脚手架和模板支架计算(PPT)

null脚手架和模板支架计算讲座脚手架和模板支架计算讲座一、国家有关建筑安全法律 1.建筑法一、国家有关建筑安全法律 1.建筑法 第三十二条　建筑工程监理应当依照法律、行政法规及有关的技术 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 、设计文件和建筑工程承包 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 ，对承包单位在施工质量、建设工期和建设资金使用等方面，代表建设单位实施监督。 工程监理人员认为工程施工不符合工程设计要求，施工技术标准和合同约定的,有权要求建筑施工企业改正 第四十五条　施工现场安全由建筑施工企业负责。 第三十五条 工程监理单位与承包单位串通,为承包单位谋取非法利益,给建设单位造成损失的,应当与承包单位承担连带赔偿责任 。 第六十九条 工程监理单位与建设单位或者建筑施工企业串通,弄虚作假，降低工程质量的,责令改正,处以罚款,降低资质等级或者吊销资质证书;有违法所得的,予以没收;造成损失的,承担连带赔偿责任;构成犯罪的,依法追究刑事责任 一、国家有关建筑安全法律 2.建筑工程安全条例一、国家有关建筑安全法律 2.建筑工程安全条例 第十四条 工程监理单位应当审查施工组织设计中的安全技术措施或者专项施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是否符合工程建设强制性标准。     工程监理单位在实施监理过程中，发现存在安全事故隐患的，应当要求施工单位整改；情况严重的，应当要求施工单位暂时停止施工，并及时报告建设单位。施工单位拒不整改或者不停止施工的，工程监理单位应当及时向有关主管部门报告。     工程监理单位和监理工程师应当按照法律、法规和工程建设强制性标准实施监理，并对建设工程安全生产承担监理责任。 第二十六条 施工单位应当在施工组织设计中编制安全技术措施和施工现场临时用电方案，对下列达到一定规模的危险性较大的分部分项工程编制专项的施工方案，并附有安全验算结果，经施工单位技术负责人、总监理工程师签字后实施，由专职安全生产管理人员进行现场监督:一、基坑支护与降水工程；二、土方开挖工程，三、模板工程、四、起重吊装工程、五、脚手架工程、六、拆除、爆破工程等。 对较大的深基坑、地下暗挖工程、高大模板工程的专项施工方案，施工单位还应组织专家进行论证、审查。一、国家有关建筑安全法律 2.建筑工程安全条例一、国家有关建筑安全法律 2.建筑工程安全条例 第五十七条 违反本条例的规定，工程监理单位有下列行为之一的，责令限期改正；逾期未改正的，责令停业整顿，并处10万元以上30万元以下的罚款；情节严重的，降低资质等级，直至吊销资质证书；造成重大安全事故，构成犯罪的，对直接责任人员，依照刑法有关规定追究刑事责任；造成损失的，依法承担赔偿责任： 一、未对施工组织设计中的安全技术措施或专项施工方案进行审查的 二、发现安全事故隐患未及时要求施工单位整改或暂时停止施工的 三、施工单位拒不整改或不停止施工，未及时向有关主管部门报告的 四、未依照法律、法规和工程建设强制性标准实施监理的。 第五十八条 注册执业人员未执行法律、法规和工程建设强制性标准的，责令停止执业3个月以上1年以下；情节严重的，吊销执业资格证书，5年内不予注册；造成重大安全事故的，终身不予注册；构成犯罪的，依照刑法有关规定追究刑事责任。一、国家有关建筑安全法律 3. 处罚情况一、国家有关建筑安全法律 3. 处罚情况 2003年2月18日，***杭州研发生产中心工程发生一起模板支架坍塌，造成13人死亡，16人受伤的重大事故 。项目的监理工程师，对工程项目监理不力，对支模架搭设的质量问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 未及时审查、监督，监理失职。依据规定决定给予停止执业一年的处罚 ，作为工程监理部总监，给予吊销监理工程师注册证书、五年内不予注册的处罚 2004年5月12日河南*****二期工程工程监理部总监，未对烟囱物料提升机安装拆卸施工方案进行审核，未组织实施有效的监理，依据《建设工程安全生产管理条例》第五十八条之规定，吊销监理工程师注册证书，终身不予注册； 2005年7月8日，内蒙古自治区****1号汽轮机房的球型网架屋面结构发生垮塌，导致6名施工人员死亡、8人受伤 的重大事故；处罚监理企业资质等级由甲级降为乙级；总监给予吊销监理工程师执业资格证书，终身不予注册的处罚。对项目监理张某未经注册，以监理工程师名义从事监理业务，给予通报批评，并责成内蒙古自治区建设厅对其处以5000元的罚款。 二、分析当前脚手架发生事故的原因二、分析当前脚手架发生事故的原因 二、分析当前脚手架发生事故的原因二、分析当前脚手架发生事故的原因 2、连墙措施不可靠，11层脚手架瞬间坍塌2、连墙措施不可靠，11层脚手架瞬间坍塌脚手架倒塌状况 脚手架整体侧移、弯曲，架管严重变形脚手架倒塌状况 脚手架整体侧移、弯曲，架管严重变形3、连墙件随意提前拆除，造成脚手架坍塌，导致1人死亡，25人受伤的重大安全事故、3、连墙件随意提前拆除，造成脚手架坍塌，导致1人死亡，25人受伤的重大安全事故、脚手架倒塌状况脚手架倒塌状况脚手架倒塌另一面状况 脚手架整体弯曲脚手架倒塌另一面状况 脚手架整体弯曲null 上海某办公综合楼工地上的27m高钢管脚手架整片垂直坍塌，造成2人死亡、2人重伤和10人轻伤的重大事故（脚手架整体失稳坍塌事故）。 施工现场当时沿高度共有15排纵向水平杆、30m长的南面脚手架的中部第4～5排向南拱出并下沉了20～30cm，听到断裂响声，脚手架随之向下垂直坍塌，而距建筑物南侧仅7 m的居民住房未受影响。