2015年安全工程师考试《安全生产技术》资料：脚手架的设计

　　（四）脚手架的设计

　　所谓脚手架的设计即是根据脚手架的用途（承重、装修），在建工程的高度、外形及尺寸等的要求，而设计立杆的间距，大横杆的间距连墙件的位置等，并且计算各杆件的应力在这种设计情况下，能否满足要求，如不满足，可再调整立杆间距，大横杆间距和连墙件的位置设置等。

　　这里主要讲述扣件式钢管脚手架的设计计算。

　　荷载规定：脚手架上的施工荷载一般情况下是通过脚手板传递给小横杆，由小横杆传递给大横杆，再由大横杆通过绑扎（或扣结）点传递给立杆，最后通过立杆底部传递到地基上。

　　但是，使用竹笆板脚手板，则是将施工荷载通过竹笆板传递给大横杆（或搁栅），由大横杆传递给靠近立杆的小横杆，再由小横杆通过绑扎点传给立杆，最后由立杆传递到地基上。

　　1．施工荷载值

　　（1）承重架（包括砌筑、浇混凝土和安装用架）定为3000N／㎡.或3．0kN／㎡；

　　（2）装修架为2000N／㎡或2．0kN／㎡.

　　2．恒、活荷载

　　（1）恒载（永久荷载）。主要系指脚手架结构自重，包括立杆、大、小横杆、斜撑（或剪刀撑）、扣件、脚手板、安全网和栏杆等各构件的自重。

　　（2）施工时的活载（可变荷载）主要指脚手板上的堆砖（或混凝土、模扳和安装件等）、运输车辆（包括所装物件）和作业人员等荷载，以及风荷载。

　　（五）扣件式钢管脚手架的设计计算

　　1．荷载

　　荷载包含3个内容：荷载分类、荷载取值、荷载组合，下面分别介绍：

　　（1）荷载分类。对脚手架的计算基本依据是现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ 18）和《建筑结构荷载规范》（GBJ 9），即对脚手架构件的计算采用了和GBJ 18、GBJ 9相同的计算表达式、相同的荷载分项系数和有关设计指标，根据上述国标要求，对作用于脚手架上的荷载分成为永久荷载（恒荷）和可变荷载（活载），计算构件的内力（轴力）、弯矩、剪力等时要区别这两种荷载，要采用不同的荷载分项系数、永久荷载分项系数取1．2；可变荷载分项系数取1．4.

　　（2）荷载取值：

　　①永久荷载：永久荷载标准值：按每米立杆承受的结构自重标准值；冲压钢脚手板、木脚手板与竹串片脚手板自重标准值；栏杆与挡脚板自重标准值；脚手架上吊挂的安全设施（安全网、竹笆等）的荷载应按实际情况采用。

　　②施工荷载。根据脚手架的不同用途，确定装修、结构两种施工均布荷载（kN／㎡）。装修脚手架为2kN／㎡，结构施工脚手架为3kN／㎡.

　　③风荷载。

　　（3）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。

　　钢管脚手架的荷载由小横杆、大横杆和立杆组成的承载力构架承受，并通过立杆传给基础。剪刀撑、斜撑和连墙杆主要是保证脚手架的整体刚度和稳定性，增加抵抗垂直和水 平力作用的能力。连墙杆则承受全部的风荷载。扣件则是架子组成整体的联结件和传力件。

　　①扣件式钢管脚手架的荷载传递路线。作用于脚手架上的荷载可归纳为两大类：竖向荷载和水平荷载，它们的传递路线如下：

　　由上面的荷载传递路线可知：作用于脚手架上的全部竖向荷载和水平荷载最终都是通过立杆传递的；由竖向和水平荷载产生的竖向力由立杆传给基础；水平力则由立杆通过连墙件传给建筑物。分清组成脚手架的各构件各自传递那些荷载，从而明确哪些构件是主要传力构件·各属于何种受力构件·以便按力学、结构知识对它们进行计算。

　　②组成扣件式钢管脚手架的杆件受力分析。由荷载传递路线的途径可知，立杆是传递全部竖向和水平荷载的最重要构件，它主要承受压力计算忽略扣件连接偏心以及施工荷载作用产生的弯矩。当不组合风荷载时，简化为轴压杆以便于计算。当组合风荷载时则为压弯构件。大、小横杆（纵向、横向水平杆）是受弯构件。连墙件也是最终将脚手架水平力传给建筑物的最重要构件，一般为偏心受压（刚性连墙件）构件，因偏心不大，本规范简化为轴心受压构件计算。

　　纵向或横向水平杆是靠扣件连接将施工荷载、脚手板自重传给立杆的，当连墙件采用扣件连接时，要靠扣件连接将脚手架的水平力由立杆传递到建筑物上。扣件连接是以扣件与钢管之间的摩擦力传递竖向力或水平力的，因此规范规定要对扣件进行抗滑计算。

　　连墙件主要承受风荷载和脚手架平面外变形产生的轴向力，它对脚手架的稳定和强度起着重要的作用。

　　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》 （GBJ 18）、《钢结构设计规范》（GBJ 17）、《混凝土结构设计规范》（GBJ l10o）等的规定计算。

　　立杆地基承载力计算：将脚手架的荷载传递到地面，那么，立杆基础底面的平均压力应大于立杆传下来的轴向力。

　　2．扣件式钢管脚手架的计算步骤、内容、计算公式

　　（1）施工荷载由纵向水平杆（大横杆）传至立杆时的水平杆计算见表8-6（略）。

　　（2）立杆计算见表8-7（略）。

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