【土木建筑】05高层建筑施工用脚手架

1、 长期以来，我国普遍使用木、竹脚手架。20世纪60年代以后，出现了多种脚手架，其中，扣件式钢管脚手架是目前乃至今后较长时间内使用量最大、最普遍的脚手架；门式脚手架、碗扣式脚手架、方塔式脚手架、附着升降式脚手架、悬挑式脚手架，也得到大量推广使用。 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。(5)安全储备小到目前为止，对以上问题的研究还很不够，

2、缺乏系统积累和统计资料，不具备独立进行概率分析的条件。 国家建设部施工安全主管部门自1987年起开始组织制定我国建筑施工安全技术规程系列，其中计划制订的脚手架及其相关设施的安全技术规范占了相当大的比重。 这些脚手架的安全管理和设计计算方法，反映在编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定(1993年)及其修订稿(具体体现、应用在各专门的脚手架规范中)、建筑施工门式钢管脚手架安全技术规程(jgj 1282000，j 432000；以下简称“脚手架00规范”)、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(jgj 1302001，j 842001；以下简称“脚手架01规范”)、建筑施工附着升降脚手架管理暂行

3、规定(2000.10)。 扣件式脚手架其适用范围如下：(1) 工业与民用房屋建筑，特别是多、高层房屋的施工用脚手架；(2) 高耸构筑物，如井架、烟囱、水塔等的施工用脚手架； (3) 模板支撑架； (4) 上料平台；(5) 栈桥、码头、高架公路等工程的施工用脚手架； (6) 其他，如简易建筑物的骨架等。 脚手架01规范规定，单排脚手架不适用于下列情况：(1) 墙体厚度小于或等于180mm；(2) 建筑物高度超过24m；(3) 空斗砖墙、加气块墙等轻质墙体；(4) 砌筑砂浆强度等级小于或等于m1.0的砖墙。 脚手架常用构架尺寸见表5-1、表5-2 表5-1 常用敞开式双排脚手架的构架尺寸(m)表5

4、-2 常用敞开式单排脚手架的构架尺寸(m) 扣件式钢管脚手架的基本构架形式如图5.1所示。 脚手架：为建筑施工而搭设的上料、堆料与施工作业用的临时结构架。 单排脚手架(单排架)：只有一排立杆，横向水平杆的一端搁置在墙体上的脚手架。 双排脚手架(双排架)：由内外两排立杆和水平杆等构成的脚手架。 图5.1 扣件式钢管脚手架的基本构架形式1外立杆 2内立杆 3横向水平杆 4纵向水平杆 5栏杆 6挡脚板 7直角扣件8旋转扣件 9连墙件 10横向斜撑 11主立杆 12副立杆 13抛撑 14剪刀撑15垫板 16纵向扫地杆 17横向扫地杆结构脚手架：用于砌筑和结构工程施工作业的脚手架。装修脚手架：用于装修工

5、程施工作业的脚手架。敞开式脚手架：仅设有作业层栏杆和挡脚板，无其他遮挡设施的脚手架。局部封闭脚手架：遮挡面积小于30%的脚手架。半封闭脚手架：遮挡面积占3070%的脚手架。全封闭脚手架：沿脚手架外侧全长和全高封闭的脚手架。模板支架：用于支撑模板的、采用脚手架材料搭设的架子。开口型脚手架：沿建筑周边非交圈设置的脚手架。封圈型脚手架：沿建筑周边交圈设置的脚手架。扣件：采用螺栓紧固的扣接连接件。直角扣件：用于垂直交叉杆件间连接的扣件。旋转扣件：用于平行或斜交杆件间连接的扣件。对接扣件：用于杆件对接连接的扣件。防滑扣件：根据抗滑要求增设的非连接用途扣件。底座：设于立杆底部的垫座。固定底座：不能调节支垫

6、高度的底座。可调底座：能够调节支垫高度的底座。垫板：设于底座下的支承板。立杆：脚手架中垂直于水平面的竖向杆件。外立杆：双排脚手架中离开墙体一侧的立杆。内立杆：双排脚手架中贴近墙体一侧的立杆。角杆：位于脚手架转角处的立杆。双管立杆：两根并列紧靠的立杆。主立杆：双管立杆中直接承受顶部荷载的立杆。副立杆：双管立杆中分担主立杆荷载的立杆。水平杆：脚手架中的水平杆件。纵向水平杆：沿脚手架纵向设置的水平杆。横向水平杆：沿脚手架横向设置的水平杆。扫地杆：贴近地面，连接立杆根部的水平杆。纵向扫地杆：沿脚手架纵向设置的扫地杆。横向扫地杆：沿脚手架横向设置的扫地杆。连墙件：连接脚手架与建筑物的构件。刚性连墙件：采

7、用钢管、扣件或预埋件组成的连墙件。柔性连墙件：采用钢筋作拉筋构成的连墙件。连墙件间距：脚手架相邻连墙件之间的距离。连墙件竖距：上下相邻连墙件之间的垂直距离。连墙件横距：左右相邻连墙件之间的水平距离。横向斜撑：与双排脚手架内、外立杆或水平杆斜交呈之字形的斜杆。剪刀撑：在脚手架外侧面成对设置的交叉斜杆。抛撑：与脚手架外侧面斜交的杆件。脚手架高度：自立杆底座下皮至架顶栏杆上皮之间的垂直距离。脚手架长度：脚手架纵向两端立杆外皮间的水平距离。脚手架宽度：双排脚手架横向两侧立杆外皮之间的水平距离，单排脚手架为外立杆外皮至墙面的距离。立杆步距(步)：上下水平杆轴线间的距离。立杆间距：脚手架相邻立杆轴线间的距

