20XX腳手架和模板工程計算公式參數(shù)

1、腳手架和模板工程計算公式參數(shù)目錄扣件式鋼管腳手架與模板支架的設(shè)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(shè)計10 1 22扣件式鋼管腳手架基本構(gòu)造與主要桿件10 1 43扣件式鋼管腳手架和模板支架設(shè)計計算10 1 64 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(shè)計計算益德清（中國工程設(shè)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(shè)施，它既為工程順利施 工，又直接影響工程的質(zhì)

2、量、進度、效率、安全等。二十余年來，我國經(jīng)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(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，編制高層腳手架和模板支架的施工組織 設(shè)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(shè)主管部門和工程部門的關(guān)切和重視，為了貫徹浙 江省建設(shè)廳“關(guān)于開展全省建設(shè)安全生產(chǎn)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(shè)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(shù)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(shù)人員編制施工組織設(shè)計時參考。由于本人對施工技術(shù)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(shè)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(shè)施，是為 保證高處作業(yè)安全、順利進行施工而搭設(shè)的工作平臺或作業(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，是隨著工程進展需要而搭 設(shè)的。雖然它是建筑施工中的臨時設(shè)施，工程完成就拆除， 但它對建筑施工速度、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，勢必會拖延 工程進

4、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、輕率對待。腳手架的種類很多，按搭設(shè)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(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

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(gòu)造要簡單，搭設(shè)、拆除和搬運要方便，使用要 安全，并能滿足多次周轉(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；堅固耐用，可多次周轉(zhuǎn)。應(yīng)用扣件式鋼管腳手架在設(shè)計與施工中要貫徹執(zhí)行國家的 技術(shù)經(jīng)濟政策，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保 質(zhì)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(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,(以下均簡稱規(guī)范)條的 規(guī)定編制施工組織設(shè)計。1.2模板支架工程鋼筋混凝土現(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專業(yè)資料木模板。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)量愈來愈多，相 應(yīng)模板工程所產(chǎn)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(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)量驗收規(guī)范(GB50204-2002 )對此作了嚴格的規(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、地基土類別、施工設(shè)備和材料供應(yīng)等條件進行施工組織設(shè)計； 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)計計算書的計算簡圖、荷載取值、內(nèi)力分析、支架截面計算方法要合理、準確。（2 ）設(shè)計計算應(yīng)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(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、周全。2扣件式鋼管腳手架基本構(gòu)造與主要桿件2.1 基本構(gòu)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(gòu)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(yīng) 腳手板的寬度。規(guī)范對鋼管的材質(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。扣件用可鍛鑄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(zhuǎn)扣 件；供兩根成垂直相交鋼管連接用的直角扣件；供兩根對接 鋼管連接用的對接扣件?？奂|(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)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(zhuǎn)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(yīng)小于 40m2。 當腳手架高度大于 50m時，應(yīng)小于27m2。連墻件需從底 部第一根縱向水平桿處開始設(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) 范對其布置和構(gòu)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(nèi)插式和外 套式兩種，內(nèi)插式的外徑

11、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(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方向傾斜。(5) 剪刀撐(也稱十字撐、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(yīng)大于 4m ，水平 方向不大于 3L(L 為立桿

13、縱距) 設(shè)置的、 能承受拉和壓且與 主體結(jié)構(gòu)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(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(shè)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(jié)構(gòu)的設(shè)計理論和方法與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一樣都是按照建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準專業(yè)資料(GB50068-2001)進行，是以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，與現(xiàn)行國家標準鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GBJ17-

14、88 )、冷彎薄壁型鋼結(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)計的目的，是要在規(guī)定的使用期限內(nèi)，不超過結(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)是對應(yīng)于腳手架和模板支架結(jié)構(gòu) 或構(gòu)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(guān)安全性的問題。正常使用極限狀態(tài)是對應(yīng)于腳手架或模板支架結(jié)構(gòu)或構(gòu)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(guān)適用性的問題。(3) 腳手架和模板支架結(jié)構(gòu)承載能力計算，采用極限狀態(tài)設(shè)計方法，以分項系數(shù)設(shè)計的表達式S<R進行，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

