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脚手架及模板支架施工方案编制技巧与方法，125页PPT可下载！.pptx

脚手架施工方案及模板支架施工方案编制技巧与方法

安全技术概述脚手架计算模板支架计算案例分析

重要性存在问题解决要点理论计算的理解

在重大建筑施工安全事故发生的引起原因中钢结构制作、安装专项施工方案，施工安全管理方面的因素很多、带有普遍性，且常为主要原因，但是，造成事故的技术安全原因却相当明显和突出。这就提醒我们，建筑安全技术是建筑施工安全管理的基础和保障。建筑安全技术工作的薄弱、滞后、不适应及不被认真重视的情况，成为重大事故发生的主要或重要原因。

虽然施工方案措施的计算验算工作已经提升到异常重要的高度上，但并不是所有的总工们和方案措施的编制人员都能较好地掌握和运用标准规定、研究解决有关计算问题、使方案和措施具有可靠的技术安全保障。在方案措施的计算部分中，程度不同地存在一些问题，则具有一定的普遍性。存在主要问题大致有：

（1）计验算项目缺漏不全；（2）验算选择的部位或截面不是最危险的；（3）采用的计验算方法不符合相应的标准规定，或者实际情况不符合规定的设计计算条件；（4）采用的计算参数不符合工程的实际情况；（5）验算的受力情况或状态与实际情况不符；（6）没有按实际情况采取必要的调整系数，使计算结果的安全保证度不够；（7）计算数据存在错误。

必须认真解决以上存在问题，达到计算工作的覆盖性、符合性、正确性和保证性要求。所谓覆盖性，就是覆盖着应予计算的项目和应予验算的最不利的部位；所谓符合性，就是符合标准规定、符合实际情况；所谓正确性，就是计算式正确、计算参数正确和计算结果正确；所谓保证性，就是达到安全的保证指标或要求（常用安全系数控制）。

施工安全计算是保证施工方案和措施能够安全地实施的计算，即确保按施工方案和措施进行施工时，其全过程中各阶段所形成的工况都应处于安全可靠的状态，确保不会由于存在不安全状态而蕴发事故。并对可能影响其状态安全、会形成共同作用的不安全行为、起因物和致害物给以严格的限制、控制或及时予以消除。

长期以来，多数施工计算项目，都是采取借用（鉴）相应工程结构、机械设备的计算方法并结合工程实践经验加以解决的，只有像爆破、混凝土浇筑（模板侧压力）及冬施工方法（电热养护等）和起重吊装等一些专项技术是通过试验加上实践经验解决的。脚手架极其模板支架则一直是靠经验搭设的。

而像脚手架结构和深基坑支护结构等施工措施，由于本身所具有的影响因素多、可变性大和难以控制的特点，当仍采用工程结构的计算方法时，就难以与实际情况相符，不能确保达到安全可靠的要求，经过一段时间的探索，形成了理论与实验和实践相结合的计算方法，其基本点就是使其工作状态与危险状态保持一个安全距离，而这个距离足以容纳在计算时未能纳入的可变因素的影响，使其不会达到或接近破坏状态。因此，按对有关参数控制的可行性，确定安全保证要求，就成为解决施工安全计算方法时应予遵循的一项基本原则。

方案编制步骤参数确定荷载材料计算过程

《规范》6．2．2条主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。在双排脚手架中，靠墙一端的外伸长度a不应大于0.4l，且不应大于500mm；由0.4×1.05=0.42确定本工程选用a=0.3米。如果悬挑长度大于300mm，计算时按300mm考虑。

1）作用于脚手架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。2）永久荷载（恒荷载）可分为：（1）脚手架结构自重，包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重；（2）构、配件自重，包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施的自重。3）可变荷载（活荷载）可分为：施工荷载，包括作业层上的人员、器具和材料的自重；风荷载。

1、脚手架的承载能力应按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行设计。可只进行下列设计计算：纵向和横向水平杆(大小横杆)等受弯构件的强度计算；扣件的抗滑承载力计算；立杆的稳定性计算；连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算；立杆地基承载力计算。