8、离。立杆纵距(跨)：脚手架相邻立杆的纵向间距。立杆横距：脚手架立杆的横向间距，单排脚手架为外立杆轴线至墙面的距离。主节点：立杆、纵向水平杆、横向水平杆三杆紧靠的扣接点。作业层：上人作业的脚手架铺板层。 脚手架钢管应采用现行国家标准直缝电焊钢管(gbt13793)或低压流体输送用焊接钢管(gbt3092)中规定的3号普通钢管，其质量应符合现行国家标准碳素结构钢(gbt700)中q235-a级钢的规定。脚手架钢管的尺寸应按表5-3采用。脚手架钢管的截面特性指标如表5-4。每根钢管的最大质量不应大于25kg，宜采用483.5钢管。我国扣件式钢管脚手架使用的483.5钢管绝大部分是焊接钢管，属冷弯薄壁

9、型钢材，其材料设计强度设计值与轴心受压构件的稳定系数值，应引用现行国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范(gbjl8)；在其他情况采用热轧无缝钢管时，则应引用现行国家标准钢结构设计规范(gbj 17)。钢管上严禁打孔。表5-3 脚手架钢管尺寸(m) 表5-4 脚手架钢管的截面特性指标目前我国有可锻铸铁扣件(如图5.2所示)和钢板压制扣件。 (a) 直角扣件 (b) 旋转扣件 (c) 对接扣件图5.2 可锻铸铁扣件(a) 直角扣件 (b) 旋转扣件 (c) 对接扣件 图5.2 可锻铸铁扣件 用扣件连接的钢管脚手架，其水平杆的轴线与立杆轴线在主节点上并不汇交在一点。当纵向或横向水平杆传荷载至立杆时，存在

10、偏心距53mm，如图5.3所示。在一般情况下，此偏心产生的附加弯曲应力不大，为了简化计算，予以忽略。由于忽略偏心而带来的不安全因素，脚手架01规范已在立杆承载力计算的调整系数中加以考虑。底座如图5.4所示。1螺母 2垫圈 3盖板4螺栓 5纵向水平杆 6立杆图5.3 直角扣件 图5.3 直角扣件 图5.3 直角扣件 图5.4 底座 1.脚手架的荷载 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)。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。可

11、变荷载(活荷载)可分为：(1)施工荷载，包括作业层上的人员、器具和材料的自重；(2)风荷载。 永久荷载标准值应符合下列规定：(1)每米立杆承受的结构自重标准值，宜按表5-5采用；(2)冲压钢脚手板、木脚手板与竹串片脚手板自重标准值，应按表5-6采用；(3)栏杆与挡脚板自重标准值，应按表5-7采用；(4)脚手架上吊挂的安全设施(安全网、苇席、竹笆及帆布等)的荷载应按实际情况采用。常用构配件与材料、人员自重应按表5-8采用。 表5-6 脚手板自重标准值 表5-7 栏杆、挡脚板自重标准值 表5-8 常用构配件与材料、人员的自重作用于脚手架上的水平风荷载标准值，应按式(5-1)算：k=0.7zs0 (

12、5-1)式中：k风荷载标准值(knm2)； z风压高度变化系数，按现行国家标准建筑结构荷载规范(gbj 9)规定采用，见表5-10 表5-10 风压高度变化系数z 对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按上表确定。地面粗糙度可分为a、b、c、d四类：a类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；b类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；c类指有密集建筑群的城市市区；d类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 对于山区的建筑物，风压高度变化系数可按平坦地面的粗糙度类别，由上表确定外，还应考虑地形条件的修正，修正系数分别按下述规定采用。(1) 对于山峰和山坡

13、，如图5.5所示，其顶部b处的修正系数可按式(5-2)采用。21tan (1)2.5bzkhha轾犏=+-犏臌(5-2) 式中：tan 山峰或山坡在迎风面一侧的坡度；当tan 0.3时，取tan =0.3；k系数，对山峰取3.2，对山坡取1.4；h山顶或山坡全高(m)；z建筑物计算位置离建筑物地面的高度(m)；当z 2.5h时，取z=2.5h。对于山峰和山坡的其他部位，可按图5.5所示，取a、c处的修正系数a、c为1，ab间和bc间的修正系数按可的线性插值确定。2) 山间盆地、谷地等闭塞地形=0.750.85；对于与风向一致的谷口、山口= 1.201.50。3) 对于远海海面和海岛的建筑物或构

14、筑物，风压高度变化系数可按a类粗糙度类别，由表5-10确定外，还应考虑表5-11给出的修正系数。 图5.5 山峰和山坡示意图表5-11 远海海面和海岛的修正系数 s 脚手架风荷载体型系数，按表5-12的规定采用； 表5-12 脚手架的风荷载体型系数s 2. 脚手架的荷载组合 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行计算，荷载效应组合宜按表5-16采用。表5-16 脚手架的荷载效应组合 1. 基本设计规定 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：(1)纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和连接扣件的抗滑承载力

15、计算；(2)立杆的稳定性计算；(3)连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算；(4)立杆地基承载力计算。当纵向或横向水平杆的轴线对立杆轴线的偏心距不大于55mm时，立杆稳定性计算中可不考虑此偏心距的影响。 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。脚手架中的受弯构件，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。 钢材的强度设计值与弹性模量应按表5-17采用。扣件、底座的承载力设计值应按 表5-18采用。受弯构件的挠度不应超过表5-19规定的容许值。受压、受拉构件的长细比不应超