15、抗力(R)根據(jù)腳手架或模板支架的荷載、桿件布置等情況，一般 要進行以下幾個方面的設(shè)計計算：(I )縱向、橫向水平桿等受彎構(gòu)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(gòu)件的強度、穩(wěn)定性與連接強度時，應(yīng)采專業(yè)資料用荷載效應(yīng)基本組合的設(shè)計值。永久荷載分項系數(shù)應(yīng)取 1.2，可變荷載分項系數(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 驗算變形。驗算構(gòu)件變形時，應(yīng)采用荷載短期效應(yīng)組合的設(shè) 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(shè)計值與彈性模量，扣件、底座的承載力設(shè)計 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)件容許長細比入=IO/i,(其中為10計算長度；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)計計算(1)荷載。作用在腳手架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)自重，以及腳手板、欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)等防護設(shè)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(yīng)組合。腳手架結(jié)構(gòu)設(shè)計要進行荷載效應(yīng)組合，要按照使用過程中可能出現(xiàn)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(yīng)組合的內(nèi)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(shè)計值；MGK為由腳手 板自重標準值產(chǎn)生的彎距；MQK為由腳手板上施工荷載標準值產(chǎn)生的彎距；系數(shù) 1.2、1.4分別為恒荷載和活荷載的 分項系數(shù)；W為截面模量；f為鋼材抗彎強度設(shè)計值

18、。 撓度計算要符合V <V此處V為在荷載作用下產(chǎn)生的撓度；V為容許撓度。 計算內(nèi)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(shè)計值；Rc為扣件抗滑承載力設(shè)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(shè)計值；NG1K為腳手架結(jié)構(gòu)自重標準值產(chǎn)生的軸向力；NG2K為構(gòu)配件自重標準值的軸向力；XNQK為施工荷載標準值產(chǎn)生的軸向力總和；A為立桿截面面積；f為鋼材抗壓強度設(shè)計值；$為立桿受壓的穩(wěn)定 系數(shù)，根據(jù)立桿長細比入取值；Mw為計算立桿段由風荷載設(shè)計值產(chǎn)生的彎矩，可按規(guī)范公式534求出。關(guān)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(shù)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(shù)，可按腳手架立桿排數(shù)、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(nèi)已出版的施工安全技術(shù)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(jīng)常應(yīng)用。大致有兩種：專業(yè)資料（i）建筑施工安全技術(shù)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(gòu)式壓桿（立桿）整體穩(wěn)定性系數(shù)，按換算長細比入0= p X得出；卩為換算系數(shù)，根據(jù)立桿橫向間距和連墻件的間距確定按表1取值；XX格構(gòu)式壓桿（由內(nèi)、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(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 )為高度折

21、減系數(shù)；H為腳手架高度(m ); f為鋼材抗壓強度設(shè)計值。組合風荷載時： N/ $A+M/b1A1WKAKHf式中A為計算單元腳手架內(nèi)、外立桿面積之和；A1為腳手內(nèi)或外一根立桿面積；bl為腳手內(nèi)、外立桿距離。 M為風 荷載作用對格構(gòu)式壓桿產(chǎn)生的彎矩。表1長細比換算系數(shù)卩腳手架的立桿橫距b(m)腳手架與主體結(jié)構(gòu)連墻點豎向間距H1(m)2h3h4h1.052520161.303224191.55403024注:表中數(shù)據(jù)是根據(jù)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(yīng)乘以1.03的增大系數(shù)。表2格構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)按入X=2H1/b計算。當腳手架底步以上步距h及H1不同時，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(shù)，按入=山/i得出；卩為立桿計 算長度系數(shù)。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(shè)計值；K1為高度調(diào)整系數(shù)，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(shè)計值； NLW=1.4WKAW 風荷載 產(chǎn)生連墻件軸向力設(shè)計值； WK 為風荷載標準； AW 為每個 連墻件覆蓋面積內(nèi)腳手架外側(cè)的迎風面積； N0 為約束腳手 架平面外變形所產(chǎn)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(yù)埋件等可按有關(guān)規(guī)定分別計算。(6) 立桿地基承載力計算應(yīng)符合 P wfg=KCfgK式中 P 為桿基底平均壓力； fg 為地基承載力設(shè)計值籏 C 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為地基承載力標準值。專業(yè)資料(7) 腳手架搭設(shè)高度及高度限值 當腳手架立桿為單管時，腳手架可搭設(shè)高度HS應(yīng)按規(guī)范公式計算。 當HS >26m時，考慮高度因素，可按下式調(diào)整，但不宜 超過50m，即搭設(shè)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(yīng)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(shè)計計算扣件式鋼管模板支架在現(xiàn)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(gòu)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(jié)構(gòu)，在計算與構(gòu)造有基本 類同的方面，但另一方面在荷載取值、計算分析、構(gòu)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(jié)構(gòu)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?？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(nèi)力M值，取大的值。計算楞木下直接支承構(gòu)件時取1.5kN/m2 ，計算支架立桿及其它構(gòu)件時取1.OkN/m2 。(ii) 振搗混凝土時，產(chǎn)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(cè)面的壓力：采用內(nèi)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(cè)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(shù)，摻加為 1.2，不摻加為 1.0 ; 32為坍落度影響系數(shù)， 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(cè)壓力用于計算側(cè)摸，計算模板支架可以不計。模板支架計 算把以上有關(guān)荷載作用下的標準值乘以分項系數(shù)后，得到設(shè) 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(guān)于立桿計算長度l0=h+2a 的取值，筆者建議在設(shè)計 計算時要根據(jù)模板支架的實際情況注意其適用范圍。安全技術(shù)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(shù)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(diào)整系數(shù)之后的軸壓力設(shè)計值）。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)注意掌握的幾個要點4.1 了解扣件式鋼管結(jié)構(gòu)支