坍塌的脚手架为南墙面全部和东西墙面的一部分，东、西墙面脚手架的其余部分因受北墙面的牵引而被拉成斜梯状。当时在这段架子上作业的有17人，5人听到响声后跳入窗内，1人抱住就近的铸铁落水管，其余11人随坍塌的脚手架坠落到地面。null 分析： 这是一起较为典型的脚手架整体失稳坍塌事故。引起事故的原因是多方面的，而直接原因则是附墙拉接点不够和违反操作规程，剪断了一部分拉结铅丝。在整个南侧墙面30×27m外脚手架上，仅有5个刚性的附墙拉结支撑点，而用10号铅丝设置的拉结松紧不一，不能有效地起到拉结作用。在施工作业中，工人又随意剪断原已偏少的拉结铅丝，事后查出，南墙面第3排和第4排原设的8根拉结铅丝只剩了2根，而底部两排则没有设置拉结，再加上拉结构股数、方向、材质以及垂直偏差较大等其它原因，就使脚手架的主要受力部位在自重和施工荷载作用下产生整体失稳破坏。二、分析当前脚手架发生事故的原因二、分析当前脚手架发生事故的原因1.技术原因（施工前的主要原因） 脚手架和模架倒塌的主要原因是支撑失稳，连接强度不够，由于许多施工企业在模板工程施工前，没有进行模板设计和刚度验算，只靠经验来进行支撑系统布置，使支撑系统的刚度和 稳定性考虑不足。甚至有些单位就没有编制施工安全技术措施和专项方案或者没有对可能出现的问题进行原因分析并制定相应的预备方案。这些因素造成事故的发生。（主要就是连墙件的强度不够和地基承载力不足） 因此要求技术人员应当按照 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求审查施工单位方案的编制是否符合工程建设强制性标准和有关规范的要求。对于搭设方案要绘制架体和建筑物拉结点做法详图，并说明脚手架基础的做法以及详细的计算书。同时也要对施工现场的不利因素进行考虑，严格的作好监控。二、分析当前脚手架发生事故的原因二、分析当前脚手架发生事故的原因 2.材料原因 ◆钢管不符合规范和国家有关规定的要求 ◆扣件不符合规范和国家有关规定的要求 ◆脚手板质量不符合要求 3.管理原因（过程控制中的主要原因） ◆建立健全安全保证体系、落实安全生产责任制 ◆安全培训制度 ◆安全施工技术交底 ◆安全防护以及施工机具管理 ◆施工现场危险部位安全警示标志的设置 ◆现场检查是否按照方案和交底内容执行 按照《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）实施指南的要求对施工现场进行检查。 三、施工方案中技术的控制三、施工方案中技术的控制 分析近年来脚手架倒坍事故的原因主要有两个方面： 第一个就是由于连墙件设置不足或者连墙件被拆除而未及时补救而引起的。 另外一个方面就是由于地基承载力不够或者沉降不均匀造成局部失稳而引起整体整体失稳。 为此规范也是把连墙件和地基承载力的计算作为脚手架计算的重要部分。我们从计算过程中也可以分析出连墙件的设置方式关系到整体脚手架计算方案是否满足要求的关键因素。因此作为施工现场监督管理人员，监理工程师要做好方案的审查和施工现场的检查督促。四、 脚手架规范的设计的基本规定四、 脚手架规范的设计的基本规定 《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。五、 脚手架设计需要计算的内容五、 脚手架设计需要计算的内容 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。 （1）纵向、横向水平杆等受弯构件的强度计算； （2）连接扣件抗滑承载力计算； （3）立杆的稳定性计算； （4）连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算； （5）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.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强度和刚度。验算构件强度时，荷载要取设计值；验算构件变形时，荷载取标准值 4.按照扣件式脚手架钢管规范进行对脚手架进行设计计算时，必须满足规范的构造要求 六、脚手架荷载的确定六、脚手架荷载的确定1.荷载的分类：恒荷载和活荷载 恒荷载： a.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； b. 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。 活荷载： a.施工荷载，包括作业层上的人员、器具和材料的自重； b.风荷载。 七、脚手架荷载的确定七、脚手架荷载的确定2.荷载的效应组合 计算纵向、横向水平杆强度与变形时，采用永久荷载+施工均不活荷载； 脚手架立杆稳定验算时，采用 ①永久荷载+施工均布活荷载 ②永久荷载+0.85（施工均布活荷载+风荷载） 连墙件承载力时： ①单排架，风荷载+3.0kn ②双排架，风荷载+5.0kn八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算1.小横杆的计算 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： 按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。 