16、过表5-20规定的容许值。 表5-17 钢材的强度设计值与弹性模量(n/mm2)表5-18 扣件、底座的承载力设计值(kn) 表5-19 受弯构件的容许挠度 表5-20 受压、受拉构件的容许长细比2. 纵向水平杆、横向水平杆计算纵向、横向水平杆的抗弯强度应按式(5-3)计算： (5-3)式中：m纵向、横向水平杆弯矩设计值，其值按式(5-4)计算： m=1.2mgk+1.4mqk (5-4) mgk脚手板自重标准值产生的弯矩； mqk施工荷载标准值产生的弯矩； w截面模量，可查表； f钢材的抗弯强度设计值。mw 纵向、横向水平杆的挠度应符合下式规定： vv (5-5) 式中：v挠度； v容许挠度

17、。 计算纵向、横向水平杆的内力与挠度时，不考虑扣件的弹性嵌固作用(偏于安全)，纵向水平杆宜按三跨连续梁计算，计算跨度取纵距la；横向水平杆宜按简支梁计算，计算跨度l0可按图5.6所示采用(横向水平杆向立杆直接传递荷载的情况下，计算跨度取法同理)；双排脚手架的横向水平杆的构造外伸长度a500，其计算外伸长度(即荷载分布范围)a1可取300mm。水平杆自重与脚手板自重相比甚小，可忽略不计。纵向或横向水平杆与立杆连接时，其扣件的抗滑承载力应符合下式规定： rrc (5-6)式中：r纵向、横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；rc扣件抗滑承载力设计值。 53 1 2 3 3 2 1 120 (a) 双

18、排脚手架 (b) 单排脚手架图5.6 横向水平杆计算跨度1横向水平杆 2纵向水平杆 3立杆立杆的稳定性应按下列公式计算：不组合风荷载时， (5-7)组合风荷载时， (5-8)式中：n计算立杆段的轴向力设计值；不组合风荷载时， (5-9)组合风荷载时， (5-10)nfawmnfaw1k2kk1.2()1.4ggqnnnn=+1k2kkwk1.2()0.85 1.4()ggqnnnnn=+ 脚手架结构自重标准值产生的轴向力： 构配件自重标准值产生的轴向力； 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。 轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比查表5-21取值

19、； 长细比， =l0/i； l0 计算长度； l0=kh (5-11) k 计算长度附加系数，k=1.155； 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按表5-22取值； h 立杆步距； i 截面回转半径，可查表； a 立杆的截面面积，可查表；1kgn2kgnkqn 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩； (5-12) 风荷载标准值产生的弯矩； 风荷载标准值； 立杆纵距； f 钢材的抗压强度设计值。wm2k awwk0.85 1.40.85 1.410l hmmw=wkmkal表5-22 脚手架立杆的计算长度系数 立杆稳定性计算部位的确定应符合下列规定：(1)当脚手架搭设尺寸采用相同的步距、立

20、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，除计算底层立杆段外，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。 脚手架有两种可能的失稳形式：整体失稳和局部失稳。整体失稳时如图5.7所示，内、外立杆与横向水平杆组成的横向框架，沿垂直主体结构方向大波鼓曲现象，波长均大于步距，并与连墙件的竖向间距有关。局部失稳是立杆在步距内发生小波鼓曲，波长与步距相近，内、外立杆变形方向可能一致，也可能不一致。图5.7 双排脚手架的整体失稳1连墙件 2失稳方向 由

21、于整体失稳是脚手架的主要破坏形式，故以上计算只对整体稳定。为了防止局部立杆段失稳，脚手架01规范除将底层步距限制在2m以下外，应规定对可能出现的薄弱的立杆段进行稳定性计算。 以上按轴心受压计算脚手架立杆稳定性，但稳定性计算公式中的计算长度系数值，是反映脚手架各杆件对立杆的约束作用。本规范规定的值，采用了中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院19641965年和19861988年、哈尔滨工业大学土木工程学院于19881989年分别进行的原型脚手架整体稳定性试验所取得的科研成果，其值在1.52.0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)的实际工况。

22、施工荷载一般是偏心地作用于脚手架上，作业层下面邻近的内、外排立杆所分担的施工荷载并不相同，而远离作业层的内、外排立杆则因连墙件的支承作用，使分担的施工荷载趋于均匀。在一般情况下，脚手架结构自重产生的最大轴向力与由不均匀分配施工荷载产生的最大轴向力不会同时相遇，因此以上计算的轴向力n值计算可以忽略施工荷载的偏心作用. 脚 手架立杆计算长度附加系数k,根据“概率极限状态设计法”保持与以往容许应力法具有相同的结构安全度的条件得到。详见脚手架01规范的条文说明 。 根据以上立杆稳定计算公式推导，可以得出当立杆采用单管时，敞开式、全封闭、半封闭脚手架的可搭设高度hs，即应按下列公式计算并取小者 ： 不组

23、合风荷载时， (5-13) 组合风荷载时， (5-14)式中：hs按稳定计算的搭设高度； gk每米立杆承受的结构自重标准值(kn/m)，可查表。当hs 26m时，可按下式调整且不宜超过50m： (5-15)式中：脚手架搭设高度限值(m)。2kksk(1.21.4)1.2gqafnnhg-+=wk2kksk1.20.85 1.4)1.2gqmafnnawhg禳镲镲-+睚镲镲铪= ss10.001hhh=+4. 连墙件计算 连墙件的强度、稳定性和连接强度应按现行国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范 (gbj18)、钢结构设计规范(cbjl7)、混凝土结构设计规范(gbj10)等的规定计算。连墙件的轴向