29、架的工作特性，理解設(shè)計方法的 實質(zhì)(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(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，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(jīng)多次周轉(zhuǎn)重復(fù)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(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、位置很不均勻，且有動力影響。(4) 支架結(jié)構(gòu)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(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(jié)構(gòu)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(shè)計方法的條件，因此，目前扣件式鋼管 腳手架、模 板支架的設(shè)計實質(zhì)上還是半概率、半經(jīng)驗的設(shè) 計方法。明確這一點是十分重要的。由于扣件式鋼管結(jié)構(gòu)支架不確定的因素很多，就很難用一個 計算

31、公式和幾個參數(shù)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(yīng)該運用概念設(shè)計的方法，既重 視數(shù)值的分析計算，更要重視構(gòu)造要求和技術(shù)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(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(nèi)、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(shè)，連墻件設(shè)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(shè)，或連墻件設(shè)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(xiàn)的薄弱的 立桿段進行穩(wěn)定性計算。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， 所以受軸壓和壓彎的構(gòu)件，

33、穩(wěn)定計算是十分重要的，一般結(jié) 構(gòu)構(gòu)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(shù)卩值要相差10%以上，對穩(wěn)定系數(shù)0值影響更大。國內(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(yīng)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(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

34、）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)定性計算中長度系數(shù)卩值。立桿穩(wěn)定性計算中，受 壓的穩(wěn)定系數(shù)$值是影響抗壓承載力和穩(wěn)定性的最主要的因 素之一。而$值是取決立桿的長細比 ，所以計算長度10的合 理取值是個關(guān)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(shù)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(shù) k 值的確定。規(guī)范采用建 筑結(jié)構(gòu)設(shè) 計統(tǒng)一標準 (GBJ68- 84 )規(guī)定的“概率極限狀態(tài)設(shè)計法” 而結(jié)構(gòu)安全度按以往容許應(yīng)力法中采用的經(jīng)驗安全系數(shù) K 校準。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 材料標準值相同，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)化為立桿的計算長度附加系數(shù)， 即 k =1.155 ，所以 這個系數(shù)實際上是與結(jié)構(gòu)荷載、支架幾何尺寸無關(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算方法

36、，了解其適用性 長期以來，我國施工現(xiàn)場普遍采用鋼管與扣件搭設(shè)水平結(jié)構(gòu) (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(jié)不多，不少工程編制的施工技術(shù)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(shè)計確是至 關(guān)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(xiàn)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(jié)構(gòu)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(jīng) 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(nèi)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(xiàn) 模極支架的內(nèi)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(jié)構(gòu)

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(shè)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(nèi)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(gòu)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(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)點的可變狀態(tài)，要實現(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)定性計算現(xiàn)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 。縱向間距五跨以上。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(shè)計值25.08kN （分項系數(shù)項為1.2，項為1.4 ）。于是得：q1 標準值=29.5 kN/m,q1設(shè)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(shè)計值5.21kN （分項系數(shù)為1.2，為 1.4 ）。于是得：q2 標準值=4.77kN/m,q2 設(shè)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