扣件式鋼管腳手架與模板支架的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、.扣件式鋼管腳手架與模板支架的設(shè)計(jì)計(jì)算     1012前   言     10121 充分認(rèn)識(shí)腳手架和模板支架在工程施工中的重要性，認(rèn)真做好施工組織設(shè)計(jì)     10122 扣件式鋼管腳手架基本構(gòu)造與主要桿件     10143 扣件式鋼管腳手架和模板支架設(shè)計(jì)計(jì)算     10164 了解扣件式鋼管腳手架和模板支架（結(jié)構(gòu)支架）的特性，應(yīng)注意掌握的幾個(gè)要點(diǎn)     101135 算例及比較     10117扣件式鋼管腳手架與模板支架的設(shè)計(jì)計(jì)算益

2、德清（中國(guó)工程設(shè)計(jì)大師）                            -本文摘自浙江建筑前   言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(shí)設(shè)施，它既為工程順利施工，又直接影響工程的質(zhì)量、進(jìn)度、效率、 安全等。二十余年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)用日漸增多。隨之在工程施工中，編制高層腳手架和

3、模板支架的施工組織設(shè)計(jì)的重要性也越加明顯。特別是近年來(lái)，扣件式鋼管模板支架發(fā)生的安全事故，引起了建設(shè)主管部門(mén)和工程部門(mén)的關(guān)切和重視，為了貫徹浙江省建設(shè)廳“關(guān)于開(kāi)展全省建設(shè)安全生產(chǎn)年活動(dòng)”，筆者受省、市工程管理和施工部門(mén)的邀請(qǐng)，針對(duì)扣件式鋼管腳手架和模板支架的設(shè)計(jì)計(jì)算中的某些要點(diǎn)和問(wèn)題，作了一些介紹，有一部分工程技術(shù)人員希望有書(shū)面資料，為此，筆者整理成這篇文章，供施工部門(mén)技術(shù)人員編制施工組織設(shè)計(jì)時(shí)參考。由于本人對(duì)施工技術(shù)知之不多，若有不妥，請(qǐng)工程界同仁指正。1 充分認(rèn)識(shí)腳手架和模板支架在工程施工中的重要性，認(rèn)真做好施工組織設(shè)計(jì)1.1 腳手架工程腳手架是土木建筑工程施工必須使用的重要設(shè)施，是為保證

4、高處作業(yè)安全、順利進(jìn)行施工而搭設(shè)的工作平臺(tái)或作業(yè)通道，在結(jié)構(gòu)施工、裝修施工和設(shè)備管道的安裝施工中，都需要按照操作要求搭設(shè)腳手架。腳手架是施工中必不可少的，是隨著工程進(jìn)展需要而搭設(shè)的。雖然它是建筑施工中的臨時(shí)設(shè)施，工程完成就拆除，但它對(duì)建筑施工速度、工作效率、工程質(zhì)量以及工人的人身安全有著直接的影響，如果腳手架搭設(shè)不及時(shí)，勢(shì)必會(huì)拖延工程進(jìn)度；腳手架搭設(shè)不符合施工需要，工人操作就不方便，質(zhì)量會(huì)得不到保證，工效也提不高；腳手架搭設(shè)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(gòu)造、搭設(shè)質(zhì)量等決不可疏忽大意、輕率對(duì)待。腳手架的種類(lèi)很多，按搭設(shè)位置分：有外腳手架和里腳手架；按所用材料

5、分：有木腳手架、竹腳手架和金屬（鋼管、型鋼）腳手架；按構(gòu)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(shè)排數(shù)分：有單排、雙排和滿(mǎn)堂紅架；按搭設(shè)高度分：有高層腳手架和普通腳手架；按搭設(shè)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(yīng)符合以下基本要求：    （1）要有足夠的牢固性和穩(wěn)定性，保證在施工期間對(duì)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。    （2）要有足夠的面積，滿(mǎn)足堆料、運(yùn)輸、操作和行走的要求。    （3）構(gòu)造要簡(jiǎn)單，搭設(shè)、拆除和搬運(yùn)要方便，使用要安全

6、，并能滿(mǎn)足多次周轉(zhuǎn)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(guó)目前土木建筑工程中應(yīng)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(diǎn)是：桿配件數(shù)量少；裝卸方便，利于施工操作；搭設(shè)靈活，能搭設(shè)高度大；堅(jiān)固耐用，可多次周轉(zhuǎn)。應(yīng)用扣件式鋼管腳手架在設(shè)計(jì)與施工中要貫徹執(zhí)行國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量。為了符合這一基本要求，所以扣件式鋼管腳手架施工前，要根據(jù)建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ130-2001）的規(guī)定,(以下均簡(jiǎn)稱(chēng)規(guī)范)1.0.4 條的規(guī)定編制施工組織設(shè)計(jì)。1.2模板支架工程鋼