24、力设计值应按式(5-16)计算： nl= nlw +n0 (5-16)式中：nl 连墙件轴向力设计值(kn)；nlw风荷载产生的连墙件轴向力设计值，按式(5-17)计算 nlw =1.4kaw (5-17)aw 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积；n0连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kn)，单排架取3，双排架取5。 扣件连墙件的连接扣件应按有关规定验算抗滑承载力。螺栓、焊接连墙件与预埋件的设计承载力应大于扣件抗滑承载力设计值rc。5. 立杆地基承载力计算立杆基础底面的平均压力应满足式(5-18)的要求： pfg (5-18)式中：p立杆基础底面的平均压力，p=n/a； n上

25、部结构传至基础顶面的轴向力设计值； a基础底面面积； fg地基承载力设计值， fg =kcfgk； kc脚手架地基承载力调整系数，对碎石土、砂土、回填土应取0.4，对黏土取0.5，对岩石、混凝土取1.0； fgk地基承载力标准值，应按国家标准建筑地基基础设计规范(gbj7)的规定采用，例如黏性土为表5-23。表5-23 黏性土地基承载力标准值(kpa)注：n为标准贯入击数。6. 模板支架计算 模板支架计算立杆的稳定性应按以上脚手架立杆稳定承载力计算方法计算(不计算沉降，但应经常检测脚手架沉降)，参与荷载效应组合的项目及其荷载值按混凝土结构工程施工及验收规范(gb50204)规定进行，即模板支架

26、立杆的轴向力设计值应按式(5-19)、式(5-20)计算：不组合风荷载时， (5-19)组合风荷载时， (5-20)式中： 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； 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。 模板支架立杆的计算长度l0，应按式(5-21)计算： l0=h+2a (5-21)式中：h支架立杆的步距； a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(此规定的结果是限制上部伸出长度)。kk=1.2+1.4gqnnn邋kk=1.2+0.85 1.4gqnnn邋kgnkqn【例5.1】 某高层装饰工程拟搭设50m高双排

27、脚手架，采用483.5钢管、冲压钢脚手板(每块宽230mm，自重0.3 kn/m2，作业层铺4块；挡脚板用冲压钢脚手板1块)，脚手架排距1.05m、步距1.8m、柱距1.8m，连墙件竖向间距3.6m、水平间距5.4m，双层同时作业，立网全封闭(立网网眼尺寸35mm35mm，绳径3.2mm，自重0.01 kn/m2)。工程位于市区，地面粗糙度c类，基本风压0=0.45kn/m2。验算底层立杆稳定承载力。解 (1) 脚手架结构自重标准值产生的轴向力ng1k一个柱距范围内每米高脚手架结构自重产生的轴向力标准值gk=0.1337 kn/m(查表)，则50米高脚手架结构自重产生的轴向力标准值ng1k=0

28、.1337 kn/m50m=6.685 kn。(2) 构配件自重标准值产生的轴向力ng2k2层脚手板自重标准值产生的轴向力：0.3 kn/m20.23 m41.8 m2=0.9936 kn1块挡脚板自重标准值产生的轴向力：0.3 kn/m20.23 m1.8 m =0.1242 kn2根护身栏杆自重标准值产生的轴向力(双作业层各1根)：0.0384 kn/m1.8 m2 =0.1382 kn安全网自重标准值产生的轴向力：0.01kn/m21.8 m50 m =0.9 knng2k=0.993 6+0.124 2+0.138 2+0.9=2.156 kn(3) 施工荷载标准值产生的轴向力总和=2

29、.0 kn/m21.05 m1.8 m2=7.56 kn(4) 风荷载设计值产生的弯矩mw5m高度处风压高度变化系数z=0.54全封闭立网挡风系数=0.192(1.05为考虑绳结的影响)s=1.3=1.30.192=0.2496(认为背靠建筑物为开洞墙)k=0.7zs0=0.70.540.24960.45=0.0425 kn/m2风荷载标准值产生的弯矩mwk=0.0248 knm风荷载设计值产生的弯矩mw=0.851.4mwk=0.851.40.0248=0.0295 knm(5) 底层立杆稳定承载力验算底层立杆轴向力设计值n：不组合风荷载时，=1.2(6.685+2.156)+1.47.56

30、 =21.193 kn组合风荷载时， =1.2(6.685+2.156)+0.851.47.56=19.606 kn立杆计算长度l0=kh=1.1551.50180=311.9cm，长细比=l0/i=311.9/1.58=197.4，轴心受压构件的稳定系数=0.185。不组合风荷载时， (不满足)。组合风荷载时，(不满足)。 1. 纵向水平杆、横向水平杆、脚手板纵向水平杆的构造应符合下列规定：(1) 纵向水平杆宜设置在立杆内侧，其长度不宜小于3跨。(2) 纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。对接、搭接应符合下列规定：纵向水平杆的对接扣件应交错布置：两根相邻纵向水平杆的接头不宜设置在

31、同步或同跨内；不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm；各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3，如图5.8所示。(a) 接头不在同步内(立面) (b) 接头不在同跨内(平面)图5.8 纵向水平杆对接接头布置1立杆 2纵向水平杆 3横向水平杆(3) 搭接长度不应小于lm，应等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100mm。(4) 当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，纵向水平杆应作为横向水平杆的支座，用直角扣件固定在立杆上；当使用竹笆脚手板时，纵向水平杆应采用直角扣件固定在横向水平杆上，并应等间距设置，间距不应大于

