20XX腳手架和模板工程計算公式參數

1、腳手架和模板工程計算公式參數目錄扣件式鋼管腳手架與模板支架的設計計算10 1 2前 言 10 1 21充分認識腳手架和模板支架在工程施工中的重要性，認真做好施工組織設計10 1 22扣件式鋼管腳手架基本構造與主要桿件10 1 43扣件式鋼管腳手架和模板支架設計計算10 1 64 了解扣件式鋼管腳手架和模板支架（結構支架）的特性，應注意掌握的幾個要點10 1 135算例及比較10 1 17扣件式鋼管腳手架與模板支架的設計計算益德清（中國工程設計大師）-本文摘自浙江建筑專業(yè)資料扣件式鋼管腳手架和模板支架工程是土木建筑工程 施工中必不可少且十分重要的臨時設施，它既為工程順利施 工，又直接影響工程的質

2、量、進度、效率、安全等。二十余年來，我國經濟迅速發(fā)展，高層建筑、大跨度建筑大量興 建，商品混凝土泵送現澆鋼筋混凝土結構體系的形成，都促使高層腳手架和空間高、跨度大的模板支架應用日漸增多。 隨之在工程施工中，編制高層腳手架和模板支架的施工組織 設計的重要性也越加明顯。特別是近年來，扣件式鋼管模板支架發(fā)生的安全事故， 引起了建設主管部門和工程部門的關切和重視，為了貫徹浙 江省建設廳“關于開展全省建設安全生產年活動”，筆者受省、市工程管理和施工部門的邀請，針對扣件式鋼管腳手架 和模板支架的設計計算中的某些要點和問題，作了一些介紹， 有一部分工程技術人員希望有書面資料，為此，筆者整理成 這篇文章，供施

3、工部門技術人員編制施工組織設計時參考。由于本人對施工技術知之不多，若有不妥，請工程界同仁指'正O1充分認識腳手架和模板支架在工程施工中的重要性，認真做好施工組織設計1.1腳手架工程專業(yè)資料腳手架是土木建筑工程施工必須使用的重要設施，是為 保證高處作業(yè)安全、順利進行施工而搭設的工作平臺或作業(yè) 通道，在結構施工、裝修施工和設備管道的安裝施工中，都 需要按照操作要求搭設腳手架。腳手架是施工中必不可少的，是隨著工程進展需要而搭 設的。雖然它是建筑施工中的臨時設施，工程完成就拆除， 但它對建筑施工速度、工作效率、工程質量以及工人的人身 安全有著直接的影響，如果腳手架搭設不及時，勢必會拖延 工程進

4、度；腳手架搭設不符合施工需要，工人操作就不方便，質量會得不到保證，工效也提不高；腳手架搭設不牢固，不 穩(wěn)定，就容易造成施工中的傷亡事故。 因此，腳手架的選型、 構造、搭設質量等決不可疏忽大意、輕率對待。腳手架的種類很多，按搭設位置分：有外腳手架和里腳手架； 按所用材料分：有木腳手架、竹腳手架和金屬（鋼管、型鋼） 腳手架；按構造形式分：有多立桿式、框式、橋式、吊式、 掛式、升降式等；按立桿搭設排數分：有單排、雙排和滿堂 紅架；按搭設高度分：有高層腳手架和普通腳手架；按搭設 用途分：有砌筑架、裝修架、承重架等。不論哪種腳手架工程，都應符合以下基本要求：（1）要有足夠的牢固性和穩(wěn)定性，保證在施工期間

5、對 所規(guī)定的荷載或在氣候條件的影響下不變形、不搖晃、不傾 斜，能確保作業(yè)人員的人身安全。專業(yè)資料（2 ）要有足夠的面積，滿足堆料、運輸、操作和行走 的要求。（3 ）構造要簡單，搭設、拆除和搬運要方便，使用要 安全，并能滿足多次周轉使用。（4 ）要因地制宜，就地取材，量材施用，盡量節(jié)約用 料?？奂戒摴苣_手架是我國目前土木建筑工程中應用最為廣 泛的，也是屬于多立桿式的外腳手架中的一種，其特點是： 桿配件數量少；裝卸方便，利于施工操作；搭設靈活，能搭 設高度大；堅固耐用，可多次周轉。應用扣件式鋼管腳手架在設計與施工中要貫徹執(zhí)行國家的 技術經濟政策，做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保 質量。為了