2、计算构件的强度、稳定性与连接强度时，应采用荷载效应基本组合的设计值。永久荷载分项系数应取1.2，可变荷载分项系数应取1.4。3、架中的受弯构件，尚应根据正常使用极限状态的要求验算变形。验算构件变形时，应采用荷载短期效应组合的设计值。

作业层间距不应大于纵距1/2；小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面计算简图如下所示：

恒荷载计算：小横杆的自重标准值：P1=0.038kN/m脚手板的荷载标准值：P2=0.350×1.200/3=0.140kN/m

活荷载计算：活荷载标准值：Q=3.000×1.200/3=1.200kN/m

小横杆荷载设计值及力学模型

荷载的设计值：q=1.2×0.038+1.2×0.140+1.4×1.200=1.894kN/m力学模型：

从弯矩公式看不带悬挑的情况弯矩大偏于安全，挠度直接从公式看不出结论，但代入规范最大悬挑计算长度0.3米，及排距取1.55米时，计算结果还是第一个大，因此规范取了第一种情况进行计算安全。

计算公式：σ=0.261×106/5080.0=51.383N/mm2小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度；计算公式如下:荷载设计值q=0.038+0.140+1.200=1.378kN/m；简支梁均布荷载作用下的最大挠度：V=5.0×1.378×1050.04/(384×2.06×105×121900.0)=0.869mm；小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!

无钢管的抗剪承载力计算说明

没有抗剪强度计算，是因为钢管抗剪强度不起控制作用。如φ48×3.5的Q235－A级钢管，其抗剪承载力为：上式中K1为截面形状系数。一般横向、纵向水平杆上的荷载由一只扣件传递，一只扣件的抗滑承载力设计值只有8.0kN，远小于[V]，故只要满足扣件的抗滑力计算条件，杆件抗剪力也肯定满足。

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。脚手架的纵距最大的值为2米，一根脚手管的长度为6米，和规范要求的一致，宜按三跨连续梁进行计算。用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形

荷载值计算：小横杆的自重标准值P1=0.038×1.050=0.040kN脚手板的荷载标准值P2=0.350×1.050×1.200/3=0.147kN活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.200/3=1.260kN大横杆荷载的设计值：P=(1.2×0.040+1.2×0.147+1.4×1.260)/2=0.994kN

大横杆计算简图大横杆抗弯强度计算：均布荷载最大弯矩计算公式：集中荷载最大弯矩计算公式:M=0.08×(1.2×0.038)×1.2002+0.267×0.994×1.200=0.324kN.m；σ=0.324×106/5080.0=63.762N/mm2；大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

大横杆挠度计算：最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与集中荷载的计算值最不利分配的挠度和；均布荷载最大挠度计算公式:大横杆均布荷载的最大挠度：集中荷载最大挠度计算公式:集中荷载标准值P=0.040+0.147+1.260=1.447kN；集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

最大挠度和：V=V1+V2=1.897mm；大横杆的最大挠度小于1200.0/150与10mm,满足要求!受弯构件容许挠度

荷载设计值计算：横杆的自重标准值：P1=0.038×1.200=0.046kN脚手板的荷载标准值：P2=0.350×1.050×1.200/2=0.220kN活荷载标准值：Q=3.000×1.050×1.200/2=1.890kN荷载的设计值：R=1.2×0.046+1.2×0.220+1.4×1.890=2.966kN单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

恒荷载标准值计算：(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)；本例为0.1291；NG1=0.129×45.000=5.810kN

(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用木脚手板，标准值为0.35NG2=0.350×4×1.200×(1.050+0.300)/2=1.134kN表4.2.1－1脚手板自重标准值

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、木脚手板标挡板，准值为0.14NG3=0.140×1.200×4/2=0.336kN表4.2.1－2栏杆、挡脚板自重标准值

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005NG4=0.005×1.200×45.000=0.270kN；经计算得到，恒荷载标准值：NG=NG1+NG2+NG3+NG4=7.549kN。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。经计算得到，活荷载标准值：NQ=3.000×2×1.2x1.050/2=3.780kN。

风荷载标准值应按照以下公式计算：

风荷载值说明：1、荷载规范计算风荷载标准值公式为：ωk=βzμsμzω0，荷载规范规定的基本风压是根据重现期为50年确定的，而脚手架使用期较短一般在2~5年之间，遇到强劲风的概率相对要小得多，基本风压w0乘以0.7修正系数是参考英国脚手架标准计算确定的。由于脚手架是附着在主体结构上,风振系数βz=1,最后公式为：ωk=0.7μsμzw0。

