扣件式钢管模板支架的设计计算

精心整理 扣件式钢管扣件式钢管 模板支架的设计计算模板支架的设计计算 省市建设有限公司 二 O 一四年七月十八日 前言前言 近几年，国内连续发生多起模板支架坍塌事故，尤其是 2000年 10月，南京电视 台新演播大厅双向预应力井式屋盖混凝土浇筑途中，发生了 36m 高扣件式钢管梁板 高支撑架倒塌的重大伤亡事故。从此以后,模板支架设计和使用安全问题引起了人们 的高度注意。 虽然采用钢管脚手架杆件搭设各类模板支架已是现代施工常用的做法，但由于 缺少系统试验和深入研究，因而尚无包括其设计计算方法的专项标准。几年来，钢 管模板支架和高支撑架h≥4m的模板支架，均采用建筑施工扣件式钢管脚手架安 全技术规范 （JGJ130-2001） （以下简称扣件架规范 ）中“模板支架计算”章节提 供的有关公式及相应规定来进行设计计算的，但是惨痛的“事故”教训和深入的试 验研究，已经充分揭示了扣件架规范中“模板支架计算”对于高支撑架的计算 确实尤其是存在重要疏漏，致使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。 在新规范或标准尚未颁布之前，为了保证扣件式钢管梁板模板支架的使用安全， 总工室参考近期发表的论文，论着以及相关的技术资料，收集整理了有关“扣件式 钢管梁板模板支架”的设计计算资料，提供给公司工程技术人员设计计算参考使用； 与此同时， 扣件架规范中“模板支架计算”的相关公式、计算资料，相应停止使 用。 精心整理 特此说明 总工程师室 二 O一四年七月十八日 目录 CONTENTS 第一节模板支架计算1-1 第二节关于模板支架立杆计算长度 L有关问题的探讨2-1 第三节模板支架的构造要求3-1 第四节梁板楼板模板高支撑架的构造和施工设计要求4-1 第五节模板支架设计计算实例5-1 第六节附录模板支架设计计算资料6-1 [附录 A]扣件式钢管脚手架每米立杆承受的结构自重、常用构配件与材料自重 [附录 B]钢管截面特性 [附录 C]钢材的强度设计值 [附录 D]钢材和钢铸件的物理性能指标 [附录 E]Q235-A钢轴心受压构件的稳定系数 [附录 F]立杆计算长度 L修正系数表 第一节模板支架计算第一节模板支架计算 代替扣件架规范中 5.6“模板支架计算” 1、参与模板支架荷载效应组合的各项荷载及其荷载标准值应符合现行国家标准 混凝土结构工程施工及验收规范 （GB50204）的有关规定。 2、模板支架立杆的稳定性应按下列公式计算 *不组合风荷载时 N f（11） gA 精心整理 *组合风荷载时 NMw  f （22） gAW 式中 N计算立杆段的轴向力设计值 G轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比由附录F表 F取值，当λ250时， g 7320 2 ； l i λ长细比，λ0； l 0 计算长度，应按本章计算规定计算； i截面回转半径，应按附录 B表 B采用； A立杆的截面面积，应按附录 B表 B采用； MW计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩； f 钢材的抗压强度设计值，应按附录 C采用。 3、模板支架立杆的轴向力设计值 N，应按下列公式计算 *不组合风荷载时 N1.2ΣNGK1.4ΣNQK（13） *组合风荷载时 N1.2ΣNGK0.851.4ΣNQK（14） 式中 ΣNGK模板及支架自重， 新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和； ΣNQK施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的荷载标准值产生 的轴向力总和。 4、模板支架立杆的计算长度l 0 应按下式计算 精心整理 式中 K1立杆计算长度的安全保证系数；查附录 G表 G-1 K2立杆计算长度的搭设高度影响附加系数；查附录 G表 G-3 h立杆步距； 5、模板支架立杆的压缩变形值与在自重和风荷载作用下的抗倾覆计算，应符合 现行国家标准混凝土结构工程施工与验收规范 （GB50204）的有关规定。 第二节关于模板支架立杆计算长度l 0 有关问题的探讨 一、原构件架规范第 5.3.3条规定立杆计算长度l 0 应按下式计算 l 0 Kh 式中 K计算长度附加系数；取 K1.55； 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度，按表1选用。 h立杆步距 在模板支架设计计算时， 构件架规范第 5.6.2条中规定 在扣件式钢管脚手架计算时，规范规定按上述公式计算，但在模板支架计算时， 因多种原因，不宜再用上式计算，建议选用下列公式l 0  Kl 01 二、根据脚手架整体试验研究以及近期论文、论着均指出如下问题 1、l 01  h  2a公式是在缺少相应试验和使用统计资料的情况下，借鉴并采用了英 国标准 脚手架实施规范 BS5975 1982第 46.2条的规定。 但是， 英国标准l 01  h  2a 的应用条件必须具备构架是接近“几何不可变杆系结构” （斜杆设置占构架框格的 一半） ；采用许应力设计法，取K2的要求时，必须使a  0.367～0.54h；然而，当步 距 h1.8m，要达到 k2 必须a  0.66～0.97m而这又恰与限制 a的初衷相违背。在 因此也就不能完全确保设计和使用的安全。 a  0.66～0.97m时，就满足不 K2的要求， 精心整理 建议在模板支架设计时，尤其是在高支撑架设计，不宜再采用l 01  h  2a的计算公式。 2、 混凝土工程模板与支架技术一书中，对中国、英国的两类不同构架模板 支架计算方法进行分析比较后，提出了用l 01  K 1K2  h 的计算公式来代替原构件架 规范l 01  h  2a的计算公式，其计算结果能确保设计和使用的安全。 （其理论推导和 试验分析可详见混凝土工程模板与支架技术一书，此处不再定述） 。 3、l 01  K 1K2  h 计算公式中的有关问题 l 01  K 1K2  h 公式，其中 l 01 混凝土工程模板与支架技术 称为立杆的计算长度l 01  ；笔者认为l 01 与l 0 在概念上容易混淆，实际上，l 01 系代替原扣件架规范的h2a，在l 0  Kh公式中 相当于 h，因此称为立杆步距的计算长度（或称步距修正值）较为妥当。 *K1考虑安全保证要求的立杆计算长度附加系数（简称为立杆计算长度的安 全保证系数） ；可查附录 F，从 F-1表中选用。 说明K1相当于l 0  Kh公式中 K的作用，原扣件架规范经定值为K1.55；此值 适于 h≥1.8m的情况，而模板支架多采用较小的步距，因此建议采用G-1表中数值。 由于引进了 K1系数，因此，在模板支架设计计算时l 0  Kl 01 的计算公式中，取K1， 这与λ值计算时令 K1的假定也完全一致。 *K2及其计算高度 H0的取值 K2考虑搭设高度影响的立杆计算长度附加系数（简称为立杆计算长度的搭 设高度影响附加系数） ；可查附录 G，从