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1、建筑工程施工方案验算技能培训 之脚手架工程,第四章 脚手架工程,概述：脚手架是土木工程施工必须使用的重要设施，是为保证高处作业安全、顺利进行施工而搭设的工作平台或作业通道。在结构施工、装修施工和设备管道的安装施工中，都需要按照操作要求搭设脚手架。 目前施工中常用的脚手架是扣件式钢管脚手架和门式钢管脚手架，建设部分别于2000年和2001年发布了建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 128-2000）与建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 130-2011）。本章根据以上规范，结合建筑结构荷载规范（GB50009-2001，2006年版）等其他规范，从分析脚手架的计算模型入手，分别
2、对扣件式钢管脚手架和门式钢管脚手架的相关计算进行了系统的说明。,脚手架,计算内容,（1）首先讨论纵向构架，纵向脚手架是由立杆和大横杆用直角扣件相连接成一整片构架，有内外二排，在结点处立杆和大横杆均是整根钢管连续穿过，所以结点本身具有一定的刚度，能承受少量弯矩，属弹性连接。对这种结点我们建议假设成铰结点，即认为结点处的弯矩为零。在纵向平面内，立杆的计算长度即为脚手架的步高。 （2）再来分析横向构架的受力特点。在垂直荷载作用时横向构架的计算简图可偏于安全的取图如下图所示。这是一个稳定的静定结构，构件平面内立杆的计算长度是由连墙件的间距确定的，一般为步高的23倍，（中间小横杆为零杆，忽略其限制作用）
3、要大于纵向构架平面内的计算长度，所以立杆破坏主要是发生在横向构架平面内，是起控制作用的。,双排外脚手架的计算模型,垂直荷载作用时横向构架的计算简图,当水平风荷载作用于构架时，这时外立杆直接承受水平均布荷载的作用。部分荷载通过杆ab杆ef直接通过连墙件传递到房屋上，另有部分荷载通过小横杆cd，传递到内立杆，由内立杆再经过连墙件，传递到房屋上。这时小横杆cd不再是零杆。其计算简图如下图所示是一个超静定结构。,水平风荷载作用时 横向构架的计算简图,（1）首先从横向来分析单排外脚手架的传力特点。如下图所示，小横杆的计算简图是一根简支梁，搁在墙上的一端是一个不动铰。 另外，从下图可见，小横杆和大横杆对结
4、点中心均有一个偏心距，但大小横杆对偏心产生的弯矩方向相反，能够相互抵消一部分，在计算时忽略偏心的影响。,小横杆的计算简图 及其与立杆、大横杆的连接,单排外脚手架的计算模型,（2）对单排脚手架的立杆，假设立杆、大横杆的节点为铰接点。见下图，从三种情况的比较可以很容易判断出假定成铰接时，立杆的受压承载力最低，因而按此验算也是偏于安全的。,立杆计算简图比较,（1）基本组成：悬挑脚手架是指其垂直方向荷载通过底部型钢支承架传递到主体结构上的施工用外脚手架，它由型钢支承架、扣件式钢管脚手架及连墙件等组合而成。,悬挑式脚手架平面示意图,悬挑脚手架的计算模型,（2）悬挑式脚手架的几种计算模型,悬臂钢梁式,附着
5、钢三脚架式,计算内容,概述：扣件式钢管脚手架由于具有节约木材，经久耐用，装拆方便，连接牢固，强度高，稳定性好等优点，是国内应用最为广泛的脚手架之一。扣件式钢管脚手架主要由钢管和扣件组成。脚手架的搭设，根据使用不同，分为单排、双排、满堂红等数种。钢管规格一般采用外径48mm、壁厚3.5mm的焊接钢管，或外径51mm、壁厚34mm的无缝钢管；整个脚手架系统则由立杆、小横杆、大横杆、剪刀撑、连墙件、脚手板以及连接它们的扣件组成。立杆用对接扣件连接，纵向设大横杆连系，与立杆用直角扣件或回转扣件连接，并设适当斜杆以增强稳定性。在顶部横杆上设小横杆，上铺脚手板。,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JG
6、J 130-2011）,1、基本设计规定 2、单、双排脚手架计算 （纵向、横向水平杆抗弯强度和挠度验算；扣件抗滑承载力验算；立杆稳定性验算；允许搭设高度验算；连墙件计算） 3、满堂脚手架计算 （立杆稳定性：底层，最大步距、最大立杆纵距、立杆横距处，集中荷载处；纵、横水平杆计算） 4、满堂支撑架计算 （立杆稳定性） 5、脚手架地基承载力计算 （地基承载力取值方法有所改变） 6、型钢悬挑脚手架计算 （型钢悬挑梁抗弯强度、整体稳定性和挠度；型钢悬挑梁锚固件及其锚固连接的强度 ； 型钢悬挑梁下建筑结构的承载能力验算；立杆大小横杆、连墙件；）,验算内容：,钢管脚手架简图 1立杆；2小横杆；3大横杆；4脚