32、400mm，如图5.9所示。图5.9 铺竹笆脚手板时纵向水平杆的构造1立杆 2纵向水平杆 3横向水平杆 4竹笆脚手板 5其他脚手板横向水平杆的构造应符合下列规定。(1) 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。 (2) 作业层上非主节点处的横向水平杆，宜根据支承脚手板的需要等间距设置，最大间距不应大于纵距的1/2。(3) 当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，双排脚手架的横向水平杆两端均应采用直角扣件固定在纵向水平杆上；单排脚手架的横向水平杆的一

33、端，应用直角扣件固定在纵向水平杆上，另一端应插入墙内，插入长度不应小于180mm。(4) 使用竹笆脚手板时，双排脚手架的横向水平杆两端，应用直角扣件固定在立杆上；单排脚手架的横向水平杆的一端，应用直角扣件固定在立杆上，另一端应插入墙内，插入长度亦不应小于180mm。脚手板的设置应符合下列规定：(1) 作业层脚手板应铺满厂铺稳，离开墙面120150mm。(2) 冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板等，应设置在三根横向水平杆上。当脚手板长度小于2m时，可采用两根横向水平杆支承，但应将脚手板两端与其可靠固定，严防倾翻。脚手板对接平铺时，接头处必须设两根横向水平杆，脚手板外伸长度应取130150mm，

34、两块脚手板外伸长度之和不应大于300mm；脚手板搭接铺设时，接头必须支在横向水平杆上，搭接长度应大于200mm，其伸出横向水平杆的长度不应小于100m，如图5.10所示。(a) 脚手板对接 (b) 脚手板搭接图5.10 脚手板对接、搭接构造(3) 竹笆脚手板应按其主竹筋垂直于纵向水平杆方向铺设，且采用对接平铺，四个角应用直径1.2mm的镀锌钢丝固定在纵向水平杆上。(4) 作业层端部脚手板探头长度应取150mm，其板长两端均应与支撑杆可靠固定。2. 立杆 每根立杆底部应设置底座或垫板。 脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大子200mm处的立杆上。当立杆基础不

35、在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于lm。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm，脚手架底层步距不应大于2m，如图5.11所示。图5.11 纵、横向扫地杆构造1横向扫地杆 2纵向扫地杆立杆接长除顶层顶步可采用搭接外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。对接、搭接应符合下列规定：(1) 立杆上的对接扣件应交错布置：两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。(2) 搭接长度不应小于lm，应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘

36、至杆端距离不应小于l00mm。立杆顶端宜高出女儿墙上皮lm，高出檐口上皮1.5m。双管立杆中副立杆的高度不应低于3步，钢管长度不应小于6m。3. 连墙件连墙件数量的设置除应满足规范计算要求外，应符合表5-24的规定。表5-24 连墙件布置最大间距 连墙件的布置应符合下列规定：(1) 宜靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于300mm。(2) 应从底层第一步纵向水平杆处开始设置，当该处设置有困难时，应采用其他可靠措施固定。(3) 宜优先采用菱形布置，也可采用方形、矩形布置。(4) 一字型、开口型脚手架的两端必须设置连墙件，连墙件的垂直间距不应大于建筑物的层高，并不应大于4m(2步)。连墙件的构

37、造应符合下列规定：(1) 连墙件中的连墙杆或拉筋宜呈水平设置，当不能水平设置时，与脚手架连接的一端应下斜连接，不应采用上斜连接。(2) 连墙件必须采用可承受拉力和压力的构造。 4. 门洞单、双排脚手架门洞宜采用上升斜杆、平行弦杆桁架结构型式，如图5.12所示，斜杆与地面的倾角应在4560之间。门洞桁架的型式宜按下列要求确定。(1) 当步距(h)小于纵距(la)时，应采用a型。(2) 当步距(h)大于纵距(la)时，应采用b型，并应符合下列规定：h=1.8m时，纵距不应大于1.5m；h =2.0m时，纵距不应大于1.2m。 (d) 挑空二根立杆(b 型) (c) 挑空一根立杆(b 型) (b)

38、挑空二根立杆(a)型 (a) 挑空一根立杆(a 型) 图5.12 门洞处上升斜杆、平行弦杆桁架1防滑扣件 2增设的横向水平杆 3副立杆 4主立杆单、双排脚手架门洞桁架的构造应符合下列规定：(1) 单排脚手架门洞处，应在平面桁架(如图5.12所示的abcd)的每一节间设置一根斜腹杆；双排脚手架门洞处的空间桁架，除下弦平面外，应在其余5个平面内的图示节间设置一根斜腹杆(如图5.12所示的1-1、2-2、3-3剖面)。(2) 斜腹杆宜采用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150m m。 (3) 斜腹杆宜采用通长杆件，当必须接长使用时，宜采用对接扣件连接

39、，也可采用搭接，搭接构造应符合规范的规定。单排脚手架过窗洞时应增设立杆或增设一根纵向水平杆，如图5.13所示。图5.13 单排脚手架过窗洞构造1增设的纵向水平杆5. 剪刀撑与横向斜撑双排脚手架应设剪刀撑与横向斜撑，单排脚手架应设剪刀撑。剪刀撑的设置应符合下列规定。(1) 每道剪刀撑跨越立杆的根数宜按表5-25的规定确定。每道剪刀撑的宽度不应小于4跨，且不应小于6m，斜杆与地面的倾角宜在4560之间 。表5-25 剪刀撑跨越立杆的最多根数 (2) 高度在24m以下的单、双排脚手架，应在外侧立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置；中间各道剪刀撑之间的净距不应大于15m，如图5.14所示。