7、筋混凝土現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu)工程均需要模板，模板是施工中必不可少的。模板根據(jù)其形式 , 一般分為：整體式模板、定型模板、工具式模板、翻轉(zhuǎn)模板、滑動(dòng)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(yīng)用的是組合式定型鋼模板及鋼木模板。模板支架也廣泛采用扣件式鋼管搭設(shè)的支架。由于高層和超高層建筑的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)數(shù)量愈來(lái)愈多，相應(yīng)模板工程所產(chǎn)生的事故也有所增多，如脹凸、炸模、整體倒塌等，所以必須對(duì)模板工程加強(qiáng)安全管理。模板及其支架（承重支模架）的安全性既對(duì)混凝土成形質(zhì)量起著極重要的作用，也直接關(guān)系著施工人員的生命安全，因此，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量

8、驗(yàn)收規(guī)范（GB50204-2002）對(duì)此作了嚴(yán)格的規(guī)定：模板及其支架應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、地基土類(lèi)別、施工設(shè)備和材料供應(yīng)等條件進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)；模板及其支架應(yīng)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(cè)壓力以及施工荷載。具體要求是：（1）模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)的計(jì)算簡(jiǎn)圖、荷載取值、內(nèi)力分析、支架截面計(jì)算方法要合理、準(zhǔn)確。    （2）設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)包括模板支架自身及支撐模板樓、地面承載能力等。（3）技術(shù)方案要包括結(jié)構(gòu)模板大樣、支撐體系及連接件等。（4）采取的技術(shù)安全措施要詳細(xì)、周全。2 扣件式鋼管腳手架基本構(gòu)造與主要桿件2.1  

9、60; 基本構(gòu)造     扣件式腳手架是由標(biāo)準(zhǔn)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(hù)構(gòu)件、連墻件等組成的，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(wú)縫鋼管，也有外徑50 5lmm、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(zhǎng)度不宜超過(guò)6.5m，最大重量不宜超過(guò)250N，以便適合人工搬運(yùn)。用于小橫桿的鋼管長(zhǎng)度宜為1.52.5m，以適應(yīng)腳手板的寬度。規(guī)范對(duì)鋼管的材質(zhì)、最大質(zhì)量、尺寸和表面質(zhì)量都作了規(guī)定，不僅對(duì)新鋼管，而且對(duì)舊鋼管都作了嚴(yán)格的規(guī)定必須切實(shí)遵守。(2) 扣

10、件。扣件用可鍛鑄鐵鑄造或用鋼板壓成，其基本形式有三種（圖l）：供兩根成任意角度相交鋼管連接用的回轉(zhuǎn)扣件；供兩根成垂直相交鋼管連接用的直角扣件；供兩根對(duì)接鋼管連接用的對(duì)接扣件?？奂|(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)的規(guī)定，當(dāng)扣件螺栓擰緊扭力矩達(dá)65Nm 時(shí)扣件不得發(fā)生破壞。            (a )回轉(zhuǎn)扣件       (b)直角扣件       (c)對(duì)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(zhǎng)度24m，寬度250mm，表面應(yīng)有防滑措施。也可采

11、用厚度不小于50mm的杉木板或松木板，長(zhǎng)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。(4) 連墻件。連墻件將立桿與主體結(jié)構(gòu)連接在一起，可用鋼管、型鋼或粗鋼筋等。每個(gè)連墻件的覆蓋面積應(yīng)小于40m2。當(dāng)腳手架高度大于5Om時(shí)，應(yīng)小于27m2。連墻件需從底部第一根縱向水平桿處開(kāi)始設(shè)置，連墻件與結(jié)構(gòu)的連接應(yīng)牢固，通常采用預(yù)埋件連接。連墻件是十分重要的連接件，規(guī)范對(duì)其布置和構(gòu)造都作了嚴(yán)格的規(guī)定。    圖 2 扣件鋼管架底座(5) 底座。底座一般采用厚8mm、邊長(zhǎng)150 200mm的鋼板作底板，上焊高150mm的鋼管。底座形式有內(nèi)插式和外套式兩種，內(nèi)插

