工程项目的扣件式钢管脚手架和模板支架设计及计算.docx

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1、某工程项目扣件式钢管脚手架与模板支架的设计计算目录扣件式钢管脚手架与模板支架的设计计算io-1错误味定义书签。前言10-1-31充足认识脚手架和模板支架在工程施工中日勺重要性，认真做好施工组织设计10-1-32扣件式钢管脚手架基本构造与重要杆件10-1-63扣件式钢管脚手架和模板支架设计计算10-1-94理解扣件式钢管脚手架和模板支架（构造支架）的特性，应注意掌握的几种要点10-1-1810-1-235算例及比较扣件式钢管脚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临时设施，它既为工程顺利施工，又直接影响工程的质量、进度、效率、安全等。二十余年来，我国经济迅速发展，高层建筑、大

2、跨度建筑大量兴建，商品混凝土泵送现浇钢筋混凝土构造体系的形成，都促使高层脚手架和空间高、跨度大的模板支架应用日渐增多。随之在工程施工中，编制高层脚手架和模板支架的施工组织设计的重要性也越加明显。尤其是近年来，扣件式钢管模板支架发生的安全事故，引起了建设主管部门和工程部门的关切和重视，为了贯彻浙江省建设厅“有关开展全省建设安全生产年活动”，笔者受省、市工程管理和施工部门的邀请，针对扣件式钢管脚手架和模板支架的设计计算中的某些要点和问题，作了某些简介，有一部分工程技术人员但愿有书面资料，为此，笔者整顿成这篇文章，供施工部门技术人员编制施工组织设计时参照。由于本人对施工技术知之不多，若有不妥，请工程

3、界同仁指正。1充足认识脚手架和模板支架在工程施工中的重要性，认真做好施工组织设计1.1脚手架工程脚手架是土木建筑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，在构造施工、装修施工和设备管道H安装施工中，都需要按照操作规定搭设脚手架。脚手架是施工中必不可少的，是伴随工程进展需要而搭设的。虽然它是建筑施工中的临时设施，工程完毕就拆除，但它对建筑施工速度、工作效率、工程质量以及工人的人身安全有着直接的影响，假如脚手架搭设不及时，势必会迟延工程进度;脚手架搭设不符合施工需要，工人操作就不以便，质量会得不到保证，工效也提不高；脚手架搭设不牢固，不稳定，就轻易导

4、致施工中的伤亡事故。因此，脚手架的选型、构造、搭设质量等决不可疏忽大意、轻率看待。脚手架的种类诸多，按搭设位置分：有外脚手架和里脚手架；按所用材料分：有木脚手架、竹脚手架和金属（钢管、型钢）脚手架；按构造形式分：有多立杆式、框式、桥式、吊式、挂式、升降式等；按立杆搭设排数分：有单排、双排和满堂红架；按搭设高度分：有高层脚手架和一般脚手架；按搭设用途分：有砌筑架、装修架、承重架等。不管哪种脚手架工程，都应符合如下基本规定：（1）要有足够的牢固性和稳定性，保证在施工期间对所规定的荷载或在气候条件的影响下不变形、不摇摆、不倾斜，能保证作业人员的人身安全。（2）要有足够的面积，满足堆料、运送、操作和行

5、走的规定。（3）构造要简朴，搭设、拆除和搬运要以便，使用要安全，并能满足多次周转使用。(4)要因地制宜，就地取材，量材施用，尽量节省用料。扣件式钢管脚手架是我国目前土木建筑工程中应用最为广泛的，也是属于多立杆式的外脚手架中的一种，其特点是：杆配件数量少；装卸以便，利于施工操作；搭设灵活，能搭设高度大；结实耐用，可多次周转。应用扣件式钢管脚手架在设计与施工中要贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全合用、保证质量。为了符合这一基本规定，因此扣件式钢管脚手架施工前，要根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJI30-2023)的规定，(如下均简称规范)1.04条的规定编制施工

6、组织设计。12模板支架工程钢筋混凝土现浇的构造工程均需要模板，模板是施工中必不可少的。模板根据其形式，一般分为：整体式模板、定型模板、工具式模板、翻转模板、滑动模板、胎膜等。按材料不一样又分为：木模板、钢木模板、钢模板、铝合金模板、竹模板、胶木模板等。目前，建筑工程中大量应用的是组合式定型钢模板及钢木模板。模板支架也广泛采用扣件式钢管搭设的支架。由于高层和超高层建筑的蓬勃发展，现浇构造数量愈来愈多，对应模板工程所产生的事故也有所增多，如胀凸、炸模、整体倒塌等，因此必须对模板工程加强安全管理。模板及其支架(承重支模架)的安全性既对混凝土成形质量起着极重要的作用，也直接关系着施工人员的生命安全，因