40、图5.14 剪刀撑布置(3) 高度在24m以上的双排脚手架应在外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑。(4) 剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接应符合规范构造规定。(5) 剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm。横向斜撑的设置符合下列规定。(1) 横向斜撑应在同节间，由底至顶呈之字形连续设置，斜撑的固定应与门洞桁架斜腹杆要求相同。(2) 一字形、开口型双排脚手架的两端必须设置横向斜撑，中间宜每隔6跨设置一道。 (3) 高度在24m以下的封闭型双排脚手架可不设横向斜撑，高度在24m以上的封闭型脚手架，除拐角应设置横向斜撑外，

41、中间应每隔6跨设置一道。6. 斜道人行并兼作材料运输的斜道的形式宜按下列要求确定。(1) 高度不大于6m的脚手架，宜采用一字形斜道。(2) 高度大于6m的脚手架，宜采用之字形斜道。斜道的构造应符合下列规定。(1) 斜道宜附着外脚手架或建筑物设置。(2) 运料斜道宽度不宜小于1.5m，坡度宜采用1:6；人行斜道宽度不宜小于lm，坡度宜采用1:3。(3) 拐弯处应设置平台，其宽度不应小于斜道宽度。(4) 斜道两侧及平台外围均应设置栏杆及挡脚板。栏杆高度应为1.2m，挡脚板高度不应小于180mm；(5) 运料斜道两侧、平台外围和端部均应按规范规定设置连墙件；每两步应加设水平斜杆；应按规范规定设置剪刀

42、撑和横向斜撑。斜道脚手板构造应符合下列规定。(1) 脚手板横铺时，应在横向水平杆下增设纵向支托杆，向支托杆间距不应大于500mm。(2) 脚手板顺铺时，接头宜采用搭接；下面的板头应压住上面的板头，板头的凸棱处宜采用三角木填顺。(3) 人行斜道和运料斜道的脚手板上应每隔250300mm设置一根防滑木条，木条厚度宜为2030mm。7. 模板支架模板支架立杆的构造应符合下列规定。(1) 模板支架立杆的构造应符合规范关于脚手架立杆底部、扫地杆、底层步距、立杆接长的规定。(2) 支架立杆应竖直设置，2m高度的垂直允许偏差为15mm。(3) 设在支架立杆根部的可调底座，当其伸出长度超过300mm时，应采取

43、可靠措施固定。(4) 当梁模板支架立杆采用单根立杆时，立杆应设在梁模板中心线处，其偏心距不应大于25mm。满堂模板支架的支撑设置应符合下列规定。(1) 满堂模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设罩。(2) 高于4m的模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。(3) 剪刀撑的构造应符合规范关于脚手架剪刀撑的构造规定。 1. 碗扣式钢管脚手架的基本构造 碗扣式钢管脚手架采用目前用量最多的扣件式钢管脚手架483.5焊接钢管作主构件，钢管上每隔一定距离安装一套碗扣接头制成。碗扣分上碗扣和下碗扣，下碗扣焊在钢管上，上碗扣对应地套在钢管上，

44、其销槽对准焊在钢管上的限位销即能上、下滑动。横杆是在钢管两端焊接横杆接头制成。连接时，只需将横杆接头插入下碗扣内，将上碗扣沿限位销扣下，并顺时针旋转，靠上碗扣螺旋面使之与限位销顶紧，从而将横杆和立杆牢固地连在一起，形成框架结构。每个下碗扣内可同时装4个横杆接头，位置任意。接头构造如图5.15。(a) 连接前 (b) 连接后 图5.15 碗扣接头构造2. 碗扣式钢管脚手架的主要功能特点(1) 多功能。(2) 高功效。 (3) 承载力大。(4) 安全可靠。(5) 加工容易。(6) 不丢失。(7) 维修少。 门式钢管脚手架是以门架、交叉支撑、连接棒、挂扣式脚手板或水平架、锁臂等组成基本结构，再设置水

45、平加固杆、剪刀撑、扫地杆、封口杆、托座与底座，并采用连墙件与建筑物主体结构相连的一种标准化钢管脚手架。 图5.16 门式钢管脚手架的组成1门架 2交叉支撑 3脚手板 4连接棒 7水平加固杆 8剪刀撑9扫地杆 10封口杆 11底座 12连枪件 13栏杆 14扶手门架由立杆、横杆及加强杆焊接组成，如图5.17所示。门式钢管脚手架除门架之外的其他构件称为配件，包括连接棒、锁臂、交叉支撑、水平架、挂扣式脚手板、底座与托座。如图5.18、图5.19所示。图5.17 门架 1立杆 2立杆加强杆 3横杆4横杆加强杆 5锁销 图5.18 门式钢管脚手架基本组合单元 1门架 2垫木 3可调底座 4连接棒5交叉支

46、撑 6锁臂 7水平架 (a) 交叉支撑 (b) 锁臂 (c) 锁销 (d) 挂扣 图5.19 门架组件连接构造 用于门架立杆竖向组装的连接件称为连接棒。门架立杆组装接头处的拉接件称为锁臂。连接每两榀门架的交叉拉杆称为交叉支撑。挂扣在门架横杆上的水平构件称为水平架。挂扣在门架横杆上的脚手板称为挂扣式脚手板。门架下端插放其中，传力给基础，并可调整高度的构件称为可调底座。门架下端插放其中，传力给基础，不能调整高度的构件称为固定底座。插放在门架立杆上端，承接上部荷载，并可调整高度的构件称为可调托座。插放在门架立杆上端，承接上部荷载，不能调整高度的构件称为固定托座。用于增强脚手架刚度而设置的杆件称为加固