12、式的外徑D1比立桿內(nèi)徑小2mm，外套式的內(nèi)徑D2比立桿外徑大2mm（圖2）。2.2 主要桿件(1) 立桿（也稱(chēng)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(guò)底座（或墊座）傳到地基上。(2)大橫桿（也稱(chēng)順?biāo)畻U、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(dāng)采用竹腳手片時(shí)，則大橫桿不傳遞荷載， 僅作縱向連系桿件。(3)小橫桿（也稱(chēng)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(dāng)采用竹腳手片，則通過(guò)小橫桿把荷載傳到立桿上。(4)斜撐是緊貼腳手架外排立桿

13、, 與立桿斜交并與地面約成45°60°角，上下連續(xù)設(shè)置，形成“之”字形，主要在腳手架拐角處設(shè)置，作用是防止架子沿縱長(zhǎng)方向傾斜。(5)剪刀撐（也稱(chēng)十字撐、十字蓋）是在腳手架外側(cè)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(shè)置在腳手架周?chē)闹渭茏拥男睏U。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(yīng)大于4m，水平方向不大于3L（L 為立桿縱距）設(shè)置的、能承受拉和壓且與主體結(jié)構(gòu)相

14、連的水平桿件，其作用主要是承受腳手架的全部風(fēng)荷載和腳手架里外排立桿不均勻下沉所產(chǎn)生的荷載。    (8)掃地桿是在腳手架底部縱飛橫向設(shè)置并與立桿相連接，主要是增強(qiáng)架子的整體剛度。    以上各種桿件位置可參見(jiàn)規(guī)范條文說(shuō)明中的圖1。3 扣件式鋼管腳手架和模板支架設(shè)計(jì)計(jì)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(jiǎn)稱(chēng)腳手架和模板支架'）結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和方法與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一樣都是按照建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068-2001）進(jìn)行，是以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ17-88）、冷彎

15、薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范（GB50018-2002）相一致。(2)腳手架和模板支架結(jié)構(gòu)施工組織設(shè)計(jì)的目的，是要在規(guī)定的使用期限內(nèi)，不超過(guò)結(jié)構(gòu)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(duì)應(yīng)于腳手架和模板支架結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力或不適于繼續(xù)承載的變形。計(jì)算分析主要是考慮有關(guān)安全性的問(wèn)題。正常使用極限狀態(tài)是對(duì)應(yīng)于腳手架或模板支架結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用（如變形）的規(guī)定限值。驗(yàn)算桿件變形主要是考慮有關(guān)適用性的問(wèn)題。(3)腳手架和模板支架結(jié)構(gòu)承載能力計(jì)算 , 采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，以分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)的表達(dá)式S<R進(jìn)行，即作用在腳手架、模板支架結(jié)構(gòu)上的荷載效應(yīng)（S）結(jié)構(gòu)的抗力（R）。 

16、;   根據(jù)腳手架或模板支架的荷載、桿件布置等情況，一般要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)計(jì)算：    ()縱向、橫向水平桿等受彎構(gòu)件的強(qiáng)度和連接扣件的抗滑承載力計(jì)算；()立桿的穩(wěn)定性計(jì)算；()連墻件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和連接強(qiáng)度的計(jì)算；()立桿地基承載力計(jì)算。    (4)計(jì)算腳手架構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性與連接強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用荷載效應(yīng)基本組合的設(shè)計(jì)值。永久荷載分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取1.40。(5) 腳手架中的受彎構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)正常使用極限狀態(tài)的要求驗(yàn)算變形。驗(yàn)算構(gòu)件變形時(shí)，應(yīng)采用荷載短期效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值。(6)當(dāng)縱向或橫向水平桿的軸線對(duì)立桿軸線的偏

17、心距不大于55mm時(shí)，立桿穩(wěn)定性計(jì)算中可不考慮此偏心距的影響。(7)鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與彈性模量，扣件、底座的承載力設(shè)計(jì)值，受彎構(gòu)件（縱向、橫向水平桿等的容許撓度）以及受壓構(gòu)件容許長(zhǎng)細(xì)比=l0/i,(其中為l0計(jì)算長(zhǎng)度；i為回轉(zhuǎn)半徑)，規(guī)范均提出了數(shù)據(jù)或限值。3.2 扣件式鋼管腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算(1)荷載。作用在腳手架結(jié)構(gòu)上的荷載按時(shí)間的變異來(lái)分，主要是兩種：永久荷載（恒荷載）：在使用期間，其值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的荷載。如腳手架結(jié)構(gòu)自重，也稱(chēng)恒荷載，包括立桿， 縱、橫水平桿、剪刀撐、斜撐和扣件等結(jié)構(gòu)自重，以及腳手板、欄 桿、擋腳板、安全網(wǎng)等防護(hù)設(shè)施的重量?？勺兒奢d：在使用