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风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式其中Wk——风荷载基本风压标准值(kN/m2)；la——立杆的纵距(m)；h——立杆的步距(m)。

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式：其中N——立杆的轴心压力设计值，N=14.35kN；φ—轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.26；i—计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；l0—计算长度(m),由公式l0=kuh确定，l0=2.60m；k—计算长度附加系数，取1.155；

A——立杆净截面面积，A=4.89cm2；W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3；σ——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到=111.83[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

《规范》规定的设计方法与荷载分项系数等，均与现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、《钢结构设计规范》一致。脚手架与一般结构相比，其工作条件具有以下特点：1、所受荷载变异性较大；2、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；3、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；4、与墙的连接点，对脚手架的约束性变异较大。

K值最终推导结果：1.155

计算长度系数μ值是反映脚手架各杆件对立杆的约束作用。本规范规定的μ值，采用了中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院1964年~1965年和1986年~1988年、哈尔滨工业大学土木工程学院于1988年~1989年分别进行原型脚手架整体稳定性试验所取得的科研成果，其μ值在1.5~2.0之间。它综合了影响脚手架整体失稳的各种因素，当然也包含了立杆偏心受荷（初偏心e=53mm，图3）的实际工况。这表明按轴心受压计算是可靠的、简便的。规范列出了下表以供设计者。

脚手架立杆的计算长度系数μ

φ值根据规范表进行查表

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式：其中：N—立杆的轴心压力设计值，N=13.56kN；φ—轴心受压立杆的稳定系数,由长细比λ=l0/i的结果查表得到0.26；i—计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；l0—计算长度(m),由公式l0=kuh确定，l0=2.60m；k—计算长度附加系数，取1.155；u—计算长度系数，由脚手架的高度确定；u=1.50　　　　

A—立杆净截面面积，A=4.89cm2；W—立杆净截面模量(抵抗矩)，W=5.08cm3；MW—计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.061kN.m；φ—钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到=117.69[f]—钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；考虑风荷载时，立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

GB／T 40096.2-2021标准下载影响脚手架稳定性的各种因素

1、步距：其它条件不变，根据实验值和计算值，步距从1.2米增加到1.8米，临界荷载将下降26.1%。2、连墙点间距：其它条件不变，当竖向间距由3.6米增加到7.2米，临界荷载将下降33.88%，但在经常使用的连墙点水平间距范围内（8米），调整水平间距时，影响不大。因此要注意步距的设置。3、扣件紧固扭矩：扣件紧固扭矩为30N.m比扣件紧固扭矩50N.m的临界荷载低20%左右。紧固扭矩50N.m与扣件紧固扭矩50N.m相比影响不大。4、横向支撑及纵向支撑：设置横向支撑临界荷载将提高15%以上，：设置纵向支撑临界荷载将提高12.49%。5、立杆横距：当由1.2米增加到1.5米时，临界荷载将下降11.35%。

不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：其中NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力，NG2K=1.740kNNQ—活荷载标准值，NQ=3.780kN；gk每米立杆承受的结构自重标准值，gk=0.129kN/m经计算得到，不考虑风荷载时，按照稳定性计算的搭设高度Hs=122.184米。

脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：经计算得到，不考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值[H]=50.000米。

考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：其中NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力，NG2K=1.740kN；NQ—活荷载标准值，NQ=3.780kN；gk—每米立杆承受的结构自重标准值，gk=0.129kN/m；Mwk—计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩某高速公路土建工程X合同段实施性总体施工组织设计，Mwk=0.051kN.m；经计算得到，考虑风荷载时，按照稳定性计算的搭设高度Hs=117.326米。

脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：经计算得到，考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值[H]=50.000米。

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：Nl=Nlw+No其中Nlw—风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，应按照下式计算：Nlw=1.4×wk×Awwk—风荷载基本风压标准值，wk=0.191kN/m2；Aw—每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.00×3.60=10.800m2；No—连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN)；No=5.000经计算得到Nlw=2.881kN，连墙件轴向力计算值Nl=7.881kN