脚手架专项方案编制技术专题讲座格式

1、脚手架专项方案编制技术专题讲座 一、扣件式钢管脚手架计算要 点及需要注意的问题分析 立杆基础施工操作与 安全检查 其他安全点施 工操作与检查 系统检查验收 与使用 安全交底 编制外架施工 安全专项方案 外脚手架施工流程 外架事故非技术原因汇总 钢管、扣件质量缺陷，导致强度、延伸性不足。 外墙装饰、安装门窗时，为方便施工，连墙件配置不足且被随意拆除， 又不设临时固定措施。 支撑钢管密度不够，雨水、漏水浸入和其它工种的施工影响,使得脚 手架的基础下沉局部悬空。 脚手架上堆积物过多，荷载过于集中。 扣件松脱、滑移、断裂。 脚手板滑脱。 立杆承载力不足（明显弯曲）。 大跨、超高、荷载重情况下，脚手架支

2、撑力不够导致坍塌。 横向连接杆过稀，整体稳定性不足。 脚手架上作业时未系安全带，也是造成人员伤亡的重要原因。 1. 水平杆受弯破坏 2. 立杆局部或整体性失稳 3. 扣件滑移破坏 4. 地基承载力不足，沉陷破坏 5. 连墙件强度或稳定性不足，导致架体 面内外 失稳破坏 6. 架体的剪刀撑、水平加强层、斜杆等设置不足， 导致结构近似几何可变 外架事故技术原因分析 计算总则：脚手架传力途径分析 从结构力学的角度来看，脚手架应构造合理， 受力和传力路径明确，与主体结构拉结可靠，以及 杆件的局部稳定和整体稳定均能得到充分保证。扣 件式钢管脚手架的传力路径为： 在脚手架的设计计算中，应按照上述传力路径，

3、进行完 整的验算，只验算其中一两项是非常不安全的。 脚手板纵、横向水平杆立杆地基 安全网 外架主要计算要点 纵向、横向水平杆等受弯构件的强度； 连接扣件的抗滑承载力计算； 立杆的稳定性计算； 连墙件的强度、稳定性和连接强度计算； 立杆地基承载力计算。 导致外架重大事故的技术原因 一般意义而言，外脚手架倒塌我们在分析 事故原因的时侯都讲是立杆稳定性问题。 认为是立杆的稳定性导致外脚手架局部失 稳或整体失稳。 从众多的安全事故案例我们深入分析，发 现导致外架事故的真正安全隐患并不全是 立杆的稳定性方面问题。 一、荷载效应组合 设计脚手架的承重构件时，应根据使用过 程中可能出现的荷载取其最不利组合进

4、行 计算，荷载效应组合宜按表4.3.1采用。 最不利荷载效应组合分析 对于常规脚手架，在工作状态时选择由施工荷载 为主控制的可变荷载效应组合控制的组合，或选 择以脚手架自重荷载为主控制的永久荷载效应组 合；在非工作状态时选择由风荷载为主控制的可 变荷载效应控制的组合。 对于厚大结构或超高支模架，在工作状态下一般 应选择以自重荷载控制的荷载效应组合；在非工 作状态下，应选择由风荷载为主控制的可变荷载 效应控制的组合，此时在进行抗倾覆演算时，自 重荷载为有利荷载。 风荷载设计计算 风荷载计算公式： k=0.7zs0 【计算误区】 1、忽略z、s不算，直接取k=0.70是不安全的。 2、计算s时对于

5、挡风系数忽略不算，或直接取1，都 是不安全的。 【专家建议】 规范中0是按照50年一遇的基本风压“0.7”作为计算脚 手架风荷载标准值的依据，由于脚手架一般使用期只有2- 5年，可以考虑按照5年的基本风压计算风荷载标准值，从 技术经济的角度考虑更为合理。 挡风系数取值 挡风系数计算公式 =1.2An/AW 敞开式脚手架，直接查表可得 全封闭墙：=挡风面积/迎风面积=（密目网挡风面积+ 脚手架杆件挡风面积） /迎风面积=密目网挡风系数+脚 手架挡风系数 半封闭：（更复杂） 【专家建议】 杜荣军先生在“脚手架结构的设计规定和计算方法”一文 中认为，采用密目式安全网时，安全网挡风面积可取围立 面积的