18、期間，其值按時(shí)間而變化，且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、堆材等重量；(ii)風(fēng)荷載。(2)荷載效應(yīng)組合。腳手架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要進(jìn)行荷載效應(yīng)組合，要按照使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的荷載最不利的組合。規(guī)范表4.3.1已提供了腳手架計(jì)算項(xiàng)目的荷載效應(yīng)組合的內(nèi)容。(3)縱向水平桿飛橫向水平桿計(jì)算受彎強(qiáng)度的計(jì)算    =M/Wf式中M=1.2MGK+1.4MQK為彎矩設(shè)計(jì)值；MGK為由腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎距；MQK為由腳手板上施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎距；系數(shù)1.2 、1.4分別為恒荷載和活荷載的分項(xiàng)系數(shù)；W 為截

19、面模量；f為鋼材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。撓度計(jì)算要符合VV此處V為在荷載作用下產(chǎn)生的撓度；V為容許撓度。計(jì)算內(nèi)力與撓度時(shí)的計(jì)算跨度取值    縱向水平桿宜取三跨連續(xù)梁計(jì)算；橫向水平桿宜按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。但當(dāng)采用竹腳手片時(shí)，縱向水平桿可不進(jìn)行計(jì)算。扣件抗滑承載力驗(yàn)算（扣件是腳手架的連接件，也是傳力件）RRC式中R為縱、橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計(jì)值；Rc為扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)值（按規(guī)范表5.1.7采用）。(4)立桿穩(wěn)定性計(jì)算規(guī)范方法：可取一個(gè)計(jì)算單元（立桿的一個(gè)縱距）計(jì)算。    不組合風(fēng)荷載時(shí)：N/Af    其中N=1.2（NG1K+NG2

20、K）+1.4NQK    組合風(fēng)荷載時(shí)：N/A+MW/Wf 其中N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85x1.4 NQK式中N為計(jì)算立桿段的軸向力設(shè)計(jì)值；NG1K為腳手架結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力；NG2K為構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值的軸向力；NQK為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和；A為立桿截面面積；f為鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為立桿受壓的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)立桿長(zhǎng)細(xì)比取值；Mw 為計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎矩，可按規(guī)范公式5.3.4求出。關(guān)于立桿的計(jì)算長(zhǎng)度l0的確定l0=kh式中k為計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)其值為1.155；為考慮整體穩(wěn)定因素的單桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，可按腳手架立桿排數(shù)、橫向距離及

21、連墻件布置查表確定，一般為1.5 2.0；h為立桿步距。手冊(cè)方法：目前國(guó)內(nèi)已出版的施工安全技術(shù)手冊(cè)、高層建筑施工手冊(cè)、建筑施工腳手架實(shí)用手冊(cè)等所介紹的方法，在有些施工單位中也經(jīng)常應(yīng)用。大致有兩種：(i) 建筑施工安全技術(shù)手冊(cè)、高層建筑施工手冊(cè)的方法2，3不組合風(fēng)荷載時(shí)：N/AKAKHf式中為格構(gòu)式壓桿（立桿）整體穩(wěn)定性系數(shù)，按換算長(zhǎng)細(xì)比0=X得出；為換算系數(shù)，根據(jù)立桿橫向間距和連墻件的間距確定按表1取值；X格構(gòu)式壓桿（由內(nèi)、外排立桿及橫向水平桿組成）的長(zhǎng)細(xì)比，按表2取值；N為格構(gòu)式壓桿的軸向壓力；KA為立桿（鋼管數(shù)）的調(diào)整系數(shù)，單管取0.85，雙管取0.70；KH=1/（1+H/150）為高度

22、折減系數(shù)；H 為腳手架高度（m）；f為鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。    組合風(fēng)荷載時(shí)：N/A+M/b1A1KAKHf式中A為計(jì)算單元腳手架內(nèi)、外立桿面積之和；A1為腳手內(nèi)或外一根立桿面積；b1為腳手內(nèi)、外立桿距離。M為風(fēng)荷載作用對(duì)格構(gòu)式壓桿產(chǎn)生的彎矩。表1   長(zhǎng)細(xì)比換算系數(shù)腳手架的立桿橫距b(m)     腳手架與主體結(jié)構(gòu)連墻點(diǎn)豎向間距H1(m)    2h             3h           4h1.05

23、     25     20     161.30     32     24     191.55     40     30     24注:表中數(shù)據(jù)是根據(jù)腳手架連墻點(diǎn)縱向間距為三倍立桿縱距計(jì)算所得，若為四倍時(shí)應(yīng)乘以1.03的增大系數(shù)。表2 格構(gòu)式壓桿的長(zhǎng)細(xì)比X腳手架的立桿橫距b(m)     腳手架與主體結(jié)構(gòu)連墻點(diǎn)豎向間距H1(m)    2.7   3.0 &

