扣件式钢管支架的设计计算.doc

扣件式钢管模板支架的设计计算××省××市××建设有限公司二 O一四年七月十八日前 言近几年，国内连续发生多起模板支架坍塌事故，尤其是2000 年 10 月，南京电视台新演播大厅双向预应力井式屋盖混凝土浇筑途中，发生了36m 高扣件式钢管梁板高支撑架倒塌的重大伤亡事故从此以后, 模板支架设计和使用安全问题引起了人们的高度注意虽然采用钢管脚手架杆件搭设各类模板支架已是现代施工常用的做法，但由于缺少系统试验和深入研究，因而尚无包括其设计计算方法的专项标准几年来，钢管模板支架和高支撑架 (h ≥4m的模板支架 ) ，均采用《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 （JGJ130-2001）（以下简称《扣件架规范》 ）中“模板支架计算”章节提供的有关公式及相应规定来进行设计计算的，但是惨痛的“事故”教训和深入的试验研究，已经充分揭示了《扣件架规范》中“模板支架计算”对于高支撑架的计算确实尤其是存在重要疏漏，致使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果在新规范或标准尚未颁布之前，为了保证扣件式钢管梁板模板支架的使用安全，总工室参考近期发表的论文，论着以及相关的技术资料，收集整理了有关“扣件式钢管梁板模板支架”的设计计算资料，提供给公司工程技术人员设计计算参考使用；与此同时， 《扣件架规范》中“模板支架计算”的相关公式、计算资料，相应停止使用。

特此说明！总工程师室二 O一四年七月十八日目录CONTENTS第一节模板支架计算1-1第二节关于模板支架立杆计算长度L 有关问题的探讨2-1第三节模板支架的构造要求 3-1第四节梁板楼板模板高支撑架的构造和施工设计要求 4-1第五节模板支架设计计算实例 5-1第六节附录：模板支架设计计算资料 6-1[ 附录 A] 扣件式钢管脚手架每米立杆承受的结构自重、 常用构配件与材料自重[ 附录 B] 钢管截面特性[ 附录 C]钢材的强度设计值[ 附录 D]钢材和钢铸件的物理性能指标[ 附录 E]Q235-A 钢轴心受压构件的稳定系数[ 附录 F] 立杆计算长度 L 修正系数表第一节 模板支架计算代替《扣件架规范》中 5.6 “模板支架计算”1、参与模板支架荷载效应组合的各项荷载及其荷载标准值应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》 （GB50204）的有关规定2、模板支架立杆的稳定性应按下列公式计算：* 不组合风荷载时N（1—1）fgA* 组合风荷载时NMw（2—2）gAfW式中：N—计算立杆段的轴向力设计值G—轴心受压构件的稳定系数， 应根据长细比由附录 F 表 F 取值，当λ >250时， g=73202 ；λ—长细比，λ = l 0 ；il 0 —计算长度，应按本章计算规定计算；i —截面回转半径，应按附录 B 表 B 采用；A—立杆的截面面积，应按附录 B 表 B 采用；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，应按附录 C采用。

3、模板支架立杆的轴向力设计值 N，应按下列公式计算：* 不组合风荷载时N=1.2 ΣNGK+1.4 ΣNQK（1—3）* 组合风荷载时N=1.2 ΣNGK+0.85 ×1.4 ΣNQK（1—4）式中：Σ NGK—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；ΣNQK—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4、模板支架立杆的计算长度 l 0 应按下式计算：式中：K1—立杆计算长度的安全保证系数；查附录 G表 G-1K2—立杆计算长度的搭设高度影响附加系数；查附录 G表 G-3h—立杆步距；5、模板支架立杆的压缩变形值与在自重和风荷载作用下的抗倾覆计算，应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工与验收规范》 （GB50204）的有关规定第二节 关于模板支架立杆计算长度 l0 有关问题的探讨一、原《构件架规范》第 条规定立杆计算长度 l 0 应按下式计算：l 0 = K h式中：K—计算长度附加系数；取 K=1.55；—考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度，按表 1 选用h —立杆步距在模板支架设计计算时， 《构件架规范》第 条中规定：在扣件式钢管脚手架计算时，规范规定按上述公式计算，但在模板支架计算时，因多种原因，不宜再用上式计算，建议选用下列公式： l 0 K l 01二、根据脚手架整体试验研究以及近期论文、论着均指出如下问题：1、l 01 h 2a 公式是在缺少相应试验和使用统计资料的情况下，借鉴并采用了英国标准《脚手架实施规范》 BS5975：1982 第 46.2 条的规定。

