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1、. . 建筑脚手架施工设计计算方法与算例（技术发展中心 邢锋）摘 要 论文详细表达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 设计容与计算一、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
2、式脚手架以与其他新型脚手架。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、支撑架以与其他用途的架子。下面主要介绍其外脚手架构造的设置要求：1、双排脚手架：、 立杆：横距为0.91.5m（高层架子不大于1.2m），纵距为1.42.0m。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
3、用扣件与同一根大横杆扣紧。、 大横杆：其步距为1.51.8m。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。、 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。、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。、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0.21.8m）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2
4、0 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、挑篷与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与搭设特殊形式的脚手架等。二、扣件式钢管脚手架设计与计算：1、设计容：、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；、承载可靠性的验算，包括：构架结构验算，地基、基础和其它支
5、承结构的验算，专用加工件验算；、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：、构架的整体稳定性计算，可转化为立杆稳定性计算；、单肢立杆的稳定性计算；、平杆的抗弯强度和挠度计算；、连墙件的强度和稳定性验算；、抗倾覆验算；、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、钢管脚手架构造简图：见以下图1、荷载：包括施工荷载（操作人员和材料与其设备等重力）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。、小横杆计算：按简支梁计算，、强度计算：按实际
6、堆放位置的标准值计算其最大弯矩：。、挠度计算：将荷载换算成等效均布荷载：同时满足规JGJ130-2001 Tab5.1.8 w10mm；、符号意义：-大小横杆的弯曲应力；-大、小横杆的跨度； MX-大、小横杆计算的最大弯矩；Wn -大、小横杆的净截面抵抗矩；钢管的抗弯、抗压强度设计值，；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； -大小横杆的截面惯性矩；-钢材的弹性模量，2.06105（MPa）。 、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，、 弯曲强度按下式：、 挠度计算：将标准值的最大反力值进行
7、最不利荷载布置其最大弯矩值，然后换算成等效均布值：、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。 、脚手架立杆稳定性计算：、按图式轴心受力格构式压杆计，见图2不考虑风载时：，（其中N=1.2（）考虑风载时：、双排脚手架单杆稳定性计算：、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； NGK1-脚手架自重产生的轴力，查表7-5取值；NGK2-脚手架附件与物品重产生的轴力，查表7-7取值；NQK-一个纵距脚手架施工荷载标准值产生的轴力可由表7-7查取；n1-脚手架的步距数，A -脚手架外排立杆的毛截面积之和；-格构式压杆整体稳定系数，按换
8、算长细比，查表7-8；x-格构式压杆长细比，查表7-9， -换算长细比长系数，查表7-10；KH-与脚手架高度有关的调整系数，当H时，取0.8，当H时，H脚手架高度；KA-与立杆截面高度有关的调整系数，当外排立杆均采用两根钢管组合时， KA =0.7；当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，；q1-风荷载作用于格构式压杆的线荷载；A1-排或外排的单排立杆危险截面的毛截面面积；N1-不考虑风荷载时由N计算的排或外排计算截面的轴心压力； h1-排或外排立杆的回转半径；m-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、脚手架与结构的连接计算：、连接件抗拉、抗压强度按下式
9、计算： 、连接件与脚手架与主体结构的连接强度按下式计算：、符号意义：-风荷载作用对连墙点处产生的拉力或压力，由下式计算，H1、L1-连墙点的竖向与水平间距；w k-风荷载标准值，An -连接件的净截面积；NVc -连接件的抗压或抗拉设计承载力，采用扣件时，NVc =6kN/只。、最大搭设高度：双排扣件钢管脚手架一般搭设高度不宜超过50m，超过时，应采取分段搭设或分段卸荷措施。由地面起或挑梁上的每段脚手架最大搭设高度公式：其中，-可由表7-11查取；h脚手架的步距。三、算 例钢管483.5，Wx =5075 mm3，Ix =1.219105 mm4，人群荷载：2.0kN/ m2， 施工荷载：2.
10、0kN/ m2，风荷载：0.7kN/ m21、搭设高度计算：H=/（1.20.411）1.5=56.5m则最大允许搭设高度计算：Hmax=56.5/（1+0.565）=36m2、脚手架的稳定计算：、小横杆：按简支梁计算，间距1.2m，q1=（2.0+2.0）1.2=4.8kN/m，Mx=1/8 q1l2=1/84.81.22=0.864kN.m，= =0.8641000/5.075 =170.2MPa=205 MPa，可fmax=5.4 mmL/150 =8.0 mm，可、大横杆：按三跨连续梁计算Mx=KMFL=0.2132.881031.2=736.1N.m，= =736.1103/（5.0
11、7510 3） =145MPa=205 MPa，可fmax=3.2 mmL/150 =8.0 mm，可、立杆计算：b=1.2m，L=1.2m，h=1.5m脚手架高34.6m为单管立杆，其折合步数n1=H/h=34.6/1.5=23步，、计算脚手架的整体稳定性：A、求N值：NGK1=0.411kN，N =1.2（n1 NGK1+ NGK2）+1.4 NQK=1.2（230.411+1.22.95）+1.410.5=30.3kN，B、求值：查表，=20，x=8.57，cx=x=171，查表=0.218C、验算整体稳定性：因立杆为单根，KA=0.85，高度调整系数KH=1/（1+H/100）=0.7
12、4，M=1/8q风H12=1/80.71034.52=1.772kN.m，则 =+=74.1 MPaKAKHf=0.850.74205=128.9 MPa，可、单根钢管稳定性：N1=1/21.2n1 NGK1+（0.5 1.0+0.35）/1.4（1.2NGK2+1.4 NQK）=16.66kN，1=1500/15.94=94，查表1=0.634取M = 35MPa，单根钢管截面积A1=489 mm2，则 +M=16.66103/（0.634489）+35=88.7MPaKAKHf=0.850.74205=128.9 MPa，可四、完毕语建筑脚手架是施工作业中必不可少的手段、设备，没有它就难以进行施工作业和确保施工安全、进度，同时占用大量的资金。本文主要介绍了扣件式钢管脚手架，具有重量轻、工效快、降低成本、经济效益高等多方面的优点，而受到了施工单位的重视和大量使用。 /