24、#160; 3.6   4.0   4.05   4.5   4.8   5.4   6.01.05     5.14     5.71     6.86     7.62     7.71     8.57     9.14     10.28     11.431.30     4.15     4.62 

25、0;   5.54     6.15     6.23     6.92     7.38     8.31     9.231.55     3.50     3.87     4.65     5.16     5.23     5.81     6.19     6.97     7

26、.74注 : 表中數(shù)據(jù)按X=2H1/b計(jì)算。    當(dāng)腳手架底步以上步距h及H1不同時(shí)，應(yīng)以底步以上較大的h 和較大的H1作為查表根據(jù)。(ii)建筑施工腳手架實(shí)用手冊(cè)的方法4不組合風(fēng)荷載時(shí)：N/Af式中為立桿受壓穩(wěn)定性系數(shù)，按=h/i得出；為立桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。取值與規(guī)范方法同；h為步距。組合風(fēng)荷載時(shí)：N/A+MW/Wf式中N=1.2(NG1K+NG2K)/K1+1.4NQK為立桿軸向力設(shè)計(jì)值；K1為高度調(diào)整系數(shù)，按表3取值。其余符號(hào)同前。表3   K1的取值支架高度H1(m)     26     30  

27、60; 33     37     40     43     46     49     52K1     0.870     0.850     0.833     0.816     0.800     0.784     0.769     0.755     0.741(5)連墻件計(jì)算NL

28、= NLW+N0式中NL為連墻件軸向力設(shè)計(jì)值；NLW=1.4WKAW風(fēng)荷載產(chǎn)生連墻件軸向力設(shè)計(jì)值；WK為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)；AW為每個(gè)連墻件覆蓋面積內(nèi)腳手架外側(cè)的迎風(fēng)面積；N0為約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力，單排架取3kN，雙排架取5kN。連墻件ANNL/f式中AN為連墻件截面積。扣件、預(yù)埋件等可按有關(guān)規(guī)定分別計(jì)算。(6)立桿地基承載力計(jì)算應(yīng)符合 Pfg=KCfgK式中P為桿基底平均壓力；fg為地基承載力設(shè)計(jì)值；KC為調(diào)整系數(shù)，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(biāo)準(zhǔn)值。(7)腳手架搭設(shè)高度及高度限值當(dāng)腳手架立桿為單管時(shí)，腳手架可搭設(shè)高度HS應(yīng)按

29、規(guī)范公式計(jì)算。當(dāng)HS26m時(shí)，考慮高度因素，可按下式調(diào)整，但不宜超過(guò)5Om，即搭設(shè)高度限值    H=HS/(1+0.00lHS)規(guī)范規(guī)定扣件式鋼管腳手架高度不宜超過(guò)5Om。這是指立桿采用單桿，當(dāng)超過(guò)50m 時(shí)，要慎重，并應(yīng)采用加強(qiáng)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(shè)計(jì)計(jì)算扣件式鋼管模板支架在現(xiàn)行規(guī)范和施工手冊(cè)中所提出的計(jì)算分析方法與扣件式鋼管腳手架的計(jì)算基本相同，規(guī)范對(duì)模板支架計(jì)算方法和構(gòu)造要求還分別列入專(zhuān)門(mén)章節(jié)。一方面由于都是采用扣件式鋼管支架結(jié)構(gòu)，在計(jì)算與構(gòu)造有基本類(lèi)同的方面，但另一方面在荷載取值、計(jì)算分析、構(gòu)造措施上也有區(qū)別。

30、(1)荷載。模板支架所受荷載主要有兩項(xiàng)。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/m2。(ii)所澆灌的混凝土重量，按 24kN/m3計(jì)。(iii)鋼筋自重：用鋼量大的按工程圖實(shí)計(jì)，一般梁板結(jié)構(gòu)可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(jì)?？勺兒奢d（施工活荷載）(i)施工人員、施工設(shè)備、混凝土堆積：計(jì)算模板及模板下楞木時(shí)取2.5kN/m2，另再以集中荷載2.5kN計(jì)，二者比較內(nèi)力M值，取大的值。計(jì)算楞木下直接支承構(gòu)件時(shí)取1.5kN/m2，計(jì)算支架立桿及其它構(gòu)件時(shí)取1.OkN/m2。   

