脚手架结构模板支撑架的设计计算

脚手架结构模板支撑架的设计计算脚手架结构模板支撑架的设计计算 脚手架结构模板支撑架的设计计算要求脚手架结构模板支撑架的设计计算要求 1．模板支撑架的结构工作特点 无论是梁模板、楼板模板或梁板模板支撑架，当采用脚手架杆件搭设，即采 用脚手架结构时，一般都具有以下结构工作特点： （1）模板支架以承受竖向荷载的压力作用为主，支架的工作安全主要受其 整体或单肢立杆的稳定承载能力控制； （2）在各种结构和构造的模板支架中，无论是显形的受压柱（钢管柱、格 构柱等）或是隐形的受压柱（即将单元支架或支架段就视为一轴心受压杆件） ， 其稳定承载能力取决于压杆的柔度 （即杆件的计算长细比λ） 和结构的约束条件； （3）计算压杆的柔度λ随立杆步距 h，立杆顶端的自由长度 h1、支架的高 度 H 及高宽比 H/B 的增大而增大，而约束条件则介于两端铰支（μ＝1.0）与一 端固定、一端自由（μ＝2.0）之间，受构架尺寸、杆件线刚度、斜杆和附着拉 结杆件设置以及杆件连接 （结） 的紧固程度 （如扣件的拧紧程度） 等因素的影响； （4）不考虑支架各立杆（柱）之间的帮忙（即应力重分布）作用。试验表 明，下部采用双立杆的脚手架，主立杆荷载自单、双立杆的交接处往下传 7 步后 才能完全达到平均受力，双立杆的间距只有0.2m 左右，而支架立杆的间距为 0.6～1.5m，虽也会有些帮忙作用，但难以量定，因此不予考虑。当需要调整相 差过大的立杆荷载时，可采用变杆距或合理确定模板荷载传力点（即模板支架的 支承点）的办法加以解决。 2．模板支撑架的设计计算要求 （1）设计计算项目 1）受压杆件稳定性验算（包括支柱、单肢立杆和支架整体稳定性，其中支 架的整体稳定性一般都转化为对其长度为步距 h 的立杆段的稳定性验算） ； 2）直接承受模板荷载并将其传给立杆的水平杆件和构造（组合梁、桁架梁 等）及其连接件的验算（承压、受弯、受弯以及扣件抗滑等） ； 3）支座、基础和地基验算。 （2）荷载计算 梁、板和梁板模板支架参与计算的荷载项及其取值见表 5-85。 梁板模板支架参与计算的荷载项及其取值表 5-85 编号 1 2 荷载 项目 3 4 5 名称 模板及支架自重 新浇混凝土自重 钢筋自重 施工荷载（人员及 设备自重） 振捣混凝土荷载 荷载组合 荷载标准值 按设计图纸实算。肋形楼板模板的自重可取：0.5kN/m2（木模） ； 20.75kN/m （组合钢模） 普通混凝土取 24kN/m2，其他混凝土取其实际的重力密度。当混 凝土堆料高度超过 100mm 时，按实际高度计算 按设计图纸实算。 一般梁板结构可取： 1.1kN/m2（楼板） ； 1.5kN/m2 （梁） 计算支架立柱及其他支承结构构件时取 1kN/m2 对水平模板可取 2kN/m2 梁模板支架组合 1、2、3、5；板和梁板模板支架组合1、2、3、4、 5 （3）设计计算要求 总的要求为：构造合理、受力明确、荷载算够、验算合格。其中应特别注意 以下几点： 1）模板荷载的作用点应尽量布置在立杆之上（通过使用立杆顶托撑或其他 构造措施）或尽量靠近立杆，以消除或减小偏心作用； 2）强度和稳定验算，应分别达到相当于单一系数法设计中安全系数K≥1.5 和 K≥2.0 的要求； 3）立杆的基础（地）应有足够的承载能力，且在受载后不得出现超过 10mm （或设计限定值）的沉降。基地的楼板时，其下应视需要设置支撑； 4）支架的结构和构造中不得出现低于验算条件的薄弱部位。否则，应按薄 弱部位（即最不利受力条件）的荷载和构造参数进行验算； 5）确保节点构造、斜杆和其他整体性、加强性杆件的设置符合设计要求， 使支架具有稳定的结构； 6）严格控制和确保施工中的实施荷载及其分布不超过设计值。 