度。

每个单元由2个升降框和连接2个升降框的纵横向水平杆、剪刀撑、脚手
板、安全网等组成。

对阳台部位，支撑杆加长、受压，并增加分别与固定框、活动框拉结的斜拉杆或钢丝绳、受拉。

1—上翼板2—下翼板3—腹板4—支座板5—加劲板
悬挑脚手架
中央电视台彩电中心主楼施工用悬挑脚手架如图所示。

定型架子重约3t，由移位。

三角架由槽钢、角钢焊接而成，用挂钩固定于柱子上的环箍，并为了保险，用钢丝绳把三角架系于柱子上。

环箍由2根10号槽钢、2根φ30mm 的长杆螺栓组成。

该架子在吊篮邻墙一侧距墙面100～200mm，相邻吊篮间隙不大于200mm。

手动吊篮
里脚手架
里脚手架搭设于建筑物内部，每砌完一层墙后，即将其转移到上一层楼面，进行新的一层墙体砌筑。

里脚手架也用于室内装饰施工。

里脚手架装拆较频繁，要求轻便灵活，装拆方便。

通常将其做成工具式的，结构形式有折叠式、支柱式和门架式。