47、件，包括剪刀撑、水平加固件、封口杆与扫地杆。位于脚手架外侧，与墙面平行的交叉杆件称为剪刀撑。与墙面平行的纵向水平杆件称为水平加固件。连接底步门架立杆下端的横向水平杆件称为封口杆。连接底步门架立杆下端的纵向水平杆件称为扫地杆。将脚手架连接于建筑物主体结构的构件称为连墙件。加固件及防护材料(如挡脚板、护栏、安全网、化纤织物等)称为脚手架的附件。沿脚手架竖向，门架两横杆间的距离称为步距，其值为门架高度与连接棒套环高度 之和。 相邻两门架立杆在门架平面外的轴线距离称为门架跨距。相邻两门架立杆在门架平面内的轴线距离称为门架间距。从底座下皮至脚手架顶层门架立杆上端的距离称为脚手架高度。沿脚手架纵向的两端门

48、架立杆外皮之间的距离称为脚手架长度。脚手架搭设太高，不但不利于安全。也不经济。根据国内外实验和理论分析、国外同类标准、我国经验，落地门式钢管脚手架的搭设高度不宜超过表5-26的规定。表5-26 落地门式钢管脚手架的搭设高度 门式钢管脚手架的设计内容：(1)脚手架的平、立、剖面图；(2)脚手架基础做法； (3)连墙件的布置与构造；(4)脚手架的转角处、通道洞口处构造；(5)脚手架的施工荷载限值；(6)脚手架的计算，一般包括脚手架稳定或搭设高度计算以及连墙件的计算；(7)分段搭设或分段卸荷方案的设计计算；(8)脚手架搭设、使用、拆除等的安全措施。 1. 脚手架的荷载及其组合 与扣件式钢管脚手架相比

49、，门式钢管脚手架的荷载及其组合有以下不同：(1)脚手架的风荷载体型系数对门架立杆钢管外径为42mm的敞开式脚手架取0.25(原则与扣件式钢管脚手架相同)；(2)门式钢管脚手架的计算项目有脚手架稳定、连墙件强度与稳定，其设计荷载分别为扣件式钢管脚手架立杆稳定设计荷载、风荷载+3.0kn。2. 脚手架的稳定性 脚手架稳定性可按式(5-22)计算： nnd (5-22)式中：n作用于一榀门架的轴向力设计值，取不组合风荷载、组合风荷载两情况的较大者，不组合风荷载时 ，组合风荷载时 ，ngk1每米高度脚手架构配件自重产生的轴向力标准值；ngk2每米高度脚手架附件自重产生的轴向力标准值；h以米为单位的脚手

50、架高度值； 各施工层施工荷载作用于一榀门架的轴向力标准值总和；mk 风荷载产生的弯矩标准值，mk = ；q k风线荷载标准值；h1 连墙件的竖向间距； b 门架宽度；0.85荷载效应组合系数。k1k2ik=1.2(+ )+1.4ggqnnnhnk1k2ik=1.2(+ )+1.4ggqnnnhnk1k2ikk=1.2(+ )+0.85 1.4(+2/ )ggqnnnhnm bikqn2k110q h1.2、1.4永久荷载与可变荷载的荷载分项系数； nd一榀门架的稳定承载力设计值，按式(5-23)计算或查表5-29： nd = af； (5-23) 门架立杆的稳定系数，按 查表； k 调整系数，

51、按表5-27采用；表5-27 调整系数k i门架立杆换算截面回转半径，i = ；i门架立杆换算截面惯性矩，i= ；h0门架高度；i0、a1分别为门架立杆的毛截面惯性矩与毛截面积，查表5-28；0/= kh i0/= kh i1ia1010hiih+h1、il分别为门架加强杆的高度及毛截面惯性矩；a一榀门架立杆的毛截面积，a=2a1；f门架钢材的强度设计值，对q235钢采用205nmm2。 以上计算方法为以概率理论为基础的极限状态设计法，实质上属于半概率半经验的设计方法 。与扣件式钢管脚手架不同，门式钢管脚手架的主要破坏形式是在抗弯刚度弱的门架平面外多波鼓曲失稳，如图5.21(a)所示。当交叉支

52、撑只在脚手架的单侧设置，又不在未设交叉支撑一侧按步架设连续纵向加固杆时，脚手架将在门架平面外大波曲失表5-28 门式脚手架用钢管截面几何特性 稳破坏，如图5.21(b)所示。当连墙件做稀疏布置，其竖向间距大到46个门架高度时，脚手架可能在门架平面方向大波鼓曲失稳，如图5.21(c)所示，这种失稳破坏的承载力尚无实验数据，但肯定低于第一种破坏形式。 以上计算方法是针对脚手架主要破坏形式的计算。(a) 平面外多波鼓曲 (b) 平面外大波曲 (c) 平面方向大波鼓曲 图5.21 门式钢管脚手架的失稳破坏形式门式脚手架稳定性计算单元如图5.22所示。门架立杆稳定系数，由门架平面外方向的长细比查取。门架