6、0.5倍，再计入钢管截面面积，可换算出值约在 0.50.7之间。 二、立杆稳定性计算 立杆稳定性计算部位要求 1） 当脚手架搭设尺寸采用相同的步距、立杆纵距、立杆横距和连墙件间距 时，应计算底层立杆段； 2） 当脚手架搭设尺寸中的步距、立杆纵距、立杆横距和连墙件间距有变化 时，除计算底层产杆段外，还必须对出现最大步距或最大立杆纵距、立 杆横距、连墙件间距等部位的立杆段进行验算； 3） 双管立杆变截面处主立杆上部单根立杆的稳定性，应按规范进行计算。 脚手架立杆的稳定性计算公式： 不组合风荷载时： f 组合风荷载时： + MW Wf 立杆轴向力计算 计算立杆段的轴向力设计值N，应按下列公式计算 不

7、组合风荷载时： N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4NQK 组合风荷载时: N=1.2（NGLK+NG2K）+0.851.4NQK 式中 NG1K - 脚手架结构自重标准产生的轴向力； NG2K - 构配件自重标准值产生的轴向力； NQK - 施工荷载标准值产生的轴向力总 和，内、外立杆可按一纵距（跨）内 施工荷载总和的1/2取值。 立杆长度计算 立杆计算长度lo应按下式计算： lo= kh （5.3.3） 式中 k- 计算长度附加系数,其值取1.155； - 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度 系数，应按表5.3.3采用； h - 立杆步距。 注意：脚手架立杆的计算长度系数 立杆的计算

8、长度系数 【注意】连墙件布置不仅仅起构造作用，由上表不难看出其直 接控制立杆的长度变化，因此对稳定性起着非常关键的作用。 关于双立杆计算问题 双立杆脚手架中主副立杆的压力分担比例比较难 确定，根据规范，当脚手架搭设高度超过规定 （表6.1.1-1）时，下部应采用双管立杆等方式进 行加强。 试验表明，主立杆承受的上部荷载，在变截面处 以下经一步双立杆后，即减为原来的64，经2 步后大致减为57，7步后减为50。 规范规定，副立杆高度应不少于3步，此时，上部 荷载基本可按主、副立杆平均分摊计算。 三、连墙件的计算 连墙件轴向设计值应按下式计算： Nl=Nlw+N0 Nl 连墙件轴向力设计值（kN）

9、 Nlw风荷载产生的连墙件轴向力设计值 N0 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的 轴向力，单排脚手架取3 kN ，双排脚手架取5 kN 连墙件的重要作用 承受脚手架侧向变形所产生的轴向力，规 范取值为脚手架立杆受压极限稳定承载力 的2%； 考虑承受施工荷载偏心作用产生的水平力 特殊条件下连墙件轴向力计算 当天气预报将出现大于脚手架设计计算基 期的风荷载时，应按下式计算确定连墙件 所受的水平力，并对脚手架进行临时加固。 计算公式： Nlw=1.4kAw k 实际风速计算得出风荷载标准值 Aw每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积 四、地基承载力计算 立杆基础地面的平均压力满足： Pfg P

10、=N/A Fg=KC Fgk KC地基调整力系数 碎石土、砂土、回填土取0.4 粘土取0.5 岩土、混凝土取1.0 设在楼板（屋面板）上的强度验算 简化计算：将模板支架立杆的集中荷载等 效为均布荷载，与结构设计时楼面（屋面） 活荷载的取值进行对比。 精确计算：进行集中荷载作用下，楼板 （屋面板）的配筋验算。 脚手架卸荷方法 对于超过50m的脚手架，必须采用卸荷方式 搭设，卸荷方法主要有： 双管立杆卸荷 分段悬挑卸荷 钢丝绳分段卸荷 二、关于悬挑架的计算要点及 需要注意的问题分析 悬挑脚手架设计计算 规范要求设计计算书应该包括的内容：规范要求设计计算书应该包括的内容： 1.1.纵向和横向水平杆纵