6、符合這一基本要求，所以扣件式鋼管腳手架施工 前，要根據建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范(JGJ130-2001 )的規(guī)定,(以下均簡稱規(guī)范)條的 規(guī)定編制施工組織設計。1.2模板支架工程鋼筋混凝土現澆的結構工程均需要模板，模板是施工中 必不可少的。模板根據其形式，一般分為：整體式模板、定型模板、工具式模板、翻轉模板、滑動模板、胎膜等。按材 料不同又分為：木模板、鋼木模板、鋼模板、鋁合金模板、 竹模板、膠木模板等。目前，建筑工程中大量應用的是組合式定型鋼模板及鋼專業(yè)資料木模板。模板支架也廣泛采用扣件式鋼管搭設的支架。由于 高層和超高層建筑的蓬勃發(fā)展，現澆結構數量愈來愈多，相 應模板工程所產生

7、的事故也有所增多，如脹凸、炸模、整體 倒塌等，所以必須對模板工程加強安全管理。模板及其支架(承重支模架)的安全性既對混凝土成形質量起著極重要的 作用，也直接關系著施工人員的生命安全，因此， 混凝土 結構工程施工質量驗收規(guī)范(GB50204-2002 )對此作了嚴格的規(guī)定：模板及其支架應根據工程結構形式、荷載大小、地基土類別、施工設備和材料供應等條件進行施工組織設計； 模板及其支架應具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受澆筑混凝土的重量、側壓力以及施工荷載。具 體要求是：（1）模板結構設計計算書的計算簡圖、荷載取值、內力分析、支架截面計算方法要合理、準確。（2 ）設計計算應包括模板支架自

8、身及支撐模板樓、地面承載能力等。（3） 技術方案要包括結構模板大樣、支撐體系及連接件等。（4）采取的技術安全措施要詳細、周全。2扣件式鋼管腳手架基本構造與主要桿件2.1 基本構造扣件式腳手架是由標準的鋼管桿件（立桿、橫桿、斜桿）和特制扣件組成的腳手架骨架與腳手板、防護構件、連墻件專業(yè)資料等組成的，是目前最常用的一種腳手架。（1 ）鋼管桿件。鋼管桿件一般采用外徑 48m、壁厚3.5cm 的焊接鋼管或無縫鋼管， 也有外徑50 51mm 、壁厚34mm 的焊接鋼管或其它鋼管。用于立桿、大橫桿、斜桿的鋼管最 大長度不宜超過6.5m ,最大重量不宜超過 250N ,以便適合 人工搬運。用于小橫桿的鋼管長

9、度宜為 1.52.5m ，以適應 腳手板的寬度。規(guī)范對鋼管的材質、最大質量、尺寸和表面質量都作了規(guī)定，不僅對新鋼管，而且對舊鋼管都作了嚴格的規(guī)定 必須切實遵守。(2) 扣件?？奂每慑戣T鐵鑄造或用鋼板壓成，其基本形式 有三種(圖I)：供兩根成任意角度相交鋼管連接用的回轉扣 件；供兩根成垂直相交鋼管連接用的直角扣件；供兩根對接 鋼管連接用的對接扣件?？奂|量應符合有關的規(guī)定，當扣 件螺栓擰緊扭力矩達 65N?m時扣件不得發(fā)生破壞。(a )回轉扣件(b)直角扣件(c)對接扣件圖1 扣件形式(3) 腳手板。腳手板一般用厚2mm的鋼板壓制而成，長度24m，寬度250mm，表面應有防滑措施。也可采用厚度

10、 不小于50mm 的杉木板或松木板，長度 36m，寬度 200250mm;或者采用竹腳手板，有竹笆板和竹片板兩種形式。專業(yè)資料(4) 連墻件。連墻件將立桿與主體結構連接在一起，可用鋼管、型鋼或粗鋼筋等。每個連墻件的覆蓋面積應小于 40m2。 當腳手架高度大于 50m時，應小于27m2。連墻件需從底 部第一根縱向水平桿處開始設置，連墻件與結構的連接應牢 固，通常采用預埋件連接。 連墻件是十分重要的連接件，規(guī) 范對其布置和構造都作了嚴格的規(guī)定。圖2扣件鋼管架底座底座。底座一般采用厚 8mm、邊長150 200mm 的鋼板作底板，上焊高150mm的鋼管。底座形式有內插式和外 套式兩種，內插式的外徑