八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算 （1）荷载的计算 恒均布荷载值计算 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 活荷载标准值 Q=3.000×1.200/3 荷载的计算值 q=1.2×（P1+P2）+1.4×Q 表4.2.1－1　　脚手板自重标准值表4.2.2　　施工均布活荷载标准值小横杆计算简图八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（2）小横杆的强度计算要满足 其中： M 为弯矩设计值，包括脚手板自重荷载产生的弯矩和施工活荷载的弯矩； W 为钢管的截面模量； [f]钢管抗弯强度设计值，取205N/mm2。 （3）小横杆的挠度计算要满足 [v]按照规范要求为l/150与10mm。 八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（4）.脚手架荷载为什么不计算悬臂端说明 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1.5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。 八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（5）为什么不计算钢管的抗剪承载力说明： 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。 另外在设计时，要注意规范规定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1/2，也就是说主节点之间至少有1根横向水平杆；八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算2.大横杆的计算 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。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。 说明：脚手架的纵距最大的值为作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。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算大横杆的计算简图： 其中：P为上面的荷载值，q为钢管的自重 受弯构件的允许挠度值八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算3.扣件抗滑移 纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5): R ≤ Rc 其中 Rc —— 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN； R —— 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算4.风荷载标准值的计算 荷载规范计算风荷载标准值公式为：ωk=0.7ω0μsμz （1）风荷载标准值公式的说明： 1.现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定的风荷载标准值中，还应乘以风振系数βz，以考虑风压脉动对高层结构的影响。考虑脚手架是附着在主体结构上,故这里风振系数βz=1 2. 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，5年一遇的风压概率所考虑的。 3.脚手架的风荷载体型系数分布比较复杂，国内研究不多，仅广东省建筑施工设计研究所对广东国家大厦脚手架做过风洞实验。国外相关相关标准在脚手架风荷载计算方面也未给具体的方法。所以在计算脚手架的风荷载标准值时，体型系数仍参照《建筑结构荷载规范》取值。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（2）风荷载计算参数的选择： 1. 基本风压ω0，按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定的值进行选取。但是不得小于0.3KN/m2。 2. 风压高度变化系数μz，按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定的值进行选取。需要注意的是，计算风压高度系数时，高度要取最大值。 《建筑结构荷载规范》的要求，对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应依据地面粗糙度类别进行选择确定。null八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算3.脚手架体型系数μs按照下表进行选择 表4.2.4　　脚手架的风荷载体型系数μs 注：1．μstw值可将脚手架视为桁架，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GBJ 9）表6.3.1第32项和第36项的规定计算； 2．φ为挡风系数，φ=1.2An/AW，其中An为挡风面积；AW为迎风面积。敞开式单、双排脚手架的φ值宜按本规范附录A表A－3采用。 应该指出，脚手架上风荷载的作用比较复杂，目前的研究还能不够，尚待积累经验和科学试验，使确定的风荷载体型系数能满足各种情况的需要 八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（1）全封闭和半封闭时脚手架体型系数 首先Φ值的计算：Φ =Φ1+Φ2-Φ1Φ2/1.2 1.