脚手架和模板施工计算实例

（二）脚手架荷载的确定---(荷载与荷载组合)
1.荷载：包括恒荷载和活荷载 （1）恒荷载： a.脚手架结构自重，包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、 剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重； b. 构、配件自重，包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防 护设施的自重。 （2）活荷载： a.施工荷载，包括作业层上的人员、器具和材料的自重； b.风荷载（临沂地区基本风荷载0.3KN/m2，重现期n=10）。
2018/5/25
一、脚手架事故的共性原因及分析
——（一）主要材料不合格
国家标准 38mm 行业标准 36mm 事故现场实测 28.38mm
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一、脚手架事故的共性原因及分析
——（一）主要材料不合格
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一、脚手架事故的共性原因及分析
——（一）主要材料不合格
国家标准： 13.2N 事故现场实测： 8.7N
一、脚手架事故的共性原因及分析
——（三）浇筑顺序错误
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事故现场残留架体显 示违反规范、导则和 方案要求的竖向和梁 板不得同时浇筑的要 求。
一、脚手架事故的共性原因及分析
——（三）浇筑顺序错误
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梁Baidu Nhomakorabea板、柱 同时浇筑
一、脚手架事故的共性原因及分析
——（四）构造缺失（连墙措施不可靠，连墙件随意提前拆除）
落地式脚手架计算
6.大横杆的计算 大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横 杆的上面。用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载 布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。 说明：脚手架底层步距不应大于2米（规范6.3.4），也就是 说，一根脚手管的最大长度为6米，和规范要求的一致，宜 按三跨连续梁进行计算（规范5.2.4）。
表4.2.1－1 脚手板自重标准值
表4.2.2
施工均布活荷载标准值
小横杆计算简图
落地式脚手架计算
（2）小横杆的抗弯强度计算要满足
其中： M 为弯矩设计值，包括脚手板自重荷载产生 的弯矩和施工活荷载的弯矩； W为钢管的截面模量；(查附录表B.0.1) [f]取Q235钢管抗弯强度设计值，取205N/mm2。 计算的M=3.513×0.92/8=0.356KNm σ=0.356×106/5260=67.615N/mm2<205N/mm2,满足要求。 （3）小横杆的挠度v计算要满足（图乘法计算推导来的，其 他同理） 5ql4 Vq max [ ] （实际受力弯矩图） 384EI （单位力弯矩图，两个图乘） [v]按照规范要求为取l/150与10mm的小值（表5.1.8）。
（二）脚手架荷载的确定
2.荷载的效应组合
计算纵向、横向水平杆强度与变形时，采用永久荷载 +施工均布活荷载；
脚手架立杆稳定验算时，采用
①永久荷载+施工均布活荷载 ②永久荷载+0.85（施工均布活荷载+风荷载） 连墙件承载力时： ①单排架，风荷载+3.0kn ②双排架，风荷载+5.0kn
（三）详细计算举例 落地式脚手架计算
3.小横杆的计算 小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆 上面，计算简图如下所示（立杆纵距1.5m，立杆横距为 0.9m，立杆步距1.8m）按照小横杆上面的脚手板和活荷载 作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。
落地式脚手架计算
①荷载的计算 均布恒荷载值计算 小横杆的自重标准值 P1=0.04kN/m 脚手板的荷载标准值(木) P2=0.350×1.500/2 活荷载标准值 Q=3.000×1.500/2 荷载的计算值 q=1.2×（P1+P2）+1.4×Q =3.513KN/m
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扣件脚手架和模板支架安全规范
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提纲