11、D1比立桿內徑小2mm，外套式 的內徑D2比立桿外徑大 2mm （圖2）。2.2主要桿件（1）立桿（也稱立柱、站桿等）與地面垂直，是腳手架主要 受力桿件。其作用是將腳手架上所堆放的物件和操作人員的 全部荷載，通過底座（或墊座）傳到地基上。（2）大橫桿（也稱順水桿、縱向水平桿等）與墻面平行，其作 用是與立桿連成整體，將腳手板上的堆放物料和操作人員的 荷載傳到立桿上。當采用竹腳手片時，則大橫桿不傳遞荷載， 僅作縱向連系桿件。（3）小橫桿（也稱橫楞、橫向水平桿等）與墻面垂直，作用是 直接承受腳手板上的荷載，并將其傳到大橫桿上。當采用竹腳手片，則通過小橫桿把荷載傳到立桿上。(4) 斜撐是緊貼腳手架外排

12、立桿 , 與立桿斜交并與地面約成45 °60 °角，上下連續(xù)設置，形成“之”字形，主要在腳手 架拐角處設置，作用是防止架子沿縱長方向傾斜。(5) 剪刀撐(也稱十字撐、十字蓋)是在腳手架外側交叉成十 字形的雙支斜桿。雙桿互相交叉，并都與地面成 45 °60 °夾角，作用是把腳手架連成整體，增加腳手架的整體穩(wěn)定。(6) 拋撐(支撐、壓欄子)是設置在腳手架周圍的支撐架子的 斜桿。一般與地面成 60 °夾角，作用是增加腳手架橫向穩(wěn)定， 防止腳手架向外傾斜或傾倒。(7) 連墻桿是沿立桿的豎向不大于層高且不應大于 4m ，水平 方向不大于 3L(L 為立桿

13、縱距) 設置的、 能承受拉和壓且與 主體結構相連的水平桿件，其作用主要是承受腳手架的全部 風荷載和腳手架里外排立桿不均勻下沉所產生的荷載。(8) 掃地桿是在腳手架底部縱飛橫向設置并與立桿相連 接，主要是增強架子的整體剛度。以上各種桿件位置可參見規(guī)范條文說明中的圖1 。3 扣件式鋼管腳手架和模板支架設計計算3.1 基本規(guī)定(1) 扣件式鋼管腳手架和模板支架工程(以下均簡稱腳手 架和模板支架 ' )結構的設計理論和方法與建筑結構設計一樣都是按照建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準專業(yè)資料(GB50068-2001)進行，是以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，與現行國家標準鋼結構設計規(guī)范(GBJ17-

14、88 )、冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范(GB50018-2002)相一致。(2) 腳手架和模板支架結構施工組織設計的目的，是要在規(guī)定的使用期限內，不超過結構承載能力極限狀態(tài)和正常使用極 限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)是對應于腳手架和模板支架結構 或構件達到最大承載力或不適于繼續(xù)承載的變形。計算分析 主要是考慮有關安全性的問題。正常使用極限狀態(tài)是對應于腳手架或模板支架結構或構件達到正常使用(如變形)的規(guī) 定限值。驗算桿件變形主要是考慮有關適用性的問題。(3) 腳手架和模板支架結構承載能力計算，采用極限狀態(tài)設計方法，以分項系數設計的表達式S<R進行，即作用在腳手架、模板支架結構上的荷載效應(S)結構的

15、抗力(R)根據腳手架或模板支架的荷載、桿件布置等情況，一般 要進行以下幾個方面的設計計算：(I )縱向、橫向水平桿等受彎構件的強度和連接扣件的 抗滑承載力計算；(n)立桿的穩(wěn)定性計算；(川)連墻件的強度、穩(wěn)定性和連接強度的計算；(W )立桿地基承載力計算。(4) 計算腳手架構件的強度、穩(wěn)定性與連接強度時，應采專業(yè)資料用荷載效應基本組合的設計值。永久荷載分項系數應取 1.2，可變荷載分項系數應取 1.40。(5) 腳手架中的受彎構件，應根據正常使用極限狀態(tài)的要求 驗算變形。驗算構件變形時，應采用荷載短期效應組合的設 計值。當縱向或橫向水平桿的軸線對立桿軸線的偏心距不大于 55mm 時，立桿穩(wěn)定性