31、 (ii) 振搗混凝土?xí)r，產(chǎn)生的荷載：對(duì)水平面模板取2kN/m2；對(duì)垂直面模板取4kN/m2；    (iii)新澆搗混凝土對(duì)模板側(cè)面的壓力：采用內(nèi)部振動(dòng)器時(shí)，可按下式計(jì)算，并取最小值：F =0.22rt012v   或 F =24H式中F為對(duì)模板側(cè)面壓力（kN/m2）；r為24kN/m3；t0為初凝時(shí)間；1為外加劑影響系數(shù)，摻加為1.2，不摻加為 1.0；2為坍落度影響系數(shù)，坍落度3cm 為0.85，5 9cm 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(cè)壓力用于計(jì)算側(cè)摸，計(jì)算模板支架可以不計(jì)。模板支架計(jì)算把以上有關(guān)荷載作用下

32、的標(biāo)準(zhǔn)值乘以分項(xiàng)系數(shù)后，得到設(shè)計(jì)值。(2) 模板支架立桿穩(wěn)定性計(jì)算 規(guī)范規(guī)定的計(jì)算公式，與腳手架立桿相同，即當(dāng)不考慮風(fēng)荷載組合時(shí) N/Af當(dāng)考慮組合風(fēng)荷載時(shí)     N/A+MW/Wf 其中關(guān)于立桿計(jì)算長(zhǎng)度l0=h+2a的取值，筆者建議在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)要根據(jù)模板支架的實(shí)際情況注意其適用范圍。安全技術(shù)施工手冊(cè)和高層建筑施工手冊(cè)對(duì)荷載分析作了詳細(xì)介紹，模板支架立桿僅對(duì)木立桿作了介紹，未涉及扣件式鋼管模板支架的計(jì)算。參照腳手架計(jì)算也是有兩種方法。當(dāng)不考慮組合風(fēng)荷載時(shí)：施工安全技術(shù)手冊(cè)方法： N/AKAKHf建筑腳手架實(shí)用手冊(cè)方法：N/A<f（N為考慮高度調(diào)整系數(shù)之后的軸壓力設(shè)計(jì)

33、值）。4 了解扣件式鋼管腳手架和模板支架（結(jié)構(gòu)支架）的特性，應(yīng)注意掌握的幾個(gè)要點(diǎn)4.1 了解扣件式鋼管結(jié)構(gòu)支架的工作特性，理解設(shè)計(jì)方法的實(shí)質(zhì)(1)腳手架和模板支架鋼管都是通過(guò)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(diǎn)是達(dá)不到剛性節(jié)點(diǎn)要求的，節(jié)點(diǎn)剛性大小與扣件質(zhì)量，人工搭設(shè)質(zhì)量密切相關(guān)，所以扣件式鋼管支架基本上都屬于半剛性的節(jié)點(diǎn)，而且各節(jié)點(diǎn)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(jīng)多次周轉(zhuǎn)重復(fù)使用的鋼管、扣件其缺陷更嚴(yán)重，如管子的初彎曲、銹蝕、截面缺損、管子端面不平、扣件的裂縫、破碎以及搭設(shè)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

34、很不均勻，且有動(dòng)力影響。(4)支架結(jié)構(gòu)的桿件受力均通過(guò)于日件傳遞，全處于偏心受荷狀態(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(lái)：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(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的不確定因素多等。目前對(duì)這些問(wèn)題的研究、試驗(yàn)還很不夠，也缺乏系統(tǒng)積累和統(tǒng)計(jì)，雖然在理論上、結(jié)構(gòu)分析上規(guī)范和手冊(cè)提出了一些具體的計(jì)算公式方法，但從總體上看還是很簡(jiǎn)略的。實(shí)際上還不具備以概率理論極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的條件，因此，目前扣件式鋼管腳手架、模 板支架的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上還是半概率、半經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。明確這一點(diǎn)是十分重要的。由

35、于扣件式鋼管結(jié)構(gòu)支架不確定的因素很多，就很難用一個(gè)計(jì)算公式和幾個(gè)參數(shù)來(lái)包含這些不確定的多變因素，所以也就不能完全依賴(lài)分析計(jì)算。應(yīng)該運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的方法，既重視數(shù)值的分析計(jì)算，更要重視構(gòu)造要求和技術(shù)措施的選擇和落實(shí)。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(jì)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：整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)，整體失穩(wěn)破壞時(shí)，腳手架呈現(xiàn)出內(nèi)、外立桿與橫向水平桿組成的橫向框架，沿垂直主體結(jié)構(gòu)方向大波鼓曲現(xiàn)象，波長(zhǎng)均大于步距，并與連墻件的豎向間距有關(guān)。整體失穩(wěn)破壞始于無(wú)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

