扣件式钢管脚手架计算规则

扣件式钢管脚手架计算规则

扣件式钢管脚手架与一般结构相比，其工作条件具有以下特点：所受荷载的变异性比较大；扣件连接节点属于半刚性，且节点刚性大小与扣件质量、安装质量有关，节点性能存在较大变异；脚手架结构构件存在初始缺陷，如杆件的初弯曲、锈蚀，搭设尺寸误差、受荷偏心等均较大；与墙柱板的连接点，对于脚手架的约束变异较大等。鉴于以上问题目前研究的不足，缺乏系统积累和统计资料，目前脚手架国家规范采用的设计计算方法在实质上属于半概率、半经验的。

落地式扣件钢管脚手架计算要根据规范《建筑施工扣件式钢管脚手架技术规范》（JGJ130-2001）,在规范中有明确的计算要求，应该包括的内容：

1．纵向和横向水平杆(大小横杆)等受弯构件的强度和挠度计算

其中大横杆规范要求按照三跨连续梁计算，小横杆规范要求按照简支梁计算。 2．扣件的抗滑承载力计算 3．立杆的稳定性计算 脚手架整体稳定性计算通过计算长度附加系数u反映到立杆稳定性计算中，u反映脚手架各杆件对立杆的约束作用，综合了影响脚手架整体失稳的各种因素。

4．连墙件的连接强度计算

对于使用钢管作为连墙件要求计算钢管扣件。 5．立杆的地基承载力计算

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计算强度和稳定性时，要考虑荷载效应组合，永久荷载分项系数1.2，可变荷载分项系数1.4。受弯构件要根据正常使用极限状态验算变形，采用荷载短期效应组合。

规范中规定当高度超过50米的脚手架，可采用双管立杆、分段悬挑或分段卸荷等有效措施，必须另行专门设计。

一、纵向和横向水平杆(大小横杆)的计算

南方地区通常采用小横杆上铺设大横杆的方式，北方反之；两种方式的传力过程不同，具体根据当地情况选择计算。大小横杆不同的方式对应不同的计算过程，双排脚手架大小横杆计算是计算中不太重要的部分，一般都能满足要求，但它是脚手架整体荷载传递的第一部分，所以还是要比较进行简单的计算。 小横杆 大横杆 立杆

图1.4 南北方大小横杆布置方式图

大小横杆的强度计算要满足

MW?[f] （1.5）

式中M—— 弯矩设计值，包括脚手板自重荷载产生的弯矩和施工活荷载的弯矩；

W—— 钢管的截面模量；

[f]—— 钢管抗弯强度设计值。

大小横杆的挠度计算要满足

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v?[v] （1.6）

式中[v]—— 按照规范要求为l/150及10mm。

以大横杆在小横杆的上面计算模型为例，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算， 按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。大横杆荷载包括自重标准值，脚手板的荷载标准值，活荷载标准值。

图1.5 大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)

图1.6 大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)

跨中最大弯矩计算公式如下:

（1.7）

支座最大弯矩计算公式如下:

（1.8）

最大挠度考虑计算公式如下:

（1.9）

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。小横杆的荷载包括大小横杆的自重标准值，脚

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手板的荷载标准值，活荷载标准值。主结点间增加两根小横杆的计算公式如下：

图1.7 小横杆计算简图

均布荷载最大弯矩计算公式如下:

（1.10）

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

（1.11）

均布荷载最大挠度计算公式如下:

（1.12）

集中荷载最大挠度计算公式如下:

（1.13）

二、扣件抗滑力的计算

按照规范5.2.5要求，纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计

算：

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R?RC （1.14）

式中RC—— 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；

R—— 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

竖向作用力设计值R可以通过上面计算纵向（小横杆在上）或横向水平杆（大横杆在上）的最大支座力得到；也可以将一个立杆纵距计算单元内的所有荷载按照1/2分配得到。当直角扣件的拧紧力矩达40~65N?m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12kN。

三、立杆的稳定性计算

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容的组合： 1、每米立杆承受的结构自重标准值，可查询扣件式钢管脚手架规范附录中的表A-1，根据纵距、步距及脚手架类型查询出的数据乘以脚手架搭设的总高度得出。

2、脚手板的自重标准值，规范给出冲压钢脚手板、竹串片脚手板和木脚手板的标准值； 有些施工单位在方案中强调满铺脚手板，或者每隔几层就铺一层脚手板，过于浪费材料，实在没有必要，造成脚手架水平荷载过大，一般来讲铺4层脚手板足够使用了，另外，对于双排脚手架内的人行马道，尽量不采用，会造成施工荷载架大。

3、栏杆与挡脚手板自重标准值，规范给出了栏杆冲压钢脚手板、栏杆竹串片脚手挡板和栏杆木脚手挡板的标准值；

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4、吊挂的安全设施荷载，包括安全网，自重标准值乘以脚手架的总搭设高度和立杆纵距即得到。

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式: N?1.2NG?0.85?1.4NQ 不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式: N?1.2NG?1.4NQ 不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

N?A?[f] （1.15）

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

（1.16）

式中N—— 立杆的轴心压力设计值； A—— 立杆净截面面积；

—— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比??l0/i的结果查表得到；

i—— 计算立杆的截面回转半径；

l0—— 计算长度 ,由公式l0?kuh确定；

k—— 计算长度附加系数； h—— 立杆的步距；

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u—— 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数； 表1.13 脚手架立杆的计算长度系数u

类别 双排架 立杆横距(m) 1.05 1.30 1.55 ≤1.50 连墙件布置 二步三跨 1.50 1.55 1.60 1.80 三步三跨 1.70 1.75 1.80 2.00 单排架 W—— 立杆净截面模量(抵抗矩)； ?—— 长细比； ?—— 钢管立杆受压强度计算值； [f]—— 钢管立杆抗压强度设计值；

MW—— 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩。

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式

MW?0.85?1.4wklah2/10 （1.17）

施工荷载一般偏心作用脚手架上，但由于一般情况脚手架结构自重产生的最大轴向力和不均匀分配施工荷载产生的最大轴向力不会同时相遇，可以忽略施工荷载的偏心作用，内外立杆按照施工荷载平均分配计算。

规范要求双排脚手架搭设高度不超过50米，否则就需要采取其它措施并进行相应的计算。对于比较高的双排脚手架，采用双立杆是比较好的处理方法，但需要注意计算立杆的稳定性时，也应考虑风荷载和不考虑风荷载的两组内力组合；计算立杆的稳定性时，应既考虑双立杆底部又需要考虑单双立杆交接位置(双立杆以上第一步)稳定性计算结果。

双立杆实验结果表明，主立杆承担上部传下的荷载65%以上，所以计算中取两倍立杆截面积和惯性矩计算立杆稳定性是不准确的，建议采用0.7倍双立杆截面积和惯性矩计算，

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即

N0.7?2A?0.7NA 。

对于比较高的落地双排脚手架，采用多层钢丝绳卸荷也是经常采用的方法，但我们应把脚手架的卸荷措施作为安全储备，不参与计算，钢丝绳卸荷也没有必要过多，四五十米架体有一道就可以了。有些施工单位对于双排脚手架的考虑非常保守，四五十米的双排脚手架，即采用双立杆，又每几层加钢丝绳卸荷，非常浪费材料。

需要注意在脚手架的计算中，常见的问题是将脚手架钢管按照?48?3.5mm的外径、壁厚进行计算。这是不安全的，因为目前施工现场的脚手架钢管很难达到3.5mm的壁厚，多

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