安全立网挡风系数为： Φ1=1.2An1/Aw1=1.2(100-nAO)/100 其中：Φ1---密目式安全网挡风系数； An1---为密目网在100cm2内挡风面积； Aw1---为密目网在100cm2内迎风面积； AO----每目孔隙的面积； n----为密目网在100cm2内的目数n大于2000。 《密目式安全网》5.2.1规定：“网目密度不应低于800目/100cm2”,《建筑施工安全检查标准》3.0.7条规定：大于2000目/100cm2，八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算 2.敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数Φ2： Φ2=1.2An2/la h 其中：1.2—为考虑扣件所占面积，节点面积增大系数； An2--为一步一纵内钢管的总挡风面积；la—立杆纵距；h—立杆步距 An2=（la+h+0.325lah）d（d---钢管的外径） 说明：0.325---脚手架立面每平米内剪刀撑的平均长度；(是根据45度、50度、55度、60度设置剪刀撑，又因两个13米的杆交叉组成一个计算单元，计算每平方米剪刀撑平均长度4×6.5/80.075=0.325m/m2，而 80.075是以上角度一个单元覆盖面积和的平均值) 设计者可以按上式进行计算，当然《规范》附录表也给出了常用的计算值。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算3. 挡风系数 Φ =Φ1+Φ2-Φ1Φ2/1.2 从公式Φ值根据目数、步距和纵距计算出来以后大约在0.648~0.953之间。在PKPM程序中提供了一些Φ值的参考数据，供使用者参考。 4.半封闭、封闭的脚手架体型系数 μs=1.0Φ（建筑物为全封闭墙）； μs=1.3Φ（建筑物为敞开、框架和开洞墙）八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（2）敞开式脚手架的体型系数μs 《扣件式钢管脚手架》规范注明可以将脚手架视为桁架进行计算，依据《建筑结构荷载规范》要求进行计算： 如下： 单榀桁架的体型系数μst=Φμs 对于n榀桁架的体型系数：μstw=μst(1-ηn)/(1-η) 对于双排敞开式脚手架体型系数：n=2 μstw=μst(1+η)=Φμs(1+η） 对于单排敞开式脚手架体型系数μstw=Φμs八、详细计算 （一）落地式脚手架计算μs：通常情况下根据μzw0d2计算值≤0.002，H/d≤25（步距1200/钢管直径48≤25）,取值1.2，我们按照最大来考虑,如下表。其它情况插值。 这样我们双排敞开式脚手架体型系数 μstw=Φμs(1+η）=1.2Φ(1+η） 单排敞开式脚手架的体型系数μstw=Φμs =1.2Φ 八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算η：根据下表和下图选取 下图中的b为脚手架的横向间距，h为步距，因此b/h一般在1~2之间,更多的是≤1。根据规范给出的敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数表A－3可以看到：Φ取值在0.115到0.77之间,另外在实际运用过程中Φ≤0.1情况较多，因此η取1.00值常见。 因此双排场敞开式脚手架的体型系数μs =1.2Φ（1+η）=2.4Φ Φ为敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数，计算方法上面已经说明。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算5.立杆稳定性计算 （1）不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 （2）考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 其中 N —立杆的轴心压力设计值； Φ — 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比λ= l0/i 的结果按照规范附录C表C取值，当λ＞250时，=7320/λ2； i —计算立杆的截面回转半径，i=（d2+d12）0.5/4； A —立杆的截面面积 MW —计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩 f —钢材的抗压强度设计值 l0 — 计算长度,由公式 l0 = kuh 确定； k —计算长度附加系数取1.155； h —立杆步距； u —考虑脚手架整体稳定性因素的单杆计算长度系数 注意：对于立杆稳定性，我们只验算立杆底部的稳定性。这是由于通过计算从脚手架顶取每5米一段与脚手架的静荷和活荷的组合验算立杆稳定性时，虽然风荷载在顶部的标准值大，但最终组合值在脚手架的最底端最不利。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（3）规范4.3.2条不组合风荷载的情况及分析： 在基本风压小于0.35 kN/m2 的地区，对于敞开式脚手架，当搭设高度小于50米，连墙件设置均匀且每点覆盖面积不大于30平方米，构造符合规范规定时，在验算脚手架的稳定性时，可以不考虑风荷载的作用。在其他情况下，设计中均应考虑风荷载。 这是在立杆稳定性计算中，底层立杆的轴向力最大起控制作用，而当基本风压小于0.35 kN/m2时，风荷产生的附加应力小于设计强度的5%，故可以忽略风荷载。 