落地脚手架计算
悬挑脚手架计算 模版支撑计算
其他
一、脚手架发生事故的原因及分析
1.技术原因（施工前的主要原因）
脚手架倒塌的主要原因是支撑失稳，连接强度不够，施 工企业在脚手架、模板工程施工前，没有进行脚手架、模板
设计和刚度验算，只靠经验来进行支撑系统布置，使支撑系 统的刚度和稳定性考虑不足。甚至有些单位没有编制施工安 全技术措施和专项方案。
2、连墙措施不可靠，连墙件随意提前拆除，11 层脚手架瞬间坍塌
二、脚手架规范的设计的基本规定
《规范》（JGJ130-2011）规定的设计方法与荷载分项系数 等，均与现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、《钢 结构设计规范》一致。脚手架与一般结构相比，其工作条件具 有以下特点： （1） 所受荷载变异性较大； （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。
一、脚手架事故的共性原因及分析
——（二）搭设随意性大
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事故现场残留架体未 见到规范以及方案要 求设置的剪刀撑。
一、脚手架事故的共性原因及分析
——（二）搭设随意性大
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事故现场残留架 体显示自由端未 按规范和方案要 求的不得大于0.5 米的要求，甚至 达到1.7米。
一、脚手架事故的共性原因及分析
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一、脚手架事故的共性原因及分析
——（一）主要材料不合格
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一、脚手架事故的共性原因及分析
——（二）搭设随意性大
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杆件间距设计为 1.2米 事故现场实测为 1.8米
一、脚手架事故的共性原因及分析
——（二）搭设随意性大
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事故现场残留架体未 见到规范以及方案要 求设置的扫地杆及剪 刀撑。
一、脚手架发生事故的原因及分析
一、脚手架发生事故的原因及分析
一、脚手架发生事故的原因及分析
“10 月 20 日 13 时 30 分左右，新干县界埠镇在建的蝾源国际度假酒 店发生了一起高大模板支撑坍塌事故，作业面有 12 名工人，事故造 成 5 人死亡， 1 人失踪(21 日晚该失踪者找到， 找到时已无生命体征)， 轻伤 6 人。” 通报称，“事故初步原因分析表明该项目未按照安全专项施工方 案组织施工， 支模架未与四周结构柱进行可靠拉接， 违反标准规范柱、 梁、板同时浇筑硂，支模架的立杆间距、步距、剪刀撑设置不符合规 范和方案要求。这是一起严重的安全责任事故。”
二、脚手架规范的设计的基本规定
（一）、 脚手架设计需要计算的内容及要求
1. 脚手架的承载能力应按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表 达式进行设计。 （1）纵向、横向水平杆等受弯构件的强度计算； （2）连接扣件抗滑承载力计算； （3）立杆的稳定性计算； （4）连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算； （5）立杆地基承载力计算。 2.计算构件的强度、稳定性与连接强度时，应采用荷载效应基本组合的设计值。 永久荷载分项系数应取1.2，可变荷载分项系数应取1.4。 3.脚手架中的受弯构件，应根据正常使用极限状态的要求验算强度和刚度。验 算构件强度时，荷载要取设计值；验算构件变形时，荷载取标准值。 4.按照扣件式脚手架钢管规范进行对脚手架进行设计计算时，必须满足规范的 构造要求。
一、脚手架发生事故的原因及分析
2014年12月29日，北京市海淀区清华附中体育馆及宿 舍楼工程，作业人员在基坑内绑扎基础底板钢筋时，底 板钢筋体系失稳后发生整体坍塌，事故造成10人死亡。
2018/5/25
一、脚手架发生事故的原因及分析
施工单位违反方案要求，减少马凳钢筋直径、增大马凳布 置间距、未在马凳之间设置有效支撑，降低了马凳总体承 载力，同时，违规在底板钢筋上集中堆放物料，致使底板 钢筋体系无法承受堆料荷载而整体坍塌。一是施工单位经 营及安全管理混乱。项目组织机构不健全，备案项目经理 长期未到岗履职，专职安全员数量配备不足。二是施工项 目部安全管理缺失。未进行技术交底，安全培训教育不到 位，钢筋作业人员未经培训上岗；对劳务分包单位管理不 到位。三是未及时督促施工单位项目经理到岗，未督促监 理单位落实监理责任，压缩工期，对施工工期安排造成影 响。四是监理单位未起到安全监督作用，对钢筋作业现场 监理不到位。