11、向和横向水平杆( (大小横杆大小横杆) )等受弯构件的强度计算；等受弯构件的强度计算； 2.2.扣件的抗滑承载力计算；扣件的抗滑承载力计算； 3.3.立杆的稳定性计算；立杆的稳定性计算； 4.4.连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算；连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算； 5.5.悬挑水平主梁和联梁的强度计算和悬挑水平主梁和联梁的强度计算和按照钢结构设计规按照钢结构设计规 范整体稳定性计算；范整体稳定性计算；形式：立杆形式：立杆+ +主梁主梁、立杆立杆+ +联梁联梁+ +主主 梁梁、立杆立杆+ +钢管钢管 6.6.锚固段与楼板连接处压环、螺栓和楼板局部受压计算；锚固段与楼板连接处压环、螺栓和楼

12、板局部受压计算； 7.7.拉杆或斜支杆的强度计算拉杆或斜支杆的强度计算： 拉杆拉杆: :钢丝绳钢丝绳+ +吊环、角钢焊接、槽钢焊接吊环、角钢焊接、槽钢焊接 支支杆杆: :角钢焊接、槽钢焊接、钢管焊接角钢焊接、槽钢焊接、钢管焊接 关于悬挑梁的计算 支杆的两种搭设方式分析 关于悬挑梁钢丝绳系数取值 悬挑梁钢丝拉绳的安全系数K，目前国家及各地 方均未对此参数做出明确规定。 一般设计时多参照结构吊装计算，经实验，发现 取值明显过大，也不符合施工现场实际要求。 我们认为，根据施工现场长期的实践经验，K值 取在36之间，相应钢丝绳直径1218mm2，基 本能够满足要求，也并未因此导致事故发生，建 议可暂时

13、作为该参数的合理取值。 关于钢丝绳分段卸荷问题 钢丝绳分段斜荷由于受力分析非常复杂， 往往出现传力途径不明确，构造达不到卸 荷设计要求，故本人不建议大规模使用。 脚手架构造要求 三、支模架计算要点及需 要关注的问题分析 板模板支模架设计计算 规范要求设计计算书应该包括的内容：规范要求设计计算书应该包括的内容： 1.模板强度计算；模板强度计算； 2. 主次龙骨主次龙骨(托梁托梁)强度及挠度计算；强度及挠度计算； 3.扣件的抗滑承载力计算；扣件的抗滑承载力计算； 4.立杆的稳定性；立杆的稳定性； 5.立杆的地基承载力立杆的地基承载力(拆撑拆撑)计算。计算。 计算强度和稳定性时，要考虑荷载效应组合，

14、计算强度和稳定性时，要考虑荷载效应组合， 永久荷载分项系数永久荷载分项系数1.21.2，可变荷载分项系数，可变荷载分项系数1.41.4。 受弯构件要根据正常使用极限状态验算变形，采受弯构件要根据正常使用极限状态验算变形，采 用荷载短期效应组合。用荷载短期效应组合。 梁模板支模架设计计算 1.梁底面板强度、挠度和剪力计算；梁底面板强度、挠度和剪力计算； 2.梁底木方强度、挠度和剪力计算；梁底木方强度、挠度和剪力计算； 3.木方下面钢管强度、挠度计算；木方下面钢管强度、挠度计算； 4.扣件的抗滑承载力计算；扣件的抗滑承载力计算； 5.立杆的稳定性计算。立杆的稳定性计算。 力传递过程：力传递过程：

15、面板面板-木方木方-钢管钢管-扣件扣件-立杆立杆-地基地基 模板支架立杆的稳定性计算参模板支架立杆的稳定性计算参 照脚手架立杆稳定计算照脚手架立杆稳定计算 不组合风荷载时：不组合风荷载时： 组合风荷载时组合风荷载时 N计算立杆轴向力设计值计算立杆轴向力设计值 轴心受压构件的稳定系数轴心受压构件的稳定系数 长细比，长细比， =l0/I l0=h? l0=h+2a? f A N f W M A N W 支模架荷载计算支模架荷载计算 支模架立杆轴向力计算 模板支架立杆轴向力设计值模板支架立杆轴向力设计值 不组合风荷载时：不组合风荷载时： N=1.2NGk+1.4NQk 组合风荷载时：组合风荷载时：