36、形式。局部失穩(wěn)破壞時(shí)，立桿在步距之間發(fā)生小波鼓曲，波長(zhǎng)與步距相近，內(nèi)、外立桿變形方向可能一致，也可能不一致。當(dāng)腳手架以相等步距、縱距搭設(shè)，連墻件設(shè)置均勻時(shí)，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(dāng)腳手架以不等步距、縱距搭設(shè)，或連墻件設(shè)置不均勻，或立桿承受荷載不均勻時(shí)，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(duì)整體穩(wěn)定計(jì)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(duì)可能出現(xiàn)的薄弱的立桿段進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。結(jié)構(gòu)失穩(wěn)就意味著結(jié)構(gòu)喪失繼續(xù)承載功能和正常使用功能，所以受軸壓和壓彎

37、的構(gòu)件，穩(wěn)定計(jì)算是十分重要的，一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件越高、越長(zhǎng)、越柔，受壓穩(wěn)定性就越差，抗壓承載力也越低。規(guī)范和手冊(cè)對(duì)支架立桿穩(wěn)定性計(jì)算方法，可明顯地看出規(guī)范十分突出的是連墻件布置，計(jì)算長(zhǎng)度隨著連墻件的間距而定，兩步或三步布置一個(gè)連墻件，長(zhǎng)度系數(shù)值要相差10% 以上，對(duì)穩(wěn)定系數(shù)值影響更大。國(guó)內(nèi)外發(fā)生的腳手架倒塌事故，幾乎都是由于連墻件設(shè)置不足或連墻件被拆掉而未及時(shí)補(bǔ)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(yīng)是模架支架不可缺失的連接件。為起到對(duì)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(yīng)能承受軸向力或平面外變形所產(chǎn)生的連墻（柱）件軸向力。此外，連墻（柱）

38、件還要承受施工荷載偏心作用產(chǎn)生的水平力。(2)立桿穩(wěn)定性計(jì)算中長(zhǎng)度系數(shù)值。立桿穩(wěn)定性計(jì)算中，受壓的穩(wěn)定系數(shù)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(zhǎng)細(xì)比 , 所以計(jì)算長(zhǎng)度l0的合理取值是個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。規(guī)范對(duì)腳手架立桿計(jì)算長(zhǎng)度規(guī)定為l0=kh規(guī)范條文說(shuō)明，穩(wěn)定性計(jì)算公式中的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)值，是反映腳手架各桿件對(duì)立桿的約束作用。規(guī)范規(guī)定的值，采用了中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化研究分院19641965年和19861988年、哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院于1988 1989年分別進(jìn)行的原型腳手架整體穩(wěn)定性試驗(yàn)所取得的科研成果，其值在1.52.0 之間。它綜合了影響腳手架整體失穩(wěn)的各種因

39、素，也包含了立桿偏心受荷的實(shí)際工況。表明按軸心受壓計(jì)算是可靠的、簡(jiǎn)便的。(3)計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)k值的確定。規(guī)范采用建 筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GBJ68- 84）規(guī)定的“概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法”, 而結(jié)構(gòu)安全度按以往容許應(yīng)力法中采用的經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù) K 校準(zhǔn)。根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)值相同，取結(jié)構(gòu)抗力調(diào)整系數(shù)平均為1.155，并將此系數(shù)轉(zhuǎn)化為立桿的計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，即k =1.155，所以這個(gè)系數(shù)實(shí)際上是與結(jié)構(gòu)荷載、支架幾何尺寸無(wú)關(guān)的調(diào)整系數(shù)，是安全度水平的調(diào)整系數(shù)。4.3 分析扣件式鋼管模板支架計(jì)算方法，了解其適用性長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)施工現(xiàn)場(chǎng)普遍采用鋼管與扣件搭設(shè)水平結(jié)構(gòu)（樓

40、板、梁、陽(yáng)臺(tái)）的混凝土模板支架。但對(duì)模板支架，特別是空間高、跨度大、荷載重的模板支架進(jìn)行分析計(jì)算的研究和總結(jié)不多，不少工程編制的施工技術(shù)方案比較簡(jiǎn)略。幾次安全事故的發(fā)生也表明模板支架的施工組織設(shè)計(jì)確是至關(guān)重要。 2001年新頒布的規(guī)范對(duì)模板支架計(jì)算作了規(guī)定。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(jì)算長(zhǎng)度是借鑒英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)腳手架實(shí)施規(guī)范（BS5975-82）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(xiàn)場(chǎng)任意增大伸出長(zhǎng)度。保證支架穩(wěn)定。但從這一規(guī)定的說(shuō)明中也顯見(jiàn)l0=h+2a是針對(duì)于一般多、高層建筑其層間高度不高的樓、屋面混凝土結(jié)構(gòu)的模板支架，正因?yàn)槲捶从秤绊懼Ъ苷w穩(wěn)定的諸