扣件式钢管梁板模板支撑架的稳定性计算扣件式钢管梁板模板支撑架的稳定性计算 采用扣件式钢管脚手架材料搭设的梁板模板支撑架 （以下简称“扣件梁板模 板支架” ）的工作受其稳定承载能力控制。 1． 《扣件架规范》对模板支架计算的规定 “模板支架计算”是《扣件架规范》后增加的一节，共作了 3 条 4 款规定， 包括要求模板支架的荷载、压缩变形和抗倾覆计算应符合《混凝土结构工程施工 及验收规范》 （GB 50204-92） （注：这是该规范的规定，而所用标准现已改为《混 凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002）的规定，支架立杆轴向力设 计值 N 和立杆计算长度 l0的计算式。 将《扣件架规范》中式（5.6.2-3）所确定的 l0以 l01表示，则有： l01＝h＋2a（5-83） 式中h——支架立杆步距； a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度。 《扣件架规范》给出的模板支架轴向力设计值 N 的计算式（5.6.2）与用于 脚手架计算的式（5.3.2）是相同的，前者取 l01＝2h＋a，而后者取 l01＝k1μh。 当支架的构造和约束条件与双排脚手架相同时，则 l01应当与 l0相同，即 l01＝l0， 则有： h＋2a＝k2μh a＝h（k1μ-1）/2（5-84） 当 l01≥l0时，其 K≥2.0，可满足安全要求；当 l01＜l0时，其 K＜2.0，则安 全度不够。当将kμ＝1.155×（1.5～1.8）＝1.732～2.079 代入（5-84）式时，要 使得按式（5-83）计算的支架立杆钓设计稳定承载能力具有 K＞2.0 的安全度， 就必须使 a≥（0.367～0.54）h，即当 h＝1.8m 时，需让 a≥0.66～0.97m，而这 又恰与限制 a 的初衷相违背。之所以出现这一问题，就是在借用英国标准时，忽 视了必须满足 K≥2.0 的要求。按照《扣件架规范》的计算规定，在 a＜（0.367～ 0.54）h 时，就会出现不能满足K≥2.0 要求的结果。鉴于这一存在问题，在计算 模板支架时，需要对式（5-83）式作必要的调整，以确保使用安全。 2．两类构架梁板模板支架立杆计算长度 l0的确定 按两类构架的情况，分别采用相适合的支架立杆计算长度 l0的计算式： 几何不可变杆系结构支架： m1、m2——考虑扣件式钢管脚手架稳定约束条件中连墙杆和纵向水平杆作 用的调整系数，见表 5-88。当支架的边排立杆有附墙连结时， 其靠边两排立杆按实际的附墙连结情况考虑，其内各排立杆按 无附墙连结考虑；当支架边排无附墙连结时，横向立杆排数≥ 5 排的支架按“两步三跨”边墙考虑，横向立杆排数≤4 排的 支架按“三步三跨”连墙考虑。 模板支架立杆计算长度调整系数 k1表 5-86 步距 h（m） k1 h≤0.9 1.243 0.9＜h≤1.2 1.185 1.2＜h≤1.5 1.167 1.5＜h≤2.1 1.163 3．梁板模板支撑架的稳定承载能力和验算步骤 （1）梁板模板支架立杆的稳定承载能力 《编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定》 确定的脚手架整体稳定性 的一般设计表达式，将稳定系数 φ 和结构重要性系数γ0（＝0.9）均归入式子右 端的抗力项，即： 以上公式右端就是支架的材料抗力 Rd（＝φAf） ，当立杆为φ48×3.5 普碳钢 管，其 A＝489mm2，f＝205N/mm2，则有： Rd＝100