16、計算中可不考慮此偏心距的影響。(7)鋼材的強度設計值與彈性模量，扣件、底座的承載力設計 值，受彎構件(縱向、橫向水平桿等的容許撓度)以及受壓 構件容許長細比入=IO/i,(其中為10計算長度；i為回轉半徑),規(guī)范均提出了數據或限值。3.2扣件式鋼管腳手架設計計算(1)荷載。作用在腳手架結構上的荷載按時間的變異來分，主要是兩種： 永久荷載(恒荷載)：在使用期間，其值不隨時間變化， 或其變化與平均值相比可以忽略不計的荷載。如腳手架結構自重，也稱恒荷載，包括立桿，縱、橫水平桿、剪刀撐、斜撐和扣件等結構自重，以及腳手板、欄桿、擋腳板、安全網等防護設施的重量。 可變荷載：在使用期間，其值按時間而變化，且

17、其變化值與平均值相比是不可忽略的。 在腳手架上有：（i）施工荷載（活 荷載），包括作用在腳手架上施工作業(yè)人員，器具、堆材等 專業(yè)資料重量；（ii）風荷載。（2）荷載效應組合。腳手架結構設計要進行荷載效應組合，要按照使用過程中可能出現的荷載最不利的組合。規(guī)范表431已提供了腳手架計算項目的荷載效應組合的內容。（3）縱向水平桿飛橫向水平桿計算 受彎強度的計算盧M/W <f式中M=1.2MGK+1.4MQK 為彎矩設計值；MGK為由腳手 板自重標準值產生的彎距；MQK為由腳手板上施工荷載標準值產生的彎距；系數 1.2、1.4分別為恒荷載和活荷載的 分項系數；W為截面模量；f為鋼材抗彎強度設計值

18、。 撓度計算要符合V <V此處V為在荷載作用下產生的撓度；V為容許撓度。 計算內力與撓度時的計算跨度取值縱向水平桿宜取三跨連續(xù)梁計算；橫向水平桿宜按簡支 梁計算。但當采用竹腳手片時，縱向水平桿可不進行計算。 扣件抗滑承載力驗算(扣件是腳手架的連接件，也是傳力件)RWRC式中R為縱、橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值；Rc為扣件抗滑承載力設計值(按規(guī)范表采用)。專業(yè)資料(4) 立桿穩(wěn)定性計算 規(guī)范方法：可取一個計算單元(立桿的一個縱距)計算。不組合風荷載時： N/<f其中 N=1.2(NG1K+NG2K ) +1.4 ENQK組合風荷載時： N/ ©A+MW/W <

19、f其中 N=1.2(NG1K+NG2K ) +0.85x1.4 刀 NQK式中N為計算立桿段的軸向力設計值；NG1K為腳手架結構自重標準值產生的軸向力；NG2K為構配件自重標準值的軸向力；XNQK為施工荷載標準值產生的軸向力總和；A為立桿截面面積；f為鋼材抗壓強度設計值；$為立桿受壓的穩(wěn)定 系數，根據立桿長細比入取值；Mw為計算立桿段由風荷載設計值產生的彎矩，可按規(guī)范公式534求出。關于立桿的計算長度10的確定IO=k ph式中k為計算長度附加系數其值為 1.155 ;卩為考慮整體穩(wěn) 定因素的單桿計算長度系數，可按腳手架立桿排數、橫向距 離及連墻件布置查表確定，一般為1.5 2.0 ;h為立桿

20、步距。 手冊方法：目前國內已出版的施工安全技術手冊、高層建 筑施工手冊、建筑施工腳手架實用手冊等所介紹的方法，在 有些施工單位中也經常應用。大致有兩種：專業(yè)資料（i）建筑施工安全技術手冊、高層建筑施工手冊的方法2 , 3不組合風荷載時：N/ $A WKAKHf式中$為格構式壓桿（立桿）整體穩(wěn)定性系數，按換算長細比入0= p X得出；卩為換算系數，根據立桿橫向間距和連墻件的間距確定按表1取值；XX格構式壓桿（由內、外排立 桿及橫向水平桿組成）的長細比，按表2取值；N為格構式壓桿的軸向壓力；KA為立桿（鋼管數）的調整系數，單管取0.85，雙管取0.70 ; KH=1/( 1+H/150 )為高度折