如：敞开式双排脚手架 立杆步距2m,立杆纵距2m，地面粗糙度A类，风压高度变化系数1.17，挡风系数0.077， 风荷载体型系数1.2Φ（1+η）=1.2×0.077（1+1）=0.1848 作用于脚手架上的水平风荷载标准值ωk=0.053KN/m2 有风荷设计值产生的立杆段弯矩 Mw=0.85×1.4Mwk=0.85×1.4ωk×la×h2/10=0.0505KN.M 风荷载产生的附加应力σ=Mw/w=9.94N/mm2 可以看到：σ/f=9.94/205=4.8%＜5%八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（4） 脚手架立杆计算长度附加系数k的确定 　　本规范采用《建筑结构设计统一标准》（GB50009-2001）规定的“概率极限状态设计法”，而结构安全度按以往容许应力法中采用的经验安全系数K校准。 K值为：强度K1≥1.5， 稳定K2≥2.0。 考虑脚手架工作条件的结构抗力调整系数值，可按承载能力极限状态设计表达式推导求得：八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算1）对受弯构件： 不组合风荷载八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算 上列式中 SGk、SQk——永久荷载与可变荷载的标准值分别产生的内力和。对受弯构件内力为弯矩、剪力，对轴心受压构件为轴力； 　　SWk——风荷载标准值产生的内力； 　　f——钢材强度设计值； 　　fk——钢材强度的标准值； 　　W——杆件的截面模量； 　　φ——轴心压杆的稳定系数； 　　A——杆件的截面面积； 　　0.9，1.2，1.4，0.85——分别为结构重要性系数，恒荷载分项系数，活荷载分项系数，荷载效应组合系数；null八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（5）计算长度系数μ值说明： 对于脚手架整体稳定性的计算是比较复杂的，其影响的因素比较多。准确计算需要建立模型，依据结构的有关理论进行对其计算，计算量是比较大的。 规范为了简化计算，通过大量的试验分析和理论研究，将脚手架的整体稳定计算简化为立杆单杆稳定计算；依据立杆横距以及连墙件的布置方式，引入了单立杆稳定的计算长度系数。依据有关试验，结合立杆横距和连墙件的布置方式，规范给出了单杆稳性计算长度系数。 所以规范的立杆计算实际上就是对脚手架整体稳定的计算，只不过在形式上以立杆单杆稳定计算表达。 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，其值与受压构件两端约束情况有关 。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算 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八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（6）受压立杆的稳定系数φ 由长细比λ=l0/i 的结果查表； 其中：l0 = kuh确定 ；i = （d2+d12）0.5/4 φ值根据规范表进行查表得出，如下图： （7）参数计算过程 k,u（连墙件间距）----l0----λ---- φ null八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算6.最大搭设高度的说明： （1）依据国内几十年的实践经验及国内脚手架的调查、立杆采用单管的落地式脚手架一般在50m以下。当需要的搭设高度大于50m时，一般都比较慎重的采用了加强措施，如采用双管立杆、分段卸荷、分段搭设等方法， （2）从经济方面考虑。搭设高度超过50m时，钢管、扣件的周转使用率降低，脚手架的地基基础处理费用也会增加 （3）参考国外的经验。美国、日本、德国等也限制落地脚手架的搭设高度：如美国为50m，德国为60m，日本为45m等 因此考虑在脚手架是施工现场搭设的临时结构，其结构的安全度受人为因素影响很大，高度越高不安全的隐患越大。为确保高层脚手架的安全，依据国内几十年的实践经验，并参考国外同类标准而作此规定。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算7.连墙件的计算： 按照规范要求：连墙件计算包括两部分，连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算。 （1）连墙件强度和稳定性的计算应满足：Nf>Nl 其中：Nf为连墙件轴向力的设计值；Nl为连墙件的轴向力计算值 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 × Aw wk —— 风荷载标准值； Aw —— 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积； 说明：按照规范和施工现场的实际情况，常用的连墙件布置方式主要有二步二跨、二步三跨、三步三跨三种方式。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算 规范6.4.1条也明确提出了连墙件布置的最大间距八、详细计算 （一）落地式脚手架计算 规范6.4.1条也明确提出了连墙件布置的最大间距 依据有关实验数据得到（1）.当其它条件不变，步距从1.2米增加到1.8米，临界荷载将下降26.1%。（2）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。我们在实际施工中要按照规范的有关要求一定要选择好步距。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算 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 为起到对脚手架发生横向整体失稳的约束作用，连墙件应能承受脚手架平面外变形所产生的连墙件轴向力。此外，连墙件还要承受施工荷载偏心作用产生的水平力。对于施工荷载偏心作用产生的水平力比较复杂，主要与施工荷载偏心大小、脚手架连墙件竖向间距有关。由于对施工荷载偏心情况缺少调查统计资料，难以给出水平力数值，故考虑其作用，与连墙件轴向力在一起暂取为No。规范给出：单排脚手架No为3.0，双排脚手架No为5.0 连墙件轴向力设计值 Nf = ØA[f] 其中 Ø —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比查表得到； 对于普通钢管 A = 4.89cm2；[f] = 205.00N/mm2八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（2）连墙件连接强度的计算 一般连墙件与建筑物之间连接有四种连接方式。最常用的就是扣件连接。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算规范规定扣件连接的连接扣件按照下式进行验算 R≤Rc 　式中 R——连墙件与建筑物连接的轴向力计算值； 　 Rc——扣件抗滑承载力设计值，应按本规范表5.1.7采用。 连墙件如果采用另外三种方式与墙体连接，要相应计算焊缝的强度、螺栓的强度是否满足要求八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算连墙件的计算这里我们要注意两个问题： 1、在搭设的过程中连墙件与脚手架主节点的位置规范明确作了规定，其为连墙件偏离主节点的最大距离为300MM，只有在连墙在在主节点附近时，才能有效的阻止脚手架发生横向弯曲失稳或倾覆，若远离主节点设置连墙件，因为立杆的抗弯刚度较差，将会由于立杆产生局部弯曲，减弱甚至起不到时约束脚手架横向变形的作用，现实是怎样，许多连墙件竟然设置在立杆步距的一半附近，这对脚手架的稳定是极为不利的，要引起重视。 问题的引申，我在主节点设置了连墙件后就要注意与主体结构连接的部位也要设置在受力点较好的部位。 2、连墙件扣件式连接方式在计算扣件抗滑移时，经常大于8KG，而小于16KG，我们会不会看到示意图后认为是是双扣件满足要求，实际上是错误的，示意图只提供一个扣件的承载力。 八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算7.地基承载力的计算 （1）按照规范要求，对于立杆地基承载力要按照实际荷载进行设计计算。由于土的特性，会可能产生较大的压缩变形，而地基不均匀沉降将危及脚手架的安全，因此要做好地基承载力的均匀性，保证脚手架立杆承载力满足要求。规范也明确提出对此一定要进行验算。 立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求： 　　 p≤fg 　式中 p——立杆基础底面的平均压力，p=N/A； 　　N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值； 　　A——基础底面积； 　　fg——地基承载力设计值，应按本规范公式fg=kc·fgk 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；对粘土应取0.5；对岩石、混凝土应取1.0； 　　fgk——地基承载力标准值，应按现行国家标准《建筑地基础设计规范》（GBJ 7）附录五的规定采用。八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（2）地基承载力降低系数kc说明： 由于立杆基础（底座、垫板）通常置于地表面，地基承载力设计值容易受外界因素的影响而下降，规范采用调整系数对地基承载力设计值予以折减，以保证脚手架安全。地基承载力调整系数kc，对碎石土、砂土、回填土应取0.4；对粘土应取0.5；对岩石、混凝土应取1.0。 由于土的弹性模量比起其它材料小很多，因此在受荷载时，变形很大，沉降量很大，因此规范采取了地基承载力调整系数kc，使得脚手架的变形很小，因为脚手架是由连墙 件固定在建筑物上的，沉降过大会很容易引起整体失稳。当作混凝土垫层时，地基承载力不降低也就是由于脚手架的产生的荷载不象结构荷载那么大，不会影响到多层土参数，因此不降低数地基承载力。 八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（4）基础底面面积 A值说明： A.仅有立杆支座（支座直接放于地面上）时，A取支座板的底面积。 B.在支座下设厚度为50~60mm的木垫板（或木脚手板），A=a×b（a和b为垫板的两个边长，且不小于200mm），当A的计算值大于0.25m2时，则取0.25m2计算，不大于0.25m2时按照实际进行考虑。 C.当一块垫板或垫木且支承2根以上立杆时，A= a×b /n(n为立杆数)，且用木垫板时应符合（2）的取值规定。 D.在支座下采用枕木作垫木时，A按枕木的底面积计算 E.当承压面积A不足而需要作适当基础以扩大其承压面积时，应按式下式的要求确定基础或垫层的宽度和厚度。 b≤b0+2H0tgα b----基础或垫层的宽度； b0---立杆支座或垫板（木）的宽度； H0----基础或垫层的厚（高）度； tgα--基础台阶宽高比的允许值，按照《地基与基础设计规范》进行选择 八、详细计算 （一）落地式脚手架计算八、详细计算 （一）落地式脚手架计算（5）地基承载力标准值的确定 按照现行国家标准《建筑地基础设计规范》（GBJ 7）附录五的规定采用。