脚手架设计计算大纲

2/2脚手架设计计算大纲本大纲依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术标准》JGJ/T130-2021、《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016等现行规范编制，覆盖落地式、悬挑式、满堂脚手架的全流程设计计算，所有计算项均明确公式、符号说明、取值依据及单位，确保计算严谨、有理有据。1总则1.1适用范围本大纲适用于工业与民用建筑施工中，搭设高度不超过50m的落地式扣件钢管脚手架、搭设高度不超过20m的型钢悬挑扣件钢管脚手架、搭设高度不超过36m的满堂扣件钢管脚手架的设计计算。超过上述高度的脚手架需进行专项设计并组织专家论证。1.2设计原则采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按下列两种极限状态进行设计：承载能力极限状态：验算结构构件的强度、稳定性、连接承载力，防止结构发生破坏；正常使用极限状态：验算结构构件的挠度，防止结构发生过大变形影响使用。2工程概况2.1项目基本信息工程名称、地点、结构形式、建筑高度、层高；脚手架用途：结构施工/装修施工/设备安装；项目所在地气象条件：基本风压、基本雪压、地面粗糙度类别。2.2脚手架搭设参数概况脚手架搭设总高度、搭设范围、平面布置形式；作业层数量、脚手板铺设方式；连墙件布置形式、剪刀撑布置形式。3设计依据3.1国家现行规范标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术标准》JGJ/T130-2021《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《钢结构设计标准》GB50017-2017《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）《建筑施工安全检查标准》JGJ59-20113.2项目技术文件项目地质勘察报告；建筑、结构施工图纸；项目施工组织设计。4基本设计参数4.1材料性能参数参数名称含义取值依据参考取值单位钢管材质脚手架钢管的钢材牌号规范要求Q235B-钢管规格脚手架钢管的公称尺寸常用规格ϕ48×3.5mm钢管截面面积A钢管的横截面面积查规范附录B489mm钢管截面模量W钢管的净截面抵抗矩查规范附录B4.89×mm钢管截面回转半径i钢管的截面回转半径查规范附录B15.8mm钢材强度设计值f钢材的抗拉、抗压、抗弯强度设计值Q235钢规范取值205N/mm钢材弹性模量E钢材的弹性模量规范取值2.06×N/mm扣件抗滑承载力R直角/旋转扣件的抗滑承载力设计值规范取值8.0kN地基承载力特征值f地基的承载力特征值地质勘察报告按实际取值kPa4.2架体搭设几何参数参数名称含义取值依据参考取值单位立杆纵距l脚手架纵向相邻立杆的轴线距离设计取值1.5m立杆横距l脚手架横向相邻立杆的轴线距离设计取值1.05m步距h上下相邻水平杆的轴线距离设计取值1.8m连墙件竖距h连墙件的竖向间距设计取值3.6（2步）m连墙件横距l连墙件的横向间距设计取值4.5（3跨）m垫板尺寸立杆底部垫板的长×宽规范要求200×200mm4.3环境参数参数名称含义取值依据参考取值单位基本风压w项目所在地10年一遇基本风压查荷载规范西安地区取0.45kN地面粗糙度类别项目所在地的地面粗糙度查荷载规范B类-5荷载计算与组合5.1永久荷载（恒载）计算永久荷载为脚手架自身结构及固定构配件的自重，标准值不随时间变化。5.1.1架体结构自重计算计算目的：计算立杆、水平杆、剪刀撑等钢管构件的自重。计算公式：

G符号说明与取值：

|符号|含义|取值|单位|

|||||

|G1|单根钢管构件的自重标准值|计算得出|kN|

|ρ|钢材密度|7850|kg/m3|

|A|钢管的截面面积|489×10⁻⁶|m2|

|L|钢管构件的长度5.1.2构配件自重计算构配件自重按规范取值，包括：脚手板自重：木脚手板0.35kN/m²，竹脚手板0.35kN/m²，钢脚手板0.45kN/m²；防护栏杆自重：0.15kN/m；密目式安全立网自重：0.01kN/m²；扣件自重：每个扣件0.015kN。5.2可变荷载（活载）计算可变荷载为施工过程中可变化的荷载，需按最不利情况取值。5.2.1施工荷载计算施工荷载为作业层人员、材料、设备的重量，按规范取值：结构施工阶段：2.0kN/m²，同时需验算1.0kN集中荷载；装修施工阶段：1.5kN/m²；同时作业层数不超过2层，荷载可叠加。5.2.2风荷载计算计算目的：计算作用在脚手架上的水平风荷载标准值，为立杆弯矩、连墙件轴向力计算提供依据。计算公式：

w符号说明与取值：

|符号|含义|取值依据|参考取值|单位|

||||||

|wk|风荷载标准值|计算得出|-|kN/m2|

|βz|风振系数|高度≤20m取1.0，>20m按规范计算|高度≤20m时取1.0|-|

|μs|脚手架风荷载体型系数|双排扣件式脚手架取1.3|1.3|-|

|μz|风压高度变化系数|按地面粗糙度、高度查荷载规范|按实际高度取值|-|

|w0|基本风压5.3荷载组合根据极限状态要求，对荷载进行最不利组合，取最大值进行计算。5.3.1承载能力极限状态基本组合用于强度、稳定性计算，采用荷载的基本组合，脚手架以可变荷载控制为主：不组合风荷载：

