按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》进行设计计算初探

1、安全技术按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范进行设计计算初探 建设部颁布的建筑施工扣件式钢管脚手架平安技术规范(以下简称"规范')，已从2021年6月1日起开头正式施行，这是我国颁布的第一个该类型脚手架国家规范，它适用于工业与民用建筑施工落地式(底撑式)单、双排扣件式钢管脚手架的设计与施工，以及水平混凝土结构工程施工中模板支架的设计与施工。规范中规定"扣件钢管脚手架施工前，应按本规范的规定对脚手架结构构件与立杆地基承载力进行计算'，从而规范了该类脚手架的设计计算和施工过程。本文现就以高层建筑施工中使用较为广泛的一种脚手架搭设形式为例，依据规范的要求说明进行

2、该类脚手架设计计算的主要过程。术语及符号同JGJ130-2021规定。 1. 设计说明 1.1 本设计以深圳市建筑施工中使用较为广泛的全封闭双排结构脚手架为例; 1.2 脚手架的设计尺寸为：立杆横距lb=1.05m，立杆纵距la=1.5m，步距h=1.8m。 1.3 本设计中所采纳的脚手板为深圳地区使用较为广泛的钢笆片，其自重标准值为0.125kN/m2。详细做法是(如图2)，在两立杆间的横向水平杆上等距设置四根纵向水平杆，将钢笆片用铅丝固定在这四根纵向水平杆上。横向水平杆的外伸部分采纳木脚手板，其自重标准值为0.35kN/m2。 图2 横向水平杆计算简图 1.4 本设计中采纳的是由钢管、扣件

3、以及预埋钢筋组成的刚性连墙件，其间距为两步三跨。详细做法如图3。 图3 连墙件示意图 1.5 本例全部钢管尺寸都为483.5(截面特性如下表)，其质量应符合现行国家标准碳素结构钢(GB/T700)中Q235-A级钢的规定(Q235钢坑拉、抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm2，弹性模量E=2.06105N/mm2);本例所使用的平安立网网目数不少于2000目/100cm2，网目尺寸1.66mm1.66mm，自重标准值为0.5kg/m2。 导航：平安管理网 平安技术 建筑施工正文 按建筑施工扣件式钢管脚手架平安技术规范进行设计计算初探 ：平安管理网 来源：平安管理网 点击数： 630 更新日期

4、：2021年05月13日 1.58 3.84 1.6 深圳地区基本风压值wo=0.7kN/m2，风压高度系数按C类地面粗糙度取值。H=5m时，z=0.54;H=50m，z=1.36。 1.7 本例脚手架立杆基础采纳压实填土基础，填料为土夹石，碎石、卵石的含量在30%50%，土分层回填平整夯实后的密实度为0.940.97，其承载力标准值取180kN/m2。然后采纳长2.0m，宽200mm，厚60mm的木反作为垫木，将立杆布置在垫土的中心线上。(如图4) 图4 基础示意图 2. 设计计算 2.1 纵、横向水平杆计算 2.1.1 纵向水平杆的抗弯强度和挠度计算(按三跨连续梁，见图1) 图1 纵向水平

5、杆计算简图 qGK=0.1251.05/3=0.4375kN/m K=31.05/3=1.05kN/m q=1.2K+1.4K=1.20.1225+1.41.05 =1.5225kN/m M=0.1ql2a=0.11.52251.52 =0.3426kN/m2 =M/W=0.3426106/5.08103 =67.43N/mm2 =5ql4a/384EI-0.05q4aEI+0.017q4a/16EI =2.21mm=la/150=10mm 2.1.2 横向水平杆的抗弯强度和挠度计算 p=1.2Kla+1.4Kla=1.20.43751.5+1.41.051.5=2.28376kN q=1.2

6、0.351.5+1.431.5=6.39kN/m Mq=0.56.930.32=0.31186kNm 2.1.3 扣件的抗滑承载力 由图3可知，RA=5.8017kN 2.2 立杆计算 2.2.1 立杆稳定性计算(以规范允许搭设的最大高度50m，计算底层立杆段) (1) 计算部位应依据风荷载产生弯曲压应力大小确定，故先计算风荷载产生的压应力。 An=5980(mm)2(略) AW=10000(mm)2 w=1.2An/Aw=0.72 s=10.4w z=0.54 Mw=0.851.4Mwk/10=0.11kNm MwW=0.11106/5.08103=21.74N/mm2 (2) 计算脚手架自