但是，英国标准 l 01 h 2a 的应用条件必须具备： 构架是接近“几何不可变杆系结构”（斜杆设置占构架框格的一半） ；采用许应力设计法，取 K=2 的要求时，必须使a (0.367～ 0.54)h ；然而，当步距 h=1.8m，要达到 k=2 必须 a 0.66～ 0.97m 而这又恰与限制 a 的初衷相违背 在 a 0.66～ 0.97m 时，就满足不 K=2的要求，因此也就不能完全确保设计和使用的安全建议在模板支架设计时，尤其是在高支撑架设计，不宜再采用 l 01 h 2a 的计算公式2、《混凝土工程模板与支架技术》一书中，对中国、英国的两类不同构架模板支架计算方法进行分析比较后，提出了用 l 01 K 1 K 2 h 的计算公式来代替原《构件架规范》 l 01 h 2a 的计算公式，其计算结果能确保设计和使用的安全其理论推导和试验分析可详见《混凝土工程模板与支架技术》一书，此处不再定述）3、 l 01 K1 K 2 h 计算公式中的有关问题：l 01 K1 K 2 h 公式，其中：l 01 —《混凝土工程模板与支架技术》称为：立杆的计算长度 l 01 ；笔者认为 l 01 与 l 0 在概念上容易混淆，实际上， l 01 系代替原《扣件架规范》的 h+2a，在 l 0 K h 公式中相当于 h，因此称为立杆步距的计算长度（或称步距修正值）较为妥当。

K1—考虑安全保证要求的立杆计算长度附加系数（简称为：立杆计算长度的安全保证系数）；可查附录 F，从 F-1 表中选用说明：K 相当于0K h公式中 K 的作用，原《扣件架规范》 经定值为 K=1.55；1l此值适于 h≥1.8m 的情况，而模板支架多采用较小的步距， 因此建议采用 G-1 表中数值由于引进了 K1 系数，因此，在模板支架设计计算时 l 0 K l01 的计算公式中，取 K=1，这与λ值计算时令 K=1的假定也完全一致 K 2 及其计算高度 H0 的取值K2—考虑搭设高度影响的立杆计算长度附加系数 （简称为：立杆计算长度的搭设高度影响附加系数） ；可查附录 G，从 G-2 表中选用说明：① .K2 是对照英国标准 KH的系数KH为对计算高度0>4m的支架稳定承H载能力的调降系数 K H1；（当 H0≤4m时， K H =0），将 K H 转化为1 0.005(H 04)对立杆计算长度的增大系数 K2，其值列入表 G-2②. 计算高度 H0 的取值：当支架未设置有强劲的约束作用的双水平加强层（即间距为步距 h 的相邻的两个水平层都加设适量的角部斜杆和中部剪刀撑，加强其整体水平刚度）时，H0 取支架的支撑高度， 即立杆支座板上皮至顶部承力托板下皮 （或支撑点）之间的竖向距离。

当模板支架设有双水平加强层时， H0 可取双水平加强层之间距离与支座（托）板至双水平加强层之间距离的最大值 —考虑侧移影响受连接横杆约束的立杆计算长度相逢正系数可按附录 G G-3 表中选用三、立杆计算长度 l 0 的取值根据一、二的分析，笔者认为：在当前国家尚未颁发新标准之前，为了确保模板支架的使用安全，建议：采用《混凝土工程模板与支架技术》介绍的计算方法即：1、用 l 01 K 1 K 2 h 计算“模板支架立杆步距的计算长度” ；2、① . 模板支架立杆计算长度：式中：—考虑模板支架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按下表 1 采用l 01 —模板支架立杆步距的计算长度按 l 01 K 1K 2 h 公式计算②. 模板支架模板支架立杆的计算长度系数表 1类别立杆横距（ m）连墙件布置二步三跨三步三跨1.051.51.7双排架1.301.551.751.551.601.80单排架≤1.501.802.00说明：模板支架设计时， 值可按如下原则考虑* 当支架横向的立杆排数≥ 5 排时，按“二步三跨”连墙考虑；* 当支架横向的立杆排数 ≤4 排时，按“三步三跨”连墙考虑；四、结论：模板支架设计计算时，立杆的计算长度 l 0 应按下式计算：式中：K—立杆计算长度附加系数，对于模板支架设计时，可取 K=1；—模板支架立杆的计算长计系数；可查表 1l 0 1 —模板支架立杆步距的计算长度，可以按 l 01 K1 K 2 h 进行计算。

第三节 模板支架的构造要求一、搭设模板支架所用的构配件应遵守《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JG130～2001）“3 构配件”中有关条款的规定二、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下列条款的规定；①. 每根立杆底部应设置底座或垫板② . 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于 200mm处的立杆上横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵。