建筑综合脚手架计算规则

建筑综合脚手架计算规则一、编制依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011（2015年版）《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2016《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2010《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《钢结构设计标准》GB50017-2017建筑结构施工图纸、施工组织设计及脚手架专项方案二、计算参数确定2.1基本几何参数参数类别取值要求及说明脚手架搭设高度按建筑檐口高度确定，若有女儿墙或屋顶造型，需延伸至作业面上方1.2m防护高度；高度≤24m为落地式脚手架，＞24m需采用悬挑式或附着式脚手架立杆间距立杆横距（脚手架宽度方向）：单排架≤1.2m，双排架≤1.5m；立杆纵距（脚手架长度方向）：≤2.0m（24m以下）、≤1.8m（24m以上）横杆步距24m以下脚手架步距≤1.8m；24m以上脚手架步距≤1.5m；顶层步距可适当减小至1.2m，且顶层横杆距立杆顶端≤0.5m连墙件间距水平间距≤6m，垂直间距≤4m；连墙件应靠近主节点设置，偏离主节点距离≤300mm，优先采用菱形布置钢管规格优先采用Φ48.3mm×3.6mm焊接钢管（扣件式）或Φ48mm×3.0mm碗扣式钢管，材质为Q235B；扣件式钢管截面惯性矩I=12.19×10⁻⁶m⁴，截面模量W=5.08×10⁻⁶m³2.2材料性能参数参数类别取值要求及说明钢管强度Q235B钢抗拉、抗压强度设计值f=205N/mm²，弹性模量E=206×10³N/mm²扣件性能直角扣件、旋转扣件抗滑承载力设计值8.0kN，对接扣件抗滑承载力设计值3.2kN；扣件自重0.17kN/个（直角扣件）、0.19kN/个（旋转扣件）脚手板竹串片脚手板自重0.35kN/㎡，钢脚手板自重0.5kN/㎡，木脚手板自重0.3kN/㎡；脚手板铺设宽度≥1.2m，伸出横杆长度150-300mm防护设施密目安全网自重0.01kN/㎡（沿脚手架外侧满挂）；挡脚板（高度180mm）自重0.14kN/m；栏杆（高度1.2m）自重0.12kN/m2.3调整系数荷载调整系数：作业层同时作业层数＞1层时，施工荷载需乘以1.5调整系数；脚手架高度＞50m时，立杆稳定性计算需乘以1.05调整系数。钢管锈蚀调整系数：钢管壁厚偏差≤0.2mm时，截面模量按95%取值；锈蚀深度＞0.5mm或壁厚≤3.0mm（Φ48.3mm钢管）时，禁止使用。连墙件调整系数：采用柔性连墙件（如钢丝绳）时，承载力需乘以0.8折减系数；连墙件与建筑结构连接点混凝土强度等级≥C20。三、荷载计算3.1永久荷载（恒荷载）计算钢管自重：按脚手架实际搭设尺寸计算，包括立杆、横杆、扫地杆、连墙件、剪刀撑重量：立杆自重：每根立杆重量=钢管理论重量×立杆长度（立杆长度=脚手架高度+0.3m基础埋深-0.1m顶端预留高度）；Φ48.3mm×3.6mm钢管理论重量0.0384kN/m。横杆自重：每步横杆重量=钢管理论重量×立杆纵距×立杆根数（每步横杆沿纵距连续布置）。剪刀撑自重：剪刀撑按45°-60°角布置，每道剪刀撑重量=钢管理论重量×脚手架高度×1.414（45°角时）×剪刀撑道数（每6-8m设一道）。脚手板自重：脚手板自重=脚手板自重标准值×铺设面积（铺设面积=脚手架长度×脚手板铺设宽度），仅计算作业层及防护层脚手板（防护层每10m设一道）。防护设施自重：密目安全网重量=安全网自重标准值×脚手架外侧投影面积（投影面积=脚手架高度×脚手架长度）。挡脚板、栏杆重量=挡脚板自重×脚手架长度+栏杆自重×脚手架长度×2（两侧栏杆）。3.2可变荷载（活荷载）计算施工荷载：结构施工阶段：作业层施工人员及工具荷载标准值2.0kN/㎡，装饰施工阶段1.5kN/㎡；仅计算1个作业层荷载（综合脚手架通常单层作业）。混凝土振捣荷载：垂直于墙面方向2.0kN/㎡，平行于墙面方向1.0kN/㎡；按作业层实际振捣区域面积计算，仅在混凝土浇筑时考虑。风荷载：基本风压ω₀：按工程所在地50年一遇基本风压取值（如北京0.45kN/㎡，上海0.55kN/㎡，广州0.5kN/㎡）。风荷载标准值ωₖ=0.7×μₛ×μ_z×ω₀，其中：风压高度变化系数μ_z：脚手架高度10m时μ_z=1.0，20m时μ_z=1.25，30m时μ_z=1.42，50m时μ_z=1.62。脚手架风载体型系数μₛ：封闭式脚手架（满挂安全网）μₛ=1.0，敞开式脚手架μₛ=0.8；脚手架与建筑结构间隙≤500mm时，μₛ可按0.9取值。3.3荷载组合验算项目荷载组合公式立杆强度验算1.2×永久荷载标准值+1.4×施工荷载标准值+1.4×风荷载标准值立杆稳定性验算无风荷载：1.2×永久荷载标准值+1.4×施工荷载标准值；有风荷载：1.2×永久荷载标准值+1.4×施工荷载标准值×0.7+1.4×风荷载标准值×0.7（取不利组合）横杆强度验算1.2×脚手板自重标准值+1.4×施工荷载标准值连墙件验算1.2×永久荷载产生的水平力+1.4×风荷载标准值四、核心构件验算4.1立杆强度与稳定性验算立杆轴力计算：单根立杆轴力N=1.2×(N_G1+N_G2+N_G3)+1.4×(N_Q1+N_Q2)，其中：N_G1为单根立杆承担的钢管自重，N_G2为脚手板及防护设施自重，N_G3为扣件自重；N_Q1为施工荷载，N_Q2为振捣荷载（仅混凝土浇筑时考虑）。示例：24m落地式双排脚手架，立杆纵距1.8m、横距1.5m，作业层施工荷载2.0kN/㎡，单根立杆轴力N=1.2×(0.85+0.32+0.15)+1.4×(0.54+0)=1.2×1.32+1.4×0.54≈2.39kN（N_G1=0.85kN，N_G2=0.32kN，N_G3=0.15kN，N_Q1=0.54kN）。立杆弯矩计算：风荷载产生的立杆弯矩M=0.9×1.4×ωₖ×h×l²/10，其中h为横杆步距（m），l为立杆纵距（m）；示例：ωₖ=0.3kN/㎡，h=1.8m，l=1.8m，M=0.9×1.4×0.3×1.8×1.8²/10≈0.29kN・m。立杆强度验算：强度公式：σ=N/(A×φ)+M/W≤f，其中A为钢管截面积（4.89×10⁻⁴m²），φ为轴心受压构件稳定系数；稳定系数φ按立杆长细比λ=l₀/i计算，l₀=k×μ×h（k=1.155，μ=1.5，h为步距），i为钢管回转半径（15.8mm）；λ≤210（Q235钢），如λ=100时φ=0.638，λ=150时φ=0.399。立杆稳定性验算：无风荷载时：N/(φ×A)≤f；有风荷载时：N/(φ×A)+M/(1.05×W)≤f（1.05为弯矩增大系数）。4.2横杆强度与扣件抗滑验算横杆弯矩计算：横杆承受脚手板传来的均布荷载q=1.2×q_G+1.4×q_Q，其中q_G为脚手板自重线荷载，q_Q为施工荷载线荷载；最大弯矩M_max=q×l²/10（l为横杆跨度，即立杆横距），示例：l=1.5m，q=1.2×0.35+1.4×2.0=3.22kN/m，M_max=3.22×1.5²/10≈0.72kN・m。横杆强度验算：强度公式：σ=M_max/W≤f，W=5.08×10⁻⁶m³，示例：σ=0.72×10⁶/5.08×10⁶≈141.7N/mm²≤205N/mm²，满足要求。扣件抗滑验算：横杆轴力N_q=q×l/2，直角扣件抗滑承载力需满足1.2×N_G+1.4×N_Q≤8.0kN；示例：N_q=3.22×1.5/2≈2.42kN，1.2×0.35×1.5+1.4×2.0×1.5≈4.83kN≤8.0kN，满足要求。4.3连墙件验算连墙件水平力计算：每道连墙件承受的水平力N_w=1.2×N_Gw+1.4×N_Qw，其中N_Gw为永久荷载产生的水平力（忽略不计），N_Qw为风荷载产生的水平力；N_Qw=ωₖ×A_w，A_w为每道连墙件覆盖的脚手架迎风面积（A_w=连墙件水平间距×连墙件垂直间距）；示例：ωₖ=0.3kN/㎡，连墙件水平间距6m、垂直间距4m，N_Qw=0.3×6×4=7.2kN，N_w=1.4×7.2≈10.08kN。连墙件强度验算：采用钢管连墙件时，强度公式σ=N_w/A≤f；示例：连墙件采用Φ48.3mm×3.6mm钢管，A=4.89×10⁻⁴m²，σ=10.08×10³/4.89×10⁻⁴≈20.6×10⁶N/m²=20.6N/mm²≤205N/mm²，满足要求。连墙件连接验算：连墙件与建筑结构采用膨胀螺栓连接时，膨胀螺栓抗拔承载力≥N_w，抗剪承载力≥N_w/2；示例：N_w=10.08kN，选用M12膨胀螺栓（抗拔承载力15kN，抗剪承载力8kN），满足要求。4.4脚手板与防护设施验算脚手板强度验算：脚手板按简支梁计算，最大弯矩M_max=q×l²/8（l为脚手板跨度，即立杆纵距），强度公式σ=M_max/W_j≤f_j（f_j为脚手板强度设计值，竹脚手板f_j=10N/mm²，钢脚手板f_j=170N/mm²）。防护栏杆验算：栏杆承受水平推力1.0kN/m，按连续梁计算弯矩，强度公式σ=M_max/W≤f；栏杆与横杆连接采用2个直角扣件，抗滑承载力≥1.4×1.0×l（l为栏杆跨度）。四、不同类型脚手架专项计算4.1落地式脚手架（高度≤24m）基础验算：地基承载力验算：p_k=(N_Gk+N_Qk)/A≤f_a，其中p_k为基底平均压力，N_Gk、N_Qk为永久、可变荷载标准值，A为立杆基础底面积（如C20混凝土基础300mm×300mm，A=0.09m²），f_a为地基承载力特征值（压实填土f_a≥120kPa，混凝土硬化地面f_a≥200kPa）。基础强度验算：C20混凝土基础轴心抗压强度设计值f_c=9.6N/mm²，需满足p_k≤0.85×f_c。剪刀撑验算：剪刀撑与地面夹角45°-60°，每道剪刀撑跨越立杆根数5-7根；剪刀撑钢管强度验算σ=N/(A×φ)≤f，N为剪刀撑承受的轴力（由风荷载计算确定）。4.2悬挑式脚手架（高度≤20m）悬挑梁计算：悬挑梁采用16号工字钢（截面模量W=141×10⁻⁶m³），悬挑长度≤1.5m，锚固长度≥2.5倍悬挑长度；弯矩计算：M_max=1.2×N_G×L+1.4×N_Q×L（L为悬挑长度），强度公式σ=M_max/W≤f（f=215N/mm²，工字钢强度设计值）。钢丝绳拉结验算：钢丝绳采用6×19+1型，直径≥12mm，安全系数≥6；钢丝绳拉力T=(1.2×N_G+1.4×N_Q)×L/L1（L1为钢丝绳拉结点至悬挑梁根部距离），T≤钢丝绳破断拉力/6。4.3附着式升降脚手架升降机构验算：电动葫芦额定起重量≥2倍单榀脚手架重量，制动装置制动力矩≥1.5倍额定力矩；导向装置强度验算：导向轮与导轨接触应力σ=P/A≤300N/mm²（P为导向力，A为接触面积）。防坠落装置验算：防坠落装置（如棘爪式）制动距离≤150mm，抗冲击承载力≥2倍单榀脚手架重量；4.4门式钢管脚手架门架强度验算：门架立杆承受轴力N=1.2×N_G+1.4×N_Q（N_G为门架及配件自重，N_Q为施工荷载），强度公式σ=N/(A×φ)≤f，其中A为门架立杆截面积（Φ48mm×3.0mm钢管A=4.24×10⁻⁴m²），φ为稳定系数（按门架立杆长细比λ=l₀/i计算，l₀为门架立杆计算长度，i=15.7mm）。