7、此，混凝土构造工程施工质量验收规范(GB50204-2023)对此作了严格的规定：模板及其支架应根据工程构造形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件进行施工组织设计；模板及其支架应具有足够H勺承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载。详细规定是：(1)模板构造设计计算书的计算简图、荷载取值、内力分析、支架截面计算措施要合理、精确。(2)设计计算应包括模板支架自身及支撑模板楼、地面承载能力等。(3)技术方案要包括构造模板大样、支撑体系及连接件等。(4)采用的技术安全措施要详细、周全。2扣件式钢管脚手架基本构造与重要杆件2.1基本构造扣件式脚手架是由原则

8、的钢管杆件(立杆、横杆、斜杆)和特制扣件构成的脚手架骨架与脚手板、防护构件、连墙件等构成的，是目前最常用的一种脚手架。(1)钢管杆件。钢管杆件一般采用外径48m、壁厚3.5cm的焊接钢管或无缝钢管，也有外径5051mm、壁厚34mm的焊接钢管或其他钢管。用于立杆、大横杆、斜杆的钢管最大长度不适宜超过6.5m,最大重量不适宜超过250N,以便适合人工搬运。用于小横杆的钢管长度宜为1525m,以适应脚手板的宽度。规范对钢管的材质、最大质量、尺寸和表面质量都作了规定，不仅对新钢管，并且对旧钢管都作了严格B规定必须切实遵守。(2)扣件。扣件用可锻铸铁铸造或用钢板压成，其基本形式有三种(图1)：供两根成

9、任意角度相交钢管连接用的回转扣件；供两根成垂直相交钢管连接用的直角扣件；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2mR钢板压制而成，长度24m,宽度250mm,表面应有防滑措施。也可采用厚度不不不小于50mm的杉木板或松木板，长度36m,宽度200250mm;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构造连接在一起，可用钢管、型钢或粗钢筋等。每个连墙件的覆盖面积应不不小于40痛。当脚手架高度不小于50m时，应不

10、不小于27才。连墙件需从底部第一根纵向水平杆处开始设置，连墙件与构造的连接应牢固，一般采用预埋件连接。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。内插式底座ISO-MO小)外套式展出图2扣件钢管架底座(5)底座。底座一般采用厚8mm、边长150200mmn钢板作底板，上焊高15OnnnB钢管。底座形式有内插式和外套式两种，内插式B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重要杆件(1)立杆(也称立柱、站杆等)与地面垂直，是脚手架重要受力杆件。其作用是将脚手架上所堆放的物件和操作人员的所有荷载，通过底座(或垫座)传到地基上。(2)大横杆(也称

11、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4560角，上下持续设置，形成“之”字形，重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4560夹角，作用是把脚手架连成整体，增长脚

12、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，作用是增长脚手架横向稳定，防止脚手架向外倾斜或倾倒。(7)连墙杆是沿立杆的竖向不不小于层高且不应不小于4m,水平方向不不小于31(1为立杆纵距)设置的、能承受拉和压且与主体构造相连0水平杆件，其作用重要是承受脚手架的所有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，重要是增强架子的整体刚度。以上多种杆件位置可参见规范条文阐明中的图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(如下均简称脚手架和模

13、板支架)构造的设计理论和措施与建筑构造设计同样都是按照建筑构造可靠度设计统一原则(GB50068-2023)进行，是以概率理论为基础的极限状态设计措施，与现行国标钢构造设计规范(GBJ17-88)、冷弯薄壁型钢构造技术规范(GB50018-2023)相一致。(2)脚手架和模板支架构造施工组织设计的目的，是要在规定B有效期限内，不超过构造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构造或构件到达最大承载力或不适于继续承载的变形。计算分析重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构造或构件到达正常使用(如变形)的规定限值。验算杆件变形重要是

14、考虑有关合用性的问题。(3)脚手架和模板支架构造承载能力计算，采用极限状态设计措施，以分项系数设计的体现式SR进行，即作用在脚手架、模板支架构造上B荷载效应(S)(构造的抗力(R)。根据脚手架或模板支架的荷载、杆件布置等状况，一般要进行如下几种方面的设计计算：(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；(H)立杆H勺稳定性计算；(In)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12,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

15、用极限状态的规定验算变形。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B轴线对立杆轴线的偏心距不不小于55Inm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人=1i,(其中为Io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（1）荷载。作用在脚手架构造上的荷载准时间的变异来分，重要是两种：永久荷载（恒荷载）：在有效期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽视不计的荷载。如脚手架构造自重，也称恒荷载，包括立杆，纵、横水平杆、剪刀撑、斜撑和扣件等构造自重，以及脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施的重量。可变荷载：在有效期间，其值准时间而变化，且其变化值与平均值相比是不可忽视的。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。脚手架构造设计要进行荷载效应组合，要按照使用过程中也许出现的荷载最不利的组合。规范表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受弯强度的计算0=MWf式中M=1.2M+14M0