21、減系數；H為腳手架高度(m ); f為鋼材抗壓強度設計值。組合風荷載時： N/ $A+M/b1A1WKAKHf式中A為計算單元腳手架內、外立桿面積之和；A1為腳手內或外一根立桿面積；bl為腳手內、外立桿距離。 M為風 荷載作用對格構式壓桿產生的彎矩。表1長細比換算系數卩腳手架的立桿橫距b(m)腳手架與主體結構連墻點豎向間距H1(m)2h3h4h1.052520161.303224191.55403024注:表中數據是根據腳手架連墻點縱向間距為三倍立桿縱距專業(yè)資料計算所得，若為四倍時應乘以1.03的增大系數。表2格構式壓桿的長細比入X腳手架的立桿橫距b(m)腳手架與主體結構連墻點豎向間距H1(m

22、)2.73.03.64.04.054.54.85.46.01.055.145.716.867.627.718.579.1410.2811.431.304.154.625.546.156.236.927.388.319.231.553.503.874.655.165.235.816.196.977.74注：表中數據按入X=2H1/b計算。當腳手架底步以上步距h及H1不同時，應以底步以上較大的h和較大的H1作為查表根據。(ii) 建筑施工腳手架實用手冊的方法 4不組合風荷載時：N 7<f式中$為立桿受壓穩(wěn)定性系數，按入=山/i得出；卩為立桿計 算長度系數。取值與規(guī)范方法同；h為步距。組合風荷

23、載時：N 7/ $A+MW/W <f式中 N =1.2(NG1K+NG2K)/K1+1.4ENQK 為立桿軸向力設計值；K1為高度調整系數，按表3取值。其余符號同前。表 3 K1 的取值支架高度H1(m)263033 37 4043464952K10.8700.8500.833 0.8160.8000.784 0.769 0.755 0.741(5) 連墻件計算NL= NLW+N0式中 NL 為連墻件軸向力設計值； NLW=1.4WKAW 風荷載 產生連墻件軸向力設計值； WK 為風荷載標準； AW 為每個 連墻件覆蓋面積內腳手架外側的迎風面積； N0 為約束腳手 架平面外變形所產生的軸

24、向力，單排架取 3kN ，雙排架取 5kN 。連墻件AN >NL/f式中 AN 為連墻件截面積。 扣件、預埋件等可按有關規(guī)定分別計算。(6) 立桿地基承載力計算應符合 P wfg=KCfgK式中 P 為桿基底平均壓力； fg 為地基承載力設計值籏 C 為 調整系數，碎石土、砂土、回填土取0.4 ,粘土取0.5,巖石、 混凝土取1.0 ; fgK為地基承載力標準值。專業(yè)資料(7) 腳手架搭設高度及高度限值 當腳手架立桿為單管時，腳手架可搭設高度HS應按規(guī)范公式計算。 當HS >26m時，考慮高度因素，可按下式調整，但不宜 超過50m，即搭設高度限值H=HS心+0.00IHS) 規(guī)范規(guī)

25、定扣件式鋼管腳手架高度不宜超過50m。這是指立桿采用單桿，當超過 50m時，要慎重，并應采用加 強措施，如采用雙管立桿、分段懸挑、分段卸荷等措施。3.3扣件式鋼管模板支架設計計算扣件式鋼管模板支架在現行規(guī)范和施工手冊中所提出的 計算分析方法與扣件式鋼管腳手架的計算基本相同，規(guī)范對模板支架計算方法和構造要求還分別列入專門章節(jié)。一方 面由于都是采用扣件式鋼管支架結構，在計算與構造有基本 類同的方面，但另一方面在荷載取值、計算分析、構造措施 上也有區(qū)別。(1) 荷載。模板支架所受荷載主要有兩項永久荷載(恒荷載)(i) 模板及支架自重：定型組合鋼模0.75kN/m2 ;定型組合鋼模及支架 1.1kN/

26、m2。(ii) 所澆灌的混凝土重量，按24kN/m3 計。(iii) 鋼筋自重：用鋼量大的按工程圖實計，一般梁板結構可 專業(yè)資料按鋼筋混凝土每立方米鋼筋重1.1kN，梁每立方米鋼筋重1.5kN 計。可變荷載(施工活荷載)(i)施工人員、施工設備、混凝土堆積：計算模板及模板下楞 木時取2.5kN/m2，另再以集中荷載 2.5kN計，二者比較內力M值，取大的值。計算楞木下直接支承構件時取1.5kN/m2 ，計算支架立桿及其它構件時取1.OkN/m2 。(ii) 振搗混凝土時，產生的荷載：對水平面模板取2kN/m2 ;對垂直面模板取 4kN/m2 ；(iii) 新澆搗混凝土對模板側面的壓力：采用內部