门架横杆（水平杆）承受均布荷载q=1.2×q_G+1.4×q_Q，最大弯矩M_max=q×l²/8（l为门架间距），强度公式σ=M_max/W≤f（W=4.49×10⁻⁶m³）。配件验算：交叉支撑：承受水平力N_w=1.4×ω_k×A_w（A_w为交叉支撑覆盖面积），强度公式σ=N_w/A≤f，交叉支撑钢管规格Φ27mm×2.0mm，A=1.59×10⁻⁴m²。连接销：抗剪承载力验算τ=V/(2×A_pin)≤f_v（f_v=125N/mm²），V为连接销承受的剪力，A_pin为连接销截面积（M12连接销A_pin=113.1mm²）。五、质量验收计算指标5.1构件尺寸偏差验收验收项目允许偏差检验方法检验频率立杆间距（纵距）±100mm钢卷尺测量，每10m测1点每搭设段1次立杆间距（横距）±50mm同纵距每搭设段1次横杆步距±50mm钢卷尺测量，每10m测1点每搭设段1次立杆垂直度≤1/200全站仪或垂直度仪，每5m测1点每搭设段1次连墙件间距±100mm（水平）、±50mm（垂直）钢卷尺测量，每10m测1点每搭设段1次5.2强度与稳定性验收立杆验收：轴力实测值≤设计值的90%（避免超荷载），通过应变片或轴力计现场检测，检测数量≥总立杆数的5%（且≥3根）。稳定性验算结果：N/(φ×A)≤0.9×f（预留10%安全余量），不满足时需减小立杆间距或增加立杆数量。连墙件验收：水平力实测值≤设计值的80%，通过拉力计现场加载测试，检测数量≥总连墙件数的3%（且≥3个）。连接点混凝土强度：回弹法检测，强度等级≥C20，检测数量≥连接点总数的10%（且≥3个）。脚手板验收：承载力试验：在脚手板中央施加1.5倍设计荷载（如3.0kN/㎡），持荷1h无明显变形（挠度≤l/250，l为脚手板跨度），检测数量≥总脚手板数的1%（且≥3块）。六、常见问题及调整措施6.1立杆稳定性不满足问题原因：立杆间距过大（如纵距＞2.0m）、步距过大（＞1.8m）、荷载超设计值（如同时作业层数＞1层）。调整措施：减小立杆纵距至≤1.8m或横距至≤1.2m；降低横杆步距至≤1.5m，顶层步距≤1.2m；控制作业层数为1层，若需多层作业，施工荷载乘以1.5调整系数重新验算，或增设临时支撑。6.2连墙件水平力超标问题原因：基本风压取值偏小（未按50年一遇风压）、连墙件间距过大（水平＞6m或垂直＞4m）。调整措施：重新按工程所在地50年一遇基本风压计算风荷载（如原取0.4kN/㎡，实际应为0.55kN/㎡）；减小连墙件水平间距至≤5m、垂直间距至≤3.5m，或采用刚性连墙件（如角钢）替代柔性连墙件。6.3悬挑梁弯矩超限问题原因：悬挑长度过大（＞1.5m）、锚固长度不足（＜2.5倍悬挑长度）、脚手架荷载超设计值。调整措施：缩短悬挑长度至≤1.2m，或增加锚固长度至≥3倍悬挑长度；更换更大规格悬挑梁（如16号工字钢换为18号工字钢，W从141×10⁻⁶m³增至185×10⁻⁶m³）；增设第二道钢丝绳拉结，减小悬挑梁弯矩（拉结点距悬挑端≤0.5m）。七、附则本规则未尽事宜，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011（2015年版）、《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2010等现行规范执行，规范更新后相关要求同步调整；本规则适用于工业与民用建筑落地式、悬挑式、附着式、门式等综合脚手架计算，特殊场景（如超高脚手架＞50m、异形建筑脚手架）需结合工程实际补充专项计算，经专家论证后实施；对违反本规则导致脚手架坍塌或安全事