S组合风荷载：

S符号说明：

|符号|含义|单位|

||||

|Sd|荷载效应组合设计值|与荷载效应单位一致|

|SGk|永久荷载效应标准值|与荷载效应单位一致|

|SQk|施工荷载效应标准值|与荷载效应单位一致|

|Swk|5.3.2正常使用极限状态标准组合用于挠度计算，采用荷载的标准组合，仅考虑永久荷载和施工荷载：

S6落地式单/双排脚手架结构计算6.1纵向水平杆计算纵向水平杆为承受脚手板荷载的连续梁，需验算强度、刚度及节点抗滑。6.1.1抗弯强度计算计算目的：验算纵向水平杆的弯曲正应力，防止弯曲破坏。计算公式：

σ=符号说明与取值：

|符号|含义|取值|单位|

|||||

|σ|弯曲正应力|计算得出|N/mm2|

|M|弯矩设计值，按三跨连续梁计算|荷载组合计算得出|N·mm|

|W|钢管截面模量|4.89×10³|mm3|

|f|钢材抗弯强度设计值|205|6.1.2挠度（刚度）计算计算目的：验算纵向水平杆的变形，防止过大变形影响使用。计算公式：

v=符号说明与取值：

|符号|含义|取值|单位|

|||||

|v|挠度计算值|计算得出|mm|

|qk|线荷载标准值|永久+施工荷载标准值|N/mm|

|la|计算跨度（立杆纵距）|1500|mm|

|E|钢材弹性模量|2.06×10⁵|N/mm2|

|I|钢管惯性矩|12.19×10⁴|mm4|

|[v]|6.1.3扣件抗滑承载力计算计算目的：验算纵向水平杆与立杆连接的扣件，是否能承受竖向剪力，防止扣件滑移。计算公式：

R≤符号说明与取值：

|符号|含义|取值|单位|

|||||

|R|纵向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值|计算得出|kN|

|Rc|扣件抗滑承载力设计值|8.0|kN6.2横向水平杆计算横向水平杆为承受纵向水平杆反力的简支梁，计算逻辑同纵向水平杆。6.2.1抗弯强度计算同6.1.1，计算跨度取立杆横距lb6.2.2挠度（刚度）计算同6.1.2，计算跨度取立杆横距lb，容许挠度为l6.2.3扣件抗滑承载力计算同6.1.3，验算横向水平杆传给立杆的作用力。6.3立杆计算立杆为脚手架的主要受压构件，需验算长细比、轴向力、稳定性。6.3.1长细比验算计算目的：验算立杆的长细比，防止立杆过于细长导致失稳。计算公式：

λ=符号说明与取值：

|符号|含义|取值|单位|

|||||

|λ|长细比|计算得出|-|

|l0|立杆计算长度，验算长细比时k=1，l0=μh|计算得出|mm|

|i|钢管截面回转半径|15.8|mm|

|[λ]|容许长细比，双排架取6.3.2立杆轴向力设计值计算不组合风荷载时：

N=1.2(组合风荷载时：

N=1.2(符号说明：

|符号|含义|单位|

||||

|N|立杆轴向力设计值|N|

|NG1k|脚手架结构自重产生的轴向力标准值|N|

|NG2k|构配件自重产生的轴向力标准值|N|

|∑N6.3.3立杆稳定性计算立杆稳定性为核心控制项，需验算两种最不利工况。6.3.3.1)不组合风荷载工况计算公式：

N符号说明与取值：

|符号|含义|取值依据|单位|

|||||

|N|立杆轴向力设计值|不组合风荷载的计算值|N|

|ϕ|轴心受压构件稳定系数|根据长细比λ查规范附录A|-|

|A|立杆截面面积|489|mm2|

|f|钢材抗压强度设计值|205|N/mm其中立杆计算长度：l0=kμh，k=1.155，μ为计算长度系数，按连墙件间距查规范表6.3.3.2组合风荷载工况计算公式：

