建筑脚手架施工设计计算方法及算例

建筑脚手架施工设计计算方法及算例

（技术发展中心邢锋）

摘要论文详细叙述了建筑用脚手架施工设计的计算方法，以扣件式钢管脚手架计算为例。

关键词扣件式钢管脚手架设置要求设计内容及计算

一、概述：

我们在建筑工程施工中，为了满足施工作业需要所设置的操作架子，统称为脚手架。搭设脚手架所需要的成品和材料称为“架设材料”，是建筑施工企业常备的施工工具。我局是以桥梁施工为主的大型建筑企业，桥梁结构载重大，施工辅助结构种类繁多，施工手段多种多样，施工支架有特殊的要求，因此，采用的施工支架种类很多，如万能杆件、军用梁、贝雷梁等；也常用轻型脚手架。

常用的轻型脚手架有扣件式钢管脚手架、门式钢管脚手架、碗扣式脚手架以及其他新型脚手架。轻型脚手架具有重量轻、运输方便、联结快、拆除方便等优点，应用的范围也比较广泛。

本文介绍的扣件式钢管脚手架是我国使用最为普遍的脚手架品种，可用于搭设外脚手架、里脚手架、满堂脚手架、支撑架以及其他用途的架子。下面主要介绍其外脚手架构造的设置要求：

1、双排脚手架：

⑴、立杆：横距为0.9～1.5m（高层架子不大于1.2m），纵距为1.4～2.0m。单立杆双排脚手架的搭设限高为50 m，当搭设限高50 m以上的脚手架时，35 m以下应采用双立杆，或自35 m起分段卸载措施，且上部单立杆的高度应小于30 m。立杆与大横杆必须用直角扣件扣紧，不得隔步设置或遗漏。当采用双立杆时，必须都用扣件与同一根大横杆扣紧。

⑵、大横杆：其步距为1.5～1.8m。上下横杆的接长位置应错开布置在不同的立杆纵距中，与相近立杆的距离不大于纵距的三分之一。

⑶、小横杆：要贴近立杆，搭于大横杆之上并用直角扣件扣紧，在相邻立杆之间

需要加设1根或2根。

⑷、剪刀撑、斜拉杆、连墙杆：为确保整体稳定和抵抗侧力作用的要求，按相应规定设置剪刀撑或其它相应作用的整体性连接杆件。

⑸、护栏和挡脚板：在操作层上设2道护栏和挡脚板，栏杆高度不大于1.1m，挡脚板亦可用加设低栏杆（距脚手板0.2～1.8m）代替。

2、单排脚手架：只有一排立杆，小横杆的另一端搁置在墙体上，构架形式上与双排架基本相同，但使用上有较多的限制：搭设高度不大于20 m；连接点的设置数量不得小于三步三跨一点，连接点采用具有抗拉压作用的刚性构造。

3、连墙构造：对外脚手架的安全至关重要，若设置数量不足、构造不符合要求所造成的事故屡有发生，必须高度重视并确保其设置要求。

4、挑支结构：在以下情况使用：搭设单层脚手架，挑扩作业面，适应有阳台、挑篷及其它突出墙面构造情况下的脚手设置要求，设置部分卸载装置以及搭设特殊形式的脚手架等。

二、扣件式钢管脚手架设计及计算：

1、设计内容：

⑴、方案的选择，在选用脚手架前认真阅读设计文件，熟悉施工工艺，然后从以下几个方面考虑：脚手架的类别、脚手架的构架形式和尺寸、相应措施；

⑵、承载可靠性的验算，包括：构架结构验算，地基、基础和其它支承结构的验算，

专用加工件验算；

⑶、安全使用措施，包括：作业面的防护，整架和作业区域的防护，进行安全搭设、移动和拆除的措施，安全使用措施。

2、脚手架构架结构计算项目：⑴、构架的整体稳定性计算，可转化为立杆稳定性计算；⑵、单肢立杆的稳定性计算；⑶、平杆的抗弯强度和挠度计算；⑷、连墙件的强度和稳定性验算；⑸、抗倾覆验算；⑹、悬挂件、挑支撑件的验算。