7、重标准值产生的轴向力NGlK; 由规范附录A表A-1查得一个柱距范围内每米高脚手架自重产生的轴心压力标准值Gk=0.1248kN/m，则50m高脚手架结构自重产生轴心压力标准值为：NGlK=hgk=500.1248=6.24kN (3) 计算构配件自重标准值产生的轴向力NGlk(结果如下表)： 注：脚手板的辅设按规范7.3.12条规范，自顶层作业层往下每隔12m满铺一层，共计5层，其自重为(51251.051.50.5)N;里立杆还需加上外伸300mm部分的自重，其值为：(0.31.50.32)kN。 栏杆在每步架的外立杆上设置，施工作业层设置两道，其余各层设置一道，共计30疲乏。自重为(38

8、.41530)N; 脚手踢脚板为180mm高的木脚手板档板，自重为(3501.50.182)N; 平安网自重力(51.550)N。 (4) 计算外立杆施工荷载标准值产生的辅向力总和(注：当计算里立杆时还应加上外伸部分的荷载) =31.51.052/2=4.725kN (5) 计算底层外立杆的轴向力设计值N N=1.2(NG1K=NG2K)=0.851.4 =16.45kN (6) 计算底层外立杆稳定性 查有知， N/A=Mw/W=16450/(0.185489)+21.63=203.5N/mm2 (7) 按稳定性计算脚手架最大搭设高度H。 = =48353mm48m26m，所以还应按公式 H=

9、Hs/(1+0.001Hs)进行调整： H=Hs/(1+0.001Hs)=45m 所以该脚手架的最大搭设高度为45m，即Hs45m。 2. 3 连墙件计算(以45m高处进行计算)5m， (1) 计算连墙件轴向力设计值N1 z=1.3， s=0.72 wk=0.71.30.720.7=0.46kN/m2 Nlw=1.4wkAw =1.40.46(21.831.5)=10.433kN No=5kN Nl=Nlw+No=15.433kN (2) 计算连墙件稳定承载力 l=500mm，=l/I=70/1.58=44， 查表知=0.827 NlA=15433/(0.912489) =36.2N/mm2

10、(3) 计算扣件的抗滑移承载力 直角扣件的抗滑移设计值Rc=8kN (4) 连墙件与墙体连接侧的钢管净截面强度计算和预埋钢筋的抗剪承载力计算 钢管的净截面强度计算： =Nl/(A-2dt) =15433/(489-2203.5)=44.22N/mm2 预埋钢筋抗剪强度验算： =4Nl/(2d2)=24.6N/mm2125N/mm2 满意要求。 2.4立杆地基承载力计算 (1) 计算地基承载力设计值 kc=0.5，fgk=0.18N/mm2 fg=kcfgk=0.50.18=0.09N/mm2 (2) 计算立杆基础底面平均压力p有效基础底面积取0.25m2 p=N/a=16450.250000=

11、0.0658(N/mm2) p 3. 设计留意事项 (1) 新颁规范中对永久荷载、可变荷载的定义与以往参考资料中的相关定义有所区分。新颁规范中将架体的构、配件自重，包括脚手板、栏杆、挡脚板、平安网等防护设施的自重作为永久荷载，而在建筑施工脚手架有用手册中这一部分荷载是作为可变荷载考虑的。这使得荷载的取值更加合理，更加便于理解。 (2) 在进行基础设计时应依据工程的实际地质状况进行严格的设计计算，对回填土的质量必需严格要求，需要时应改作灰土或沙石土夯填，并有防雨水浸泡措施;以防止基础在荷载和雨水的作用下产生显著沉降。基础施工完后应组织技术人员进行验收，合格后方可进行下道工序的施工。 (3) 从上例的计算过程中我们可以看出，新颁规范对连墙件的设计提出了严格的要求。例如，目前工程中普遍采纳钢管扣件作为连墙件，其间距通常为两步三跨或三步三跨，当采纳单扣件作为连接时，每个扣件的最大抗滑承载力只有8kN，减去连墙件约束架平体平面外的变形所产生的轴向力5 kN，每个连墙件所能承受的风荷载只有3 kN，明显这种连墙件在一些高层脚手架的设计中就无法满意规范的要求。所以，就应考虑缩小连墙件的间距，或者采纳更牢靠的连墙件。此外，高层脚手架的连