N符号说明与取值：

|符号|含义|取值依据|单位|

|||||

|N|立杆轴向力设计值|组合风荷载的计算值|N|

|ϕ|轴心受压构件稳定系数|同不组合风荷载工况|-|

|A|立杆截面面积|489|mm2|

|Mw|风荷载产生的立杆段弯矩设计值，Mw=0.9×1.4×wklah210|计算得出|N·mm|

|W|立杆截面模量6.4连墙件计算连墙件为连接架体与建筑结构的构件，承受水平力，防止架体倾覆。6.4.1连墙件轴向力设计值计算计算公式：

N符号说明与取值：

|符号|含义|取值|单位|

|||||

|Nl|连墙件轴向力设计值|计算得出|N|

|Nlw|风荷载产生的连墙件轴向力，Nlw=1.4wkAw|计算得出，Aw为单根连墙件覆盖的迎风面积|N|6.4.2连墙件强度验算计算公式：

σ=符号说明：

|符号|含义|单位|

||||

|Ac|连墙件的净截面面积|mm6.4.3连墙件稳定性验算计算公式：

N符号说明：ϕ为连墙件的稳定系数，根据连墙件的长细比取值。6.4.4连接节点承载力验算当采用钢管扣件做连墙件时，需验算扣件抗滑：

Nl≤R6.5剪刀撑杆件计算剪刀撑为架体的斜向支撑构件，承受压力，需验算长细比和稳定性。6.5.1长细比验算λ=li≤2506.5.2稳定性验算同立杆稳定性计算，验算剪刀撑压杆的稳定性。6.6脚手板计算脚手板为作业层的承载构件，需验算强度和刚度。6.6.1抗弯强度计算σ=MWj6.6.2挠度计算v≤l/150

7落地脚手架地基承载力计算7.1地基承载力验算公式计算目的：验算立杆基础下的地基是否能承受立杆的压力，防止地基沉降。计算公式：

p符号说明与取值：

|符号|含义|取值|单位|

|||||

|pk|基础底面的平均压力标准值|计算得出|kPa|

|Nk|立杆轴向力的标准值|永久+可变荷载标准值之和|kN|

|A|基础底面的面积，垫板面积|0.2×0.2=0.04|m2|

|fg|7.2地基承载力调整说明回填土地基，需将地质报告的承载力特征值乘以折减系数0.4；当地基承载力不足时，需采用混凝土垫层、扩大垫板面积等加固措施。8型钢悬挑脚手架专项计算悬挑脚手架的架体部分计算同落地式脚手架，需额外验算悬挑支承结构。8.1悬挑梁受力分析悬挑梁为承受脚手架立杆反力的悬臂梁，需计算立杆反力、梁自重，确定最不利受力截面。8.2悬挑梁抗弯强度计算计算公式：

σ=符号说明：

|符号|含义|单位|

||||

|Mmax|悬挑梁的最大弯矩设计值|\N·mm|

|Wn|悬挑梁的净截面模量8.3悬挑梁整体稳定性计算计算公式：

M符号说明：φb8.4悬挑梁挠度计算计算公式：

v≤l250

8.5锚固构件（U型拉环/螺栓）强度计算计算公式：

σ=符号说明与取值：

|符号|含义|取值|单位|

|||||

|Nm|锚固拉环/螺栓的拉力设计值|计算得出|N|

|Al|拉环/螺栓的净截面面积，一个拉环按2个截面计算|按规格计算|mm2|

|fl|拉环/当采用2个及以上拉环时，承载力需乘以0.85的折减系数。8.6悬挑梁下建筑结构承载力验算验算悬挑梁下的混凝土梁/板的局部受压承载力、抗弯承载力，防止建筑结构被破坏，不满足时需采取加固措施。9满堂脚手架专项计算满堂脚手架为室内大面积作业的架体，计算逻辑同双排脚手架，差异如下：立杆计算长度：l0=kμh，k根据架体高度取值，H≤20m取1.155，20<H≤30m取施工荷载按立杆的负荷面积计算；需验算水平剪刀撑、竖向剪刀撑的承载力。10架体搭设高度验算验算脚手架的最大允许搭设高度，确保架体高度在安全范围内。10.1不组合风荷载时允许搭设高度[H]=10.2组合风荷载时允许搭设高度[H]=符号说明：gk11构造要求11.1基础构造要求立杆底部必须设置垫板，厚度不小于50mm，面积不小于0.04m²；地基周围设置排水沟，防止积水浸泡地基；扫地杆必须距底座上皮不大于200mm处设置，纵横向均需设置。11.2架体构造要求立杆接长必须采用对接扣件连接，相邻立杆接头错开不小于500mm；水平杆接长采用对接或搭接，搭接长度不小于1m，不少于2个扣件固定；作业层必须满铺脚手板，间隙不大于100mm，外侧设置1.2m高防护栏杆和0.18m高挡脚板。11.3连墙件构造要求连墙件必须采用刚性连接，禁止采用柔性连接；连墙件必须从底层第一步纵向水平杆处开始设置；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大于层高。11.4剪刀撑构造