27、振動器時，可按下式計算，并取最小值：F =0.22rt0 伊 尼“ 或 F =24H式中F為對模板側面壓力(kN/m2 ); r為24kN/m3; t0為初凝時間；B 1為外加劑影響系數，摻加為 1.2，不摻加為 1.0 ; 32為坍落度影響系數， 坍落度3cm 為0.85 , 59cm 為1.0,1115cm 為1.15 ; v為澆搗速度（m/h ）; H澆搗混 凝土的高度。側壓力用于計算側摸，計算模板支架可以不計。模板支架計 算把以上有關荷載作用下的標準值乘以分項系數后，得到設 計值。（2）模板支架立桿穩(wěn)定性計算規(guī)范規(guī)定的計算公式，與腳手架立桿相同，專業(yè)資料即當不考慮風荷載組合時N/<

28、;f當考慮組合風荷載時N/ ©A+MW/W <f其中關于立桿計算長度l0=h+2a 的取值，筆者建議在設計 計算時要根據模板支架的實際情況注意其適用范圍。安全技術施工手冊和高層建筑施工手冊對荷載分析作了詳細介紹，模板支架立桿僅對木立桿作了介紹，未涉及扣件式鋼管模板支架的計算。參照腳手架計算也是有兩種方法。當不考慮組合風荷載時：施工安全技術手冊方法：N/ $ A WKAKHf建筑腳手架實用手冊方法：N 7 $A<f （ N '為考慮高度調整系數之后的軸壓力設計值）。4 了解扣件式鋼管腳手架和模板支架(結構支架)的特性，應注意掌握的幾個要點4.1 了解扣件式鋼管結構支

29、架的工作特性，理解設計方法的 實質(1) 腳手架和模板支架鋼管都是通過扣件連接，而扣件又是用人工扳緊螺栓連接，這種連接節(jié)點是達不到剛性節(jié)點要求的， 節(jié)點剛性大小與扣件質量，人工搭設質量密切相關，所以扣 件式鋼管支架基本上都屬于半剛性的節(jié)點，而且各節(jié)點的約 束性能存在著很大的差異。(2) 鋼管、扣件材料有初始缺陷， 特別是經多次周轉重復使用 的鋼管、扣件其缺陷更嚴重，如管子的初彎曲、銹蝕、截面專業(yè)資料缺損、管子端面不平、扣件的裂縫、破碎以及搭設尺寸誤差 等。(3) 所受荷載變異性大，尤其是模板支架所受荷載的大小、位置很不均勻，且有動力影響。(4) 支架結構的桿件受力均通過于日件傳遞，全處于偏心受

30、荷狀態(tài)。(5) 與墻連接件位置變化多， 尤其高、大模板支架連接件難以 確定和保證。歸納起來：扣件式鋼管用作腳手架、模板支架，其工作特性 是存在荷載變異大，初始缺陷多，受力工況差，保證架子結 構的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的不確定因素多等。目前對這些問 題的研究、試驗還很不夠，也缺乏系統(tǒng)積累和統(tǒng)計，雖然在 理論上、結構分析上規(guī)范和手冊提出了一些具體的計算 公式方法，但從總體上看還是很簡略的。實際上還不具備以 概率理論極限狀態(tài)設計方法的條件，因此，目前扣件式鋼管 腳手架、模 板支架的設計實質上還是半概率、半經驗的設 計方法。明確這一點是十分重要的。由于扣件式鋼管結構支架不確定的因素很多，就很難用一個 計算

31、公式和幾個參數來包含這些不確定的多變因素，所以也 就不能完全依賴分析計算。應該運用概念設計的方法，既重 視數值的分析計算，更要重視構造要求和技術措施的選擇和 落實。專業(yè)資料4.2 了解扣件式鋼管腳手架和模板支架的失穩(wěn)形式，掌握整 體穩(wěn)定計算的概念(1)失穩(wěn)形式。支架在荷載作用下有兩種可能的失穩(wěn)形式： 體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)，整體失穩(wěn)破壞時，腳手架呈現出內、外 立桿與橫向水平桿組成的橫向框架，沿垂直主體結構方向大 波鼓曲現象，波長均大于步距，并與連墻件的豎向間距有關。 整體失穩(wěn)破壞始于無連墻件的、橫向剛度較差或初彎曲較大 的橫向框架。一般情況下，整體失穩(wěn)是腳手架的主要破壞形 式。局部失穩(wěn)破壞時，立桿在