16、N=1.2NGk+0.851.4NQk 式中式中 NGk模板支架自重、新浇砼自重与钢模板支架自重、新浇砼自重与钢 筋自重标准值产生的轴向力总和；筋自重标准值产生的轴向力总和； NQk施工人员及施工设备荷载标准值、施工人员及施工设备荷载标准值、 振捣砼时产生的荷载标准值产生的轴向力总和。振捣砼时产生的荷载标准值产生的轴向力总和。 支模架立杆长度计算 模板支架立杆的计算长度模板支架立杆的计算长度l0 l0=h+2a (5.6.2-3) 式中式中 h支架立杆的步距；支架立杆的步距； a模板支架立杆伸出顶层横向水平杆模板支架立杆伸出顶层横向水平杆 中心线至模板支撑点的长度。中心线至模板支撑点的长度。

17、此公式存在的问题初探此公式存在的问题初探 依此公式计算的立杆承载力与支架的整体依此公式计算的立杆承载力与支架的整体 稳定性无关稳定性无关?! (保证整体稳定的经验值保证整体稳定的经验值h:b3:1; h:b0.44m时时,5.3.3式比较不安全式比较不安全 若若h=1.8m,则则当则则当a0.66m 时时,5.3.3式比较安全式比较安全 a0.66m时时,5.3.3式比较不安全式比较不安全 (椐西安建筑科技大学有关研究认为当椐西安建筑科技大学有关研究认为当a0.4m时立杆的稳定时立杆的稳定 承载力会大幅度下降承载力会大幅度下降) 公式合理性探讨 模板支架立杆的计算长度，按下式计算： 其中加2a

18、是借鉴英国标准脚手架实施规范（BS597582），将立杆上部伸出段按 悬臂考虑，有利于限制施工现场任意增大伸出长度。 其中a为立杆上部伸出的悬臂 段，这是为限制施工现场任意增大钢管伸出长度，保证支架的稳定性，并没 有理论上的依据。 例如伸出长度为例如伸出长度为0.30.3米，则计算长度为米，则计算长度为lo=h+2lo=h+2* *0.3=h+0.60.3=h+0.6；当步距；当步距h=1.8h=1.8时，时， lo=2.4lo=2.4米，其计算长度系数米，其计算长度系数u=2.4/1.8=u=2.4/1.8= 1.331.33，比通常的，比通常的u=1.0u=1.0值提高了值提高了 33.3

19、%33.3%，有利于支架的整体稳，有利于支架的整体稳 定性。定性。 但是上面的规定是针对于一般多高层建筑其层间高度不高的楼屋面混凝土结 构的模板支架，反映影响支架稳定有诸多因素，很多专家人为这个计算长度 公式对用于高、大、重的模板支架适用性值得探讨，有专家认为考虑公式 l=kuh比较合适；杜荣军在施工技术2002.3.扣件式钢管模板高支撑架 设计和使用安全也增加了高度安全系数等等。这些可以补充作为参考。 ahl2 0 模板支架设计原则 从模板支架系统的搭设方式与力学建模来看，除 了规范给出的方法以外，还可以有其它方式。如 视脚手架内外立杆、小横杆构成为横向框架结构， 大横杆为连系梁，用平面框架

20、的内力分析方法进 行计算；也可以视模板支架为空间桁架结构，用 有限元法进行受力分析，用试验结果对其进行修 正。 对于结构较为复杂的扣件式钢管脚手架或其它类 型模板支撑架，规范无法解决其计算问题，此时 需要对其单独建模，总的来说，应遵循传力明确、 连接可靠和计算简便的原则，以利于对其进行分 析计算，确保受力的合理性。 模板支架的构造措施 l 模板支架，特别是空间高、跨度大、荷载重的模板支架进 行分析计算的研究和总结不多，不少工程编制的施工技术 方案比较简单。 l 模板承重架的节点不是刚性节点，人工不确定因素很多， 力传递也不直接不规则，离散性很大，千百个扣件中有一 个或几个失效，则计算长度就可能增加