就是“地基承载力特征值可由载荷试验或者原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法确定”。在施工现场一般有两种方法： 一：试验法 二、查看资料（勘查报告或者有关规范） 它的取值是很关键的。（二）双立杆的计算（二）双立杆的计算（二）双立杆的计算（二）双立杆的计算 1.根据脚手架《规范》要求　5．3．8 高度超过50m的脚手架，可采用双管立杆、分段悬挑或分段卸荷等有效措施，必须另行专门设计。 2.搭设高度的确定： 按照规范（6．3．7）要求： 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。 根据《建筑施工手册》规定，单立杆搭设最大高度为50米，当需要搭设50米以上的脚手架时，35米以下应采用双立杆，或自30米起采用分段卸载措施，且上部单立杆的高度应小于30米，即总高度在35+30=65米。（二）双立杆的计算（二）双立杆的计算3.双立杆的计算要求：（实际上就是立杆稳定性的计算） （1）、上部单立杆的计算：根据《规范》第5．3．5条 立杆稳定性计算部位第（3）条的规定：双管立杆变截面处主立杆上部单根立杆的稳定性，应按本规范公式5.3.1－1或5.3.1－2进行计算。 上部脚手架的计算N1值相当于一个单立杆的双排脚手架计算内容，组合脚的架的自重、施工荷载及风荷载进行计算。null（二）双立杆的计算（二）双立杆的计算（2）下部双立杆的计算：计算立杆稳定性时也应按本规范公式5.3.1－1或5.3.1－2进行计算。 双立杆的净面积值A取两倍钢管面积的0.7倍，例如为Φ48钢管，A=4.89×2×0.7=6.85cm2, 此值是通过实际实验进行确定的。下部脚手架的N值计算为N1+下部双立杆的脚手架自重产生的荷载N2，即N= N1+N2。 （3）、使用双立杆时，必须都用扣件与同一根大横杆扣紧，不得只扣紧1根，以避免其计算长度成倍增加。 （三）分段卸荷计算（三）分段卸荷计算 1.分段卸载脚手架高度的确定： 根据《建筑施工手册》规定，当需要搭设50米以上的脚手架时，脚手如果采用分段卸载方式，要求自30米起采用不明确分段卸载措施，一般每30米高卸荷一次，如果卸载N次，那么总高度为30+N倍卸载高度。 2.卸荷方式 脚手架的卸荷按照卸荷方式又分为两种，就是不明确卸荷和明确卸荷。前者的脚手架立杆在卸荷装置处不断开，一直搭上去，卸荷装置一般采用撑拉杆件体系，可分担一部分上部荷载，但分配数量不明确；后者的脚手架立杆在卸荷装置处断开，向上另行搭设，卸荷装置承受上部架段的全部荷载，受力明确。 （三）分段卸荷计算（三）分段卸荷计算3.脚手架的卸载图形如下 （三）分段卸荷计算（三）分段卸荷计算 4. 不明确分段卸载的计算方法：不明确卸载装置按其承载能力的一半分配上部荷载且不超过卸荷层以上全部荷载的1/3。 上面的图实际上为局部卸荷方式，通过装置将其上的部分荷载传给工程结构，以确保脚手架使用的安全。 5.PKPm程序这里按照理想化的模型进行考虑，把上部的荷载平均分配验算钢丝绳的强度，这样的计算结果实际上偏于安全（三）分段卸荷计算（三）分段卸荷计算 6.PKPm程序这里按照理想化的模型进行考虑，采用完全卸荷，把上部的荷载平均分配验算钢丝绳的强度，这样的计算结果实际上偏于安全。null（四）悬挑脚手架计算（四）悬挑脚手架计算 1.高度要求：当脚手架搭设高度超过50米时，采用明确卸载装置时，自距离地面一定高度处开始采取明确卸载装置，也就是悬挑形式。悬挑高度一般不宜超过40米。 2. 悬挑脚手架上面结构同落地式脚手架，在施工现场还是要对连墙件的设置引起高度的重视。另外控制的重点就是悬挑主梁的强度、稳定性的验算。 对于大、小横杆的强度和变形的计算、扣件抗滑移的计算、连墙件的计算以及立杆稳定性的计算仍然同落地式计算方法一样进行计算。 （四）悬挑脚手架计算（四）悬挑脚手架计算3.悬挑形式 （四）悬挑脚手架计算（四）悬挑脚手架计算4.联梁计算 按照集中荷载作用下的简支梁计算 集中荷载P传递力，计算简图如下： 计算联梁的支座力、强度，强度应满足规范的要求 （四）悬挑脚手架计算（四）悬挑脚手架计算支撑按照简支梁计算公式 按照钢结构的计算公式验算型钢的抗弯强度是否满足要求（四）悬挑脚手架计算（四）悬挑脚手架计算5.主梁的计算 (1)悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。 悬臂部分脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。 悬挑脚手架计算简图 计算主梁的弯矩，支座力，验算悬挑梁的整体稳定性（四）悬挑脚手架计算（四）悬挑脚手架计算（2） 抗弯计算强度 f=M/1.05W+N/A公式说明 根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)拉弯构件和压弯构件的计算公式如下，y-y轴没有弯矩作用，公式简化为上面的公式。 nullnull（四）悬挑脚手架计算（四）悬挑脚手架计算（3） 悬挑梁的整体稳定性计算 公式由来：《钢结构设计规范》(GB50017-2003)规定整体稳定性计算公式如下，但由于没有y-y轴向弯矩，公式简化为上面的式子。 其中 φb —— 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B得到： （四）悬挑脚手架计算（四）悬挑脚手架计算 φb说明:依据《钢结构设计规范》附录B得自由长度l1长度确定： 1、没侧向支撑时取梁跨度， 2、当有支撑时取支撑之间的间距, 3、当为脚手架悬臂端没有上部拉绳和下部支杆时,支撑的间距要取悬挑长度的2倍。