7、手板；5垫木； 6拉撑杆；7栏杆；8墙身,（1）计算荷载进行施工前的脚手架计算时，需根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ1302001）第4章进行荷载的计算和组合。,杆件承载力计算,（2）大横杆、小横杆的计算1）横杆的抗弯强度计算式中 横杆的弯曲应力；M 横杆计算的最大弯矩； W 横杆的净截面抵抗矩； f 钢管的抗弯、抗压强度设计值，f205MPa。 式中,2）挠度计算由于小横杆按简支梁进行计算，大横杆按三跨连续梁进行计算，故两者的挠度计算公式分别为： 小横杆：均布荷载集中荷载另算 大横杆：对于永久荷载对于可变荷载 式中 w 横杆的挠度；q 脚手板作用在小横杆上的等效均布荷载；qk
8、1 大横杆上的永久线荷载标准值； qk2 大横杆上的可变线荷载标准值； l 横杆的跨度；E 钢材的弹性模量； I 横杆的截面惯性矩； w 受弯构件的容许挠度，取 或10mm的较大值。,（3）立杆稳定性验算 立杆的稳定性计算可利用建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ1302001）5.3.15.3.5进行计算；,N计算立杆段的轴向力设计值，计算方法见后轴心受压构件稳定系数 长细比，l 计算长度，计算方法见后i 截面回转半径A立杆截面面积Mw计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩f 钢材抗压强度设计值,1 ）,a、计算立杆段轴向力设计值 N,不组合风荷载时组合风荷载时,b、立杆计算长度l0计算
9、,c、由风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw,2）允许搭设高度计算,当计算的脚手架搭设高度Hs等于或大于26m时，可按下式调整且不宜超过50m。,（4） 连墙件计算 连墙件轴向力设计值按下式计算：,由风荷载产生的连墙件的轴向力设计值，应按下式计算：,扣件连墙件的连接扣件应按下式验算抗滑承载力：,（5） 立杆地基承载力计算,地基承载力调整系数Kc,对碎石土、砂土、回填土应取0.4；对粘土应取0.5；对岩石、混凝土应取1.0。,计算内容,（1）门式脚手架的稳定性应按下列公式计算：N Nd N 作用于一榀门架的轴向力设计值,取下式计算结果的 较大者；不组合风荷载时 组合风荷载时Nd 作用于一榀门架的稳定
10、承载力设计值,可计算或查表得；每米高度脚手架构配件自重产生的轴向力标准值；每米高度脚手架附件重产生的轴向力标准值； 各施工层施工荷载作用于一榀门架的轴向力标准值总和；H 以米为单位的脚手架高度值；H1 连墙件的竖向间距；风荷载产生的弯矩标准值； 风线荷载标准值,脚手架稳定性及搭设高度,一榀门架的稳定承载力设计值Nd,一个架距范围内每米高脚手架结构自重GK1（N GK1） （kN/m）,一个架距的施工荷载产生的轴向力标准值,根据间距1.8米，门架跨距1.2米计算的值,一个架距范围内每米高脚手架附件自重GK2（N GK2）（kN/m）,一榀门架的稳定承载力设计值应按下列公式计算式中 门架立杆的稳定
11、系数，按 查规范； k调整系数,i门架立杆换算截面回转半径；I 门架立杆换算截面惯性矩；h0门架高度；I0、A1分别为门架立杆的毛截面惯性矩与毛截面积；h1、I1分别为门架加强杆的高度及毛截面惯性矩；A一榀门架立杆的毛截面积，A=2A1；f门架钢材的强度设计值，对Q235钢采用205N/mm2。,调整系数k,（2）脚手架的搭设高度 脚手架的搭设高度按取下两式的较小值。不组合风荷载时组合风荷载时,式中各项含义同前。,（1）连墙件应按下列公式计算强度及稳定： 强度 稳定式中 An连墙件的净截面积,带螺纹的连墙件应取螺纹处的有效截面积；A 连墙件的毛截面积；Nt、Nc风荷载及其他作用对连墙件产生的拉
12、、压力设计值；Nw风荷载作用于连墙件的拉(压)力设计值；连墙件的稳定系数，按连墙件长细比查建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 128-2000） 表B.0.6的要求。,连墙件强度和稳定性计算,（2）风荷载作用于连墙件的水平力应按下式计算：其中作用于脚手架的水平风荷载标准值应按下式计算：,式中 H1、L1分别为连墙件的竖向及水平间距风荷载标准值基本风压，应按现行国家标准建筑结构荷载规 范 （GB 500092001）的相关规定采用；风压高度变化系数，应按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB 500092001）相关规定采用；脚手架风荷载体型系数,（3）连墙件与脚手架、连墙件与主体结构的连接强度应按下式计算：,式中 连墙件与脚手架、连墙件与主体结构连接的抗拉（压）承载力设计值。当采用扣件连接时，一个直角扣件为8.0kN；当为其他连接时应按相应规范规定计算。,