41、多因素，所以筆者認(rèn)為，這個(gè)計(jì)算長(zhǎng)度公式對(duì)用于高、大、重的模極支架計(jì)算的適用性值得商榷，對(duì)這種模板支架目前似仍以采用l0=kh的計(jì)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(jīng)驗(yàn)的積累，這個(gè)問(wèn)題會(huì)逐步得到解決的。4.4 扣件式鋼管承重模板支架的內(nèi)力計(jì)算要符合實(shí)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(xiàn)模極支架的內(nèi)力分析與實(shí)際工況不符的情況，支架立桿都存在實(shí)際受力很不均勻的卻按平均受力來(lái)考慮。    例如一根兩跨橫桿各在兩邊跨中作用 P( 圖 3),其三個(gè)支點(diǎn)的支承反力 , 用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法可知 :    RA =0.312P &#

42、160;       RB=1.376P         RC=0.312P    圖3 兩跨橫桿跨中作用P力時(shí)的支承反力因此，實(shí)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(shè)計(jì)卻把它按平均分擔(dān)，顯然不符合實(shí)際，中間立桿的安全是滿(mǎn)足不了的。模架支架工程實(shí)際荷載梁板荷載分布都是中間大、兩邊小，如把三支點(diǎn)按照平均分擔(dān)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(nèi)力分析一定要符合實(shí)際工況。此外，模板支架的節(jié)點(diǎn)都不是剛性節(jié)點(diǎn)，人工不確定因素很多，傳力也不直接、不規(guī)

43、則，離散性很大，千百個(gè)扣件中有一個(gè)或幾個(gè)失效，則l0增加一倍甚至更大，值急劇降低，立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(gòu)造要求和嚴(yán)格落實(shí)實(shí)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(qiáng)整體連接和拉結(jié)，確保整體穩(wěn)定性， 避免 出現(xiàn)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)的可變狀態(tài)，要實(shí)現(xiàn)構(gòu)造尺寸的規(guī)范化，避免搭設(shè)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(jì)算現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁寬700mm 、高1400mm 、板厚120mm，模板支架立桿700mm×700mm 1000mm

44、15;700mm縱橫布置，步距1.8m，支架總高度（至梁底）26.7m（圖4）。立桿用48×3.5 。連墻件豎向間距3.6m 。縱向間距五跨以上。計(jì)算單元取0.7m ×2.4m（圖5）。(1)荷載：梁（中間部分）屋面梁混凝土自重：0.7×0.7×1.4×24=16.46kN鋼筋自重：     0.7×0.7×1.4×1.5=1.03kN 模板自重：     0.7×0.7+(1.4-0.14)×2×0.75=1.69kN施工荷載1kN/m2，振搗

45、荷載2kN/m2：3×0.7×0.7=1.47kN荷載標(biāo)準(zhǔn)值20.65 kN；設(shè)計(jì)值25.08kN（分項(xiàng)系數(shù)項(xiàng)為1.2，項(xiàng)為1.4）。于是得：q1標(biāo)準(zhǔn)值=     =29.5 kN/m,      q1設(shè)計(jì)值=     =35.82kN/m。板（兩邊部分）混凝土自重：0.7×（0.5+0.35）×0.12×24=1.71kN鋼筋自重：0.7×（0.5+0.35）×0.12×1.5=0.llkN模板自重：0.7×（0.5+0.35）

46、15;0.75=0.44kN施工荷載、振搗荷載：0.7×（0.5+0.35）×3=1.79kN荷載標(biāo)準(zhǔn)值4.05kN；設(shè)計(jì)值5.21kN（分項(xiàng)系數(shù) 為1.2，為1.4）。于是得：q2標(biāo)準(zhǔn)值=     =4.77kN/m,      q2設(shè)計(jì)值=     =6.31kN/m。豎向荷載（圖6）：支架自重（包括扣件）0.4 kN/m，立桿上部 g上=1.8×0.4=0.72 kN，立桿底部g下=26.7×0.4=10.7kN。圖6 豎向荷載計(jì)算（2）立桿內(nèi)力分析（表4）表4 幾種方法比較立桿

47、計(jì)算方法     一根立桿最大軸向壓力（kN）     內(nèi)力比值    上部     底部     三支點(diǎn)平均受力（每根1/3）     12.1     15.4     中支點(diǎn)實(shí)際受力     按連續(xù)梁計(jì)算     21.5     /     1.77    按平面框架整體分析     20.6     15.2     1.70    按空間整體分析     20.5