φb大于0.6，按照《规范》附录B，其值用φb'替换φb （四）悬挑脚手架计算（四）悬挑脚手架计算6.拉杆（钢丝绳等）、支杆（型钢等）的受力计算、强度验算 (1)钢丝绳说明：钢丝绳的型号有6×19、6×37、6×61钢丝绳，每个型号都有1400MPa，1550MPa，1700MPa，1850MPa，2000Mpa强度等级，设计者要注意一下。 (2)吊环设计说明： 根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定如下，注意强度取值为50N/mm2,材料使用一级钢筋，一个吊环用两个截面计算，埋入混凝土的深度不应小于30d 。（四）悬挑脚手架计算（四）悬挑脚手架计算7.悬挑梁与建筑物之间的连接计算 (1)水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算 (2)水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算 (3)水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算 （五）构造要求（五）构造要求1.扫地杆 脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm的立杆上。横向扫地杆采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。当产杆基础不在同一高度上时，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1m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm（如下图）。（五）构造要求（五）构造要求2.连墙件 （1）连墙件的设置数量、覆盖面积一定满足规范要求 （2）连墙件设置应符合以下规定： ① 宜靠近主节点设置，其偏离主节点的距离不应大于300mm； ② 应从低层第一步纵向水平杆处开始设置，当有困难时，应采用其他可靠措施固定； ③ 优先采用菱形布置，亦可采用矩形布置； ④ 脚手架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，并不大于4m（即2步） ⑤连墙件要与建筑物进行可靠的连接。24m以下单双排脚手架可采用拉筋和顶撑配合使用的方式。24m以上的双排脚手架一定要采用刚性连接。严禁使用仅有拉筋的柔性连墙件。 （3）连墙件严禁私自拆除。拆除脚手架时，连墙件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架；分段拆除高度不应大于2步，如高差大于2步，应增加连墙件进行加固。 （五）构造要求 （五）构造要求3.剪刀撑 剪刀撑的设置应： ① 每道剪刀撑的宽度不应小于4跨，且不应小于6m，斜杆与地面的倾角在45-60度之间； ②高度在24m以下的单、双排脚手架，均必须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（图6.6.2）； 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剪刀撑斜杆宜采用搭接； 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。 ⑥剪刀撑搭设应随着立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设，各底层斜杆下端均必须支承在垫块或者垫板上。 （五）构造要求 （五）构造要求4.地基与基础 （1）脚手架地基与基础的施工，必须根据脚手架搭设高度、搭设场地土质情况与现行国家标准《地基与基础工程施工及验收规范》（GBJ 202）的有关规定进行。 (2) 脚手架底座底面标高宜于自然地坪50mm (3) 脚手架基础经验收合格后，应按搭设的要求放线定位。 （4）当脚手架基础下有设备基础、管沟时，在脚手架使用过程中不应开挖，否则必须采取加固措施（六）工程实例（六）工程实例包头市科技图书城外装修脚手架坍塌 某年8月发生的包头市科技图书城外装修脚手架坍塌、造成13名民工受伤 。原因： 1.脚手架在搭架过程中偷工减料，没有按相关要求严格施工 2.连墙件数量设置不足，在装修过程中又被作业人员私自拆除了一部分，尤其是北段的连墙件拆除较多，造成北段12米范围内无一处刚性连接，致使连墙杆件拉力严重不足； 3.脚手架基础土方不实，由于受雨水、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，从而导致脚手架整体发生坍塌 4.管理混乱（六）工程实例（六）工程实例郑州***一家建筑工地脚手架倒塌 2005-12-20，郑州***一家建筑工地脚手架突然倒塌，４名施工人员被散落的钢管砸伤。原因： 1.施工人员把主要支撑钢管拆除，导致脚手架部分位置难以承重，最终引发坍塌。 2.施工人员几乎都没有受过安全培训 3.管理混乱模板支撑架设计计算讲座模板支撑架设计计算讲座 建筑工程软件研究所 一、模板支撑架事故的原因一、模板支撑架事故的原因 主要事故主要事故 1、2005年9月5日，北京发生了“****”工程中庭楼盖模板支架坍塌，造成死亡8人伤21人的重大事故，技术和施工的主管人员受到了法律责任追究，在工程技术人员中受到了极大的震动。 事故调查出针对支架方案存在问题： ①支架方案未经审批就进行搭设，在报送二稿时，支架已搭设完毕；