落地式脚手架计算
大横杆的计算简图： 其中：P为上面的荷载值（小横杆和脚手板），q为钢管的自 重（均布荷载）
受弯构件的允许挠度值（表5.1.8）
落地式脚手架计算
①荷载值计算 小横杆的自重标准值：（集中力） P1=0.04×900=0.036kN 脚手板的荷载标准值(木脚手板) P2=0.350×0.9×1.500/2=0.236kN 活荷载标准值 Q=3.000×0.9×1.500/2=2.025kN 荷载的计算值P: P=[1.2×（P1+P2）+1.4×Q]/2= =1.58kN
落地式脚手架计算
最大弯矩为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分 配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下：
M q max 0.08ql2
集中荷载最大弯矩计算公式如下：
M p max 0.175Pl
M=0.08×(1.2×0.04) ×1.52+0.175×1.581×1.5=0.424KN∙m M [ f ] 抗弯强度： W σ=0.424×106/5260=80.514N/mm2<205N/mm2,满足要求。 大横杆的挠度v计算要满足：最大挠度考虑为大横杆自重 均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和均布荷载最 大挠度计算公式如下：
落地式脚手架计算
5.为什么不计算钢管的抗剪承载力说明： 没有抗剪强度计算，是因为钢管抗剪强度不起控制作用。 如φ 48×3.6的Q235－A级钢管，其抗剪承载力为：
上式中K1为截面形状系数。一般横向、纵向水平杆上的荷 载由一只扣件传递，一只扣件的抗滑承载力设计值只有8.0kN， 远小于[V]，故只要满足扣件的抗滑力计算条件，杆件抗剪力 也肯定满足。 另外在设计时，要注意规范规定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1/2，也就是说主节点之间至少有1根横向水平杆。
——（二）搭设随意性大
事故现场残留 架体未见到规 范以及方案要 求的横杆及连 墙措施。
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一、脚手架事故的共性原因及分析
——（二）搭设随意性大
事故现场残留架体 未见到规范以及方 案要求的横杆及连 墙措施。
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一、脚手架事故的共性原因及分析
——（三）浇筑顺序错误
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梁、板、 柱同时 浇筑
因此技术人员、监理应当按照规范要求审查施工单位 方案的编制是否符合工程建设强制性标准和有关规范的要求。 对于搭设方案要绘制架体和建筑物拉结点做法详图，并说明 脚手架基础的做法以及详细的计算书。同时也要对施工现场 的不利因素进行考虑，严格的作好监控。
一、脚手架发生事故的原因及分析
2.材料原因 ◆钢管（如壁厚）不符合规范和国家有关规定的要求； ◆扣件不符合规范和国家有关规定的要求； ◆脚手板质量不符合要求； 3.管理原因（过程控制中的主要原因） ◆建立健全安全保证体系、落实安全生产责任制； ◆安全培训制度； ◆安全施工技术交底； ◆安全防护以及施工机具管理； ◆施工现场危险部位安全警示标志的设置； ◆现场检查是否按照方案和交底内容执行；按照《建筑施 工安全检查标准》（JGJ59-2011）实施指南的要求对施 工现场进行检查。
5ql4 Vq max [ ] 384EI
落地式脚手架计算
4.脚手架荷载为什么不计算悬臂端说明（5.2.1-5.2.4说明）
M q max
ql 2 8
5ql4 Vq max 384EI
从弯矩公式看不带悬挑的情况弯矩大偏于安全，挠度直接 从公式看不出结论，但代入规范最大悬挑计算长度0.3米，及排 距取1.5米时，计算结果还是第一个大，因此规范取了第一种情 况进行计算安全。
M [ f ] W
（式5.2.1）
ql 2 M q max 8
落地式脚手架计算
最大挠度考虑为简支梁在均布荷载作用下的挠度。
均布荷载q’=P1+P2+Q=0.04+2.62+2.25=2.552kN/m(荷 载采用标准值--规范5.1.3条)。
E为钢管弹性模量（查表5.1.6），I为钢管惯性矩。 V=5*2.552*9004/(384*2.06*105*127100)=0.833mm, 小于900/150和10mm，满足要求。