32、步距之間發(fā)生小波鼓曲，波長 與步距相近，內、外立桿變形方向可能一致， 也可能不一致。 當腳手架以相等步距、縱距搭設，連墻件設置均勻時，在均 布施工荷載作用下，立桿局部穩(wěn)定的臨界荷載高于整體穩(wěn)定 的臨界荷載，所以腳手架破壞形式一般為整體失穩(wěn)。但當腳 手架以不等步距、縱距搭設，或連墻件設置不均勻，或立桿 承受荷載不均勻時，兩種形式的失穩(wěn)破壞均有可能。由于整體失穩(wěn)是腳手架的主要破壞形式，故規(guī)范只規(guī)定 了對整體穩(wěn)定計算。為了防止局部立桿段失穩(wěn)，規(guī)范除將底層步距限制在2m以下外，并規(guī)定對可能出現的薄弱的 立桿段進行穩(wěn)定性計算。結構失穩(wěn)就意味著結構喪失繼續(xù)承載功能和正常使用功能， 所以受軸壓和壓彎的構件，

33、穩(wěn)定計算是十分重要的，一般結 構構件越咼、越長、越柔，受壓穩(wěn)定性就越差，抗壓承載力專業(yè)資料也越低。規(guī)范和手冊對支架立桿穩(wěn)定性計算方法，可明顯地看出規(guī)范十分突出的是連墻件布置，計算長度隨著連墻件的間距而定，兩步或三步布置一個連墻件，長度系數卩值要相差10%以上，對穩(wěn)定系數0值影響更大。國內外發(fā)生的腳手架倒塌事故，幾乎都是由于連墻件設置不 足或連墻件被拆掉而未及時補救引起的。為此，規(guī)范把連墻件作為腳手架的重要部分。同理，連墻件（連柱件）也應是模架支架不可缺失的連接件。為起到對腳手架或模板支架發(fā)生橫向整體失穩(wěn)的約束作用，連墻（柱）件應能承受軸向力或平面外變形所產生的連墻（柱）件軸向力。此外，連墻（柱

34、）件還要承受施工荷載偏心作用 產生的水平力。（2）立桿穩(wěn)定性計算中長度系數卩值。立桿穩(wěn)定性計算中，受 壓的穩(wěn)定系數$值是影響抗壓承載力和穩(wěn)定性的最主要的因 素之一。而$值是取決立桿的長細比 ，所以計算長度10的合 理取值是個關鍵問題。規(guī)范對腳手架立桿計算長度規(guī)定 為l0=k ph規(guī)范條文說明，穩(wěn)定性計算公式中的計算長度系數卩值， 是反映腳手架各桿件對立桿的約束作用。規(guī)范規(guī)定的卩值，采用了中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院19641965 年和19861988 年、哈爾濱工業(yè)大學土木工 專程學院于 1988 1989 年分別進行的原型腳手架整體穩(wěn)定性 試驗所取得的科研成果，其卩值在1.52.0

35、之間。它綜合了影響腳手架整體失穩(wěn)的各種因素，也包含了立桿偏心受荷的 實際工況。表明按軸心受壓計算是可靠的、簡便的。(3) 計算長度附加系數 k 值的確定。規(guī)范采用建 筑結構設 計統(tǒng)一標準 (GBJ68- 84 )規(guī)定的“概率極限狀態(tài)設計法” 而結構安全度按以往容許應力法中采用的經驗安全系數 K 校準。根據新老規(guī)范安全度相同的原則和假定采用的荷載和 材料標準值相同，取結構抗力調整系數平均為 1.155 ，并將 此系數轉化為立桿的計算長度附加系數， 即 k =1.155 ，所以 這個系數實際上是與結構荷載、支架幾何尺寸無關的調整系 數，是安全度水平的調整系數。4.3 分析扣件式鋼管模板支架計算方法

36、，了解其適用性 長期以來，我國施工現場普遍采用鋼管與扣件搭設水平結構 (樓板、梁、陽臺)的混凝土模板支架。但對模板支架，特 別是空間高、跨度大、荷載重的模板支架進行分析計算的研 究和總結不多，不少工程編制的施工技術方案比較簡略。幾 次安全事故的發(fā)生也表明模板支架的施工組織設計確是至 關重要。 2001 年新頒布的規(guī)范對模板支架計算作了規(guī)規(guī)范為保證扣件式鋼管模板支架的穩(wěn)定性，支架立桿的計算長度是借鑒英國標準腳手架實施規(guī)范(BS5975-82 )專業(yè)資料的規(guī)定。該規(guī)定將立桿上部伸出段a按懸臂考慮，以利于限制施工現場任意增大伸出長度。保證支架穩(wěn)定。但從這一規(guī) 定的說明中也顯見IO=h+2a 是針對于