53、的两侧是由立杆和加强杆组成的复合杆，因此计算门架平面外方向的长细比时应考虑加强杆的作用。图5.22 门式脚手架稳定性计算单元根据建筑结构设计统一标准(gbj 68)规定，轴心压杆稳定的承载能力极限状态表达式为 0kk()ggqqinnggg+kmfag中 结构、构件的重要性系数，对脚手架结构应取0.9； 永久荷载及可变荷载的分项系数，应分别取1.2及1.4； 永久荷载、各可变荷载对压杆产生的轴向力标准值； 组合系数，为简化计，取1.0； 轴压杆稳定系数； a 轴压杆的截面积； fk 材料强度的标准值； 抗力分项系数，按gbj 18取1.165。为了与脚手架的容许应力法比较，在右端除以调整系数，

54、则脚手架结构的设计表达式可写成： (5-25)记 ，则上式变为： 0ggq、ggkk gqinn、mgkk0.9()ggqqinngg+k1mrfaggkkkkggqqisgqinnnnggg+=+ (5-25) 容许应力法的轴压杆稳定承载力极限状态表达式为 (5-27)式中： 组合系数，为简化计，取1.0； k 安全系数，采用经验系数2.0。比较式(5-24)、式(5-25)得： (5-28)按可变荷载与永久荷载的一般比例范围，经反复试算、调整，得有限个 ；再把 转化为门架计算高度调整系数k。【例5.2】 某高层建筑结构及外装修施工用脚手架，搭设高度45m，施工荷载考虑两个操作层同时作业，取

55、5.0knm2，建造地点风荷载的基本风压为0.55knm2，地面粗糙度b类。门架型号采用mfl219，钢材采用q235，门架宽1.22m，门架高1.93m，步距1.95m，跨距1.83m。 kk0.9()sgqinng+k1mrfaggkk)gqinn+kfak0.9rmskgg g=rgrg 脚手架构造作法：交叉支撑两侧设置，水平架5步4设、脚手板5步1设，剪刀撑4步4跨设置，水平加固杆4步1设，加固杆件钢管为483.5mm；连墙件竖向及水平间距为3步3跨(近似取6m)；脚手架采用立网全封闭围护，立网网目3.5cm3.5cm，绳径3.2mm；每5步设防护栏杆一道，杆件规格同加固杆。解 (1)

56、 求各种荷载对脚手架计算单元产生的内力标准值 脚手架自重产生的轴向力ngk1计算 门架规格mfl219，每步架高内的构配件及其重量： 门架 1榀 0.224kn 交叉支撑 2副 0.042=0.08kn 水平架(每5步4设)0.1654/5=0.132kn 脚手板2块(每5步1设)0.18421/5=0.074kn 连接棒 2个 0.0062=0.012kn锁 臂 2副 0.00852=0.017 kn合 计 0.539kn每米高脚手架自重：ngk1=0.539/1.95=0.276knm 加固杆、附件产生的轴向力ngk2计算加固杆包括纵向加固杆及剪刀撑，每跨距宽度内： tan = =1.06

57、6，cos=0.684钢管重：(21.83/0.684+1.83)0.038=0.273 kn扣件重(直角扣件1个、旋转扣件4个)：(10.0135+40.0145)=0.072 kn每米高脚手架加固件重： = 0.044 knm安全网重：0.011.83=0.02 knm两面栏杆及扣件重： = 0.017 knmngk2=0.044+0.02+0.017=0.081knm 施工荷载产生的轴向力标准值：nqik=51.221.83=11.16kn0.2730.0724 1.95+1.8320.0380.013525 1.95创+ 风荷载对脚手架产生的计算弯矩标准值：根据脚手架高度h=45m、地

58、面粗糙度b类，查得风压高度系数= 1.62。对立网全封闭脚手架，风荷体型系数近似按空间桁架计算，并在计算挡风系数时，将立网的挡风系数计入。由前述，敞开式脚手架的挡风系数=0.093，立网挡风系数1= = 0.183，则立网全封闭脚手架风荷载体型系数为： = (0.0932+0.183)1.2=0.443风荷标准值：k=0.73 0=0.71.620.4430.55=0.276knm2作用于脚手架计算单元的风线荷载标准值：qk=kl=0.2761.83=0.505knm风荷载对脚手架计算单元产生的弯矩标准值：mk= = =1.818 knm23.50.323.53.5创stwzstw 2110k

59、q h20.505610(2) 求作用于一榀门架的最大轴向力设计值不组合风荷载时，n=1.2(ngk1ngk2)h+1.4 =1.2(0.2760.081)45+1.411.16=34.90 kn；组合风荷载时，n=1.2(ngk1ngk2)h+0.851.4( +2mk/b)=1.2(0.2760.081)450.851.4(11.16+21.818/1.22)=36.10 kn以上二组合，取大者作为不利轴力。(3) 求一榀门架的稳定承载力设计值nd门架立杆换算截面惯性矩：i= =6.08104+1.421041536/1930=7.21104mm4门架立杆换算截面回转半径：i = = =1

60、5.25mm立杆长细比： =kh0/i=1.171930/15.25=148，查得立杆稳定系数 =0.316。一榀门架的稳定承载力设计值为：nd= a f =0.316310220510-3=40.16kn36.1kn(脚手架的稳定性满足要求)kqinkqin1010hiih+1ia47.21 103103. 脚手架搭设高度计算脚手架搭设高度，由以下从稳定计算公式推导而来的两个公式计算，并取二者的较小值：不组合风荷载时， (5-29)组合风荷载时， (5-30)式中各项含义同前。计算中，先试取搭设高度及相应的调整系数k、风压高度系数 ，若所得搭设高度与试取搭设高度不吻合，则进行修正、重新试取搭