扣件式钢管脚手架与模板支架的设计计算 - secret

施工组织设计和专项方案编制实用手册

扣件；供两根对接钢管连接用的对接扣件。扣件质量应符合有关的规定，当扣件螺栓拧紧扭力矩达65N·m 时扣件不得发生破坏。

(a )回转扣件 (b)直角扣件 (c)对接扣件

图1 扣件形式

(3) 脚手板。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。也可采用厚度不小于50mm的杉木板或松木板，长度3~6m，宽度200~250mm；或者采用竹脚手板，有竹笆板和竹片板两种形式。

(4) 连墙件。连墙件将立杆与主体结构连接在一起，可用钢管、型钢或粗钢筋等。每个连墙件的覆盖面积应小于40m2。当脚手架高度大于5Om时，应小于27m2。连墙件需从底部第一根纵向水平杆处开始设置，连墙件与结构的连接应牢固，通常采用预埋件连接。连墙件是十分重要的连接件，《规范》对其布置和构造都作了严格的规定。

图 2 扣件钢管架底座

(5) 底座。底座一般采用厚8mm、边长150~ 200mm的钢板作底板，上焊高150mm的钢管。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（图2）。 2.2 主要杆件

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(1) 立杆（也称立柱、站杆等）与地面垂直，是脚手架主要受力杆件。其作用是将脚手架上所堆放的物件和操作人员的全部荷载，通过底座（或垫座）传到地基上。

(2)大横杆（也称顺水杆、纵向水平杆等）与墙面平行，其作用是与立杆连成整体，将脚手板上的堆放物料和操作人员的荷载传到立杆上。当采用竹脚手片时，则大横杆不传递荷载， 仅作纵向连系杆件。

(3)小横杆（也称横楞、横向水平杆等）与墙面垂直，作用是直接承受脚手板上的荷载，并将其传到大横杆上。当采用竹脚手片，则通过小横杆把荷载传到立杆上。

(4)斜撑是紧贴脚手架外排立杆 , 与立杆斜交并与地面约成45°~60°角，上下连续设置，形成“之”字形，主要在脚手架拐角处设置，作用是防止架子沿纵长方向倾斜。

(5)剪刀撑（也称十字撑、十字盖）是在脚手架外侧交叉成十字形的双支斜杆。双杆互相交叉，并都与地 面成45°~60°夹角，作用是把脚手架连成整体，增加脚手架的整体稳定。

(6)抛撑（支撑、压栏子）是设置在脚手架周围的支撑架子的斜杆。一般与地面成60°夹角，作用是增加脚手架横向稳定，防止脚手架向外倾斜或倾倒。

(7)连墙杆是沿立杆的竖向不大于层高且不应大于4m，水平方向不大于3L（L 为立杆纵距）设置的、能承受拉和压且与主体结构相连的水平杆件，其作用主要是承受脚手架的全部风荷载和脚手架里外排立杆不均匀下沉所产生的荷载。

(8)扫地杆是在脚手架底部纵飞横向设置并与立杆相连接，主要是增强架子的整

体刚度。

以上各种杆件位置可参见《规范》条文说明中的图1。

3 扣件式钢管脚手架和模板支架设计计算

3.1 基本规定

(1) 扣件式钢管脚手架和模板支架工程（以下均简称‘脚手架和模板支架'）结构的设计理论和方法与建筑结构设计一样都是按照《建筑结构可靠度设计统一标准

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（GB50068-2001）》进行，是以概率理论为基础的极限状态设计方法，与现行国家标准《钢结构设计规范（GBJ17-88）》、《冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）》相一致。

(2)脚手架和模板支架结构施工组织设计的目的，是要在规定的使用期限内，不超过结构承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态是对应于脚手架和模板支架结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形。计算分析主要是考虑有关安全性的问题。正常使用极限状态是对应于脚手架或模板支架结构或构件达到正常使用（如变形）的规定限值。验算杆件变形主要是考虑有关适用性的问题。

(3)脚手架和模板支架结构承载能力计算 , 采用极限状态设计方法，以分项系数设计的表达式S

根据脚手架或模板支架的荷载、杆件布置等情况，一般要进行以下几个方面的

设计计算：

(Ⅰ)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； (Ⅱ)立杆的稳定性计算；

(Ⅲ)连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算； (Ⅳ)立杆地基承载力计算。

(4)计算脚手架构件的强度、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1.40。

(5) 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变形。验算构件变形时，应采用荷载短期效应组合的设计值。

(6)当纵向或横向水平杆的轴线对立杆轴线的偏心距不大于55mm时，立杆稳定性计算中可不考虑此偏心距的影响。

(7)钢材的强度设计值与弹性模量，扣件、底座的承载力设计值，受弯构件（纵向、横向水平杆等的容许挠度）以及受压构件容许长细比λ=l0/i,(其中为l0计算长度；i为回转半径)，《规范》均提出了数据或限值。 3.2 扣件式钢管脚手架设计计算

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(1)荷载。作用在脚手架结构上的荷载按时间的变异来分，主要是两种： ①永久荷载（恒荷载）：在使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。如脚手架结构自重，也称恒荷载，包括立杆， 纵、横水平杆、剪刀撑、斜撑和扣件等结构自重，以及脚手板、栏 杆、挡脚板、安全网等防护设施的重量。

②可变荷载：在使用期间，其值按时间而变化，且其变化值与平均值相比是不可忽略的。在脚手架上有：(i) 施工荷载（活荷载），包括作用在脚手架上施工作业人员，器具、堆材等重量；(ii)风荷载。

(2)荷载效应组合。脚手架结构设计要进行荷载效应组合，要按照使用过程中可能出现的荷载最不利的组合。《规范》表4.3.1已提供了脚手架计算项目的荷载效应组合的内容。

(3)纵向水平杆飞横向水平杆计算 ①受弯强度的计算 σ=M/W≤f

式中M=1.2MGK+1.4MQK为弯矩设计值；MGK为由脚手板自重标准值产生的弯距；MQK为由脚手板上施工荷载标准值产生的弯距；系数1.2 、1.4分别为恒荷载和活荷载的分项系数；W 为截面模量；f为钢材抗弯强度设计值。

②挠度计算 要符合V≤[V]

此处V为在荷载作用下产生的挠度；[V]为容许挠度。

③计算内力与挠度时的计算跨度取值

纵向水平杆宜取三跨连续梁计算；横向水平杆宜按简支梁计算。但当采用竹脚

手片时，纵向水平杆可不进行计算。

④扣件抗滑承载力验算（扣件是脚手架的连接件，也是传力件） R≤RC

式中R为纵、横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；Rc为扣件抗滑承载力设计值（按《规范》表5.1.7采用）。

(4)立杆稳定性计算

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