37、一般多、高層建筑其 層間高度不高的樓、屋面混凝土結構的模板支架，正因為未 反映影響支架整體穩(wěn)定的諸多因素，所以筆者認為，這個計 算長度公式對用于高、大、重的模極支架計算的適用性值得 商榷，對這種模板支架目前似仍以采用I0=k曲的計算公式較為合適。雖然這也不盡完善，但隨著理論研究的深入和經 驗的積累，這個問題會逐步得到解決的。4.4扣件式鋼管承重模板支架的內力計算要符合實際工況 從我省發(fā)生模板支架的兩次重大事故的原因分析中，都發(fā)現 模極支架的內力分析與實際工況不符的情況，支架立桿都存 在實際受力很不均勻的卻按平均受力來考慮。例如一根兩跨橫桿各在兩邊跨中作用P(圖3),其三個支點的支承反力，用結構

38、力學方法可知：RA =0.312PRB=1.376PRC=0.312P圖3兩跨橫桿跨中作用 P力時的支承反力因此，實際工況是全部豎向荷載中間立桿承受68.8%，每邊立桿承受15.6%。有些工程施工設計卻把它按平均分擔，顯 然不符合實際，中間立桿的安全是滿足不了的。模架支架工 程實際荷載梁板荷載分布都是中間大、兩邊小，如把三支點專業(yè)資料按照平均分擔1/3，中間立柱鋼管的安全度就更不足了。所以模板支架立桿的內力分析一定要符合實際工況。此外，模板支架的節(jié)點都不是剛性節(jié)點，人工不確定因素很 多，傳力也不直接、不規(guī)則，離散性很大，千百個扣件中有 一個或幾個失效，則10增加一倍甚至更大，$值急劇降低， 立

39、桿承載力也大幅減小，立桿受壓穩(wěn)定性也就難以保證。4.5要高度重視，扣件式鋼管腳手架和模板支架的構造要求 和嚴格落實實用措施要確保各種桿件的布置符合 規(guī)范要求，使桿件傳力明確， 力桿要盡可能承受軸向力，避免或減小荷載的偏心。加強整 體連接和拉結，確保整體穩(wěn)定性，避免 出現不穩(wěn)定結構和節(jié)點的可變狀態(tài)，要實現構造尺寸的規(guī)范化，避免搭設的隨 意性等。5算例及比較5.1梁板模板支架立桿穩(wěn)定性計算現澆鋼筋混凝土梁寬 700mm、高1400mm、板厚120mm ,模板支架立桿 700mm X700mm1000mm X700mm 縱橫布置，步距1.8m，支架總高度（至梁底）26.7m （圖 4 ）。立桿用$

40、48 X3.5。連墻件豎向間距 3.6m ?？v向間距五跨以上。計算單元取 0.7m X2.4m （圖5 ）。專業(yè)資料（1）荷載：梁（中間部分）屋面梁混凝土自重:0.7 X0.7 X1.4 X24=16.46kN鋼筋自重：0.7 X0.7 X1.4 X1.5=1.03kN模板自重：0.7 X0.7+(1.4-0.14)X2 X0.75=1.69kN施工荷載1kN/m2，振搗荷載 2kN/m2 : 3 X0.7 X0.7=1.47kN荷載標準值20.65 kN ;設計值25.08kN （分項系數項為1.2，項為1.4 ）。于是得：q1 標準值=29.5 kN/m,q1設計值=35.82kN/m板（

41、兩邊部分） 混凝土自重：0.7 X(0.5+0.35 ) X0.12 X24=1.71kN 鋼筋自重：0.7 x（0.5+0.35 ） X0.12 xi.5=0.llkN 模板自重：0.7 X（0.5+0.35 ） X0.75=0.44kN 施工荷載、振搗荷載：0.7 x（0.5+0.35 ）X3=1.79kN荷載標準值4.05kN ;設計值5.21kN （分項系數為1.2，為 1.4 ）。于是得：q2 標準值=4.77kN/m,q2 設計值=6.31kN/m。豎向荷載（圖6）：支架自重（包括扣件）0.4 kN/m，立桿專業(yè)資料上部g上=1.8 X0.4=0.72 kN ，立桿底部 g下=26.7