3、每种脚手架的计算方法都不相同，下面以扣件式钢管脚手架的计算方法为例 ⑴、钢管脚手架构造简图：见下图1

（b）双排脚手架

H -连墙点竖向间距b-立杆横距

图2 立杆稳定性核算简图

图1 钢管脚手架简图

⑵、荷载：包括施工荷载（操作人员和材料及其设备等重力）和脚手架自重力。荷载的传递顺序是：脚手板→小横杆→大横杆→立杆→底座→地基。

⑶、小横杆计算：按简支梁计算，

①、强度计算：按实际堆放位置的标准值计算其最大弯矩：f W M n

X ≤=σ。 ②、挠度计算：将荷载换算成等效均布荷载：[].150

38454l w EI ql w =≤=同时满足规范JGJ130-2001 Tab5.1.8 [w]≤10mm ；

③、符号意义：σ--大小横杆的弯曲应力；l --大、小横杆的跨度；

M X --大、小横杆计算的最大弯矩；W n --大、小横杆的净截面抵抗矩；

-f 钢管的抗弯、抗压强度设计值，2/205mm N f =；w--受弯杆件的挠度；

[w] --受弯杆件的容许挠度；q --脚手板作用在小横杆上的等效均布荷载；

I --大小横杆的截面惯性矩；E --钢材的弹性模量，2.06×105（MPa ）

。 ⑷、大横杆计算：按三跨连续梁计算，用小横杆支座最大反力计算值，在最不利荷载布置计算其最大弯矩值，

①、弯曲强度按下式：f W M n X ≤=σ

②、挠度计算：将标准值的最大反力值进行最不利荷载布置其最大弯矩值，然后换

算成等效均布值：[].10099.04

'w EI

l q w ≤=

③、符号意义：q ´ --大横杆上的等效均布荷载， 其它符号意义与小横杆的符号相同。 ⑸、脚手架立杆稳定性计算：

①、按图式轴心受力格构式压杆计，见图2 不考虑风载时：f K K A N H A ≤φ，（其中N=1.2（QK GK GK N N N n 4.1)211++） 考虑风载时：f K K A b M A N H A ≤+11φ ②、双排脚手架单杆稳定性计算：f K K A N H A m ≤+σφ1

1 ③、符号意义：以下所要查的表全部来自《简明施工计算手册》.

N--格构式压杆的轴心压力； N GK1--脚手架自重产生的轴力，查表7-5取值；

N GK2--脚手架附件及物品重产生的轴力，查表7-7取值；

N QK --一个纵距内脚手架施工荷载标准值产生的轴力可由表7-7查取；

n 1-脚手架的步距数，A --脚手架内外排立杆的毛截面积之和；

Φ--格构式压杆整体稳定系数，按换算长细比x cx μλλ=，查表7-8；

λx --格构式压杆长细比，查表7-9，μ --换算长细比长系数，查表7-10；

K H --与脚手架高度有关的调整系数，当H m 25≤时，取0.8，当H m 25≥时，

100

11H K H +=，H —脚手架高度； K A --与立杆截面高度有关的调整系数，当内外排立杆均采用两根钢管组合时， K A =0.7；当内外排立杆为单根时取0.85；

M —风荷载对格构式压杆产生的弯矩，8/2

11H q M =；

q 1--风荷载作用于格构式压杆的线荷载；

A 1--内排或外排的单排立杆危险截面的毛截面面积；

N 1--不考虑风荷载时由N 计算的内排或外排计算截面的轴心压力； 得的稳定系数；

，查表按87/1111-=--i h λφ

h 1处的步矩；脚手架底步步矩或门洞-1i --内排或外排立杆的回转半径； σm --操作处水平杆对立杆偏心传力产生的附加应力，当施工荷载

。

；非施工层的取，

；时，取0/55/3000/35/20002222=====m m K m K mm N m N Q mm N m N Q σσσ

⑹、脚手架与结构的连接计算：