承插型键槽式钢管脚手架安全技术规程(湖南)版(7)

6 结构设计计算

6.1 基本设计规定

6.1.1 承插型键槽式钢管支架的结构设计应依据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068、《建筑结构荷载规范》GB 50009、《钢结构设计规范》GB 50017及《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018的规定，采用概率极限状态设计法，以分项系数的设计表达式进行设计。

6.1.2 承插型键槽式钢管支架的结构布置应保证整体结构形成几何不变体系。立杆纵横向间距应根据计算确定并应符合水平杆规格，水平杆竖向步距应根据计算确定并应符合立杆规格，水平斜杆和竖向斜杆的设置应满足构造要求。 6.1.3 模板支架应进行下列设计计算：

1 模板支架的稳定性计算；

2 独立模板支架超出规定高宽比时的抗倾覆验算； 3直接承受模板荷载的纵、横水平杆的承载力计算； 4通过立杆键槽式插座传力的抗剪承载力验算； 5 立杆地基承载力计算。

6.1.4 脚手架应进行下列设计计算：

1 立杆的稳定性计算；

2 纵、横向水平杆的承载力计算；

3 连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算； 4 立杆地基承载力计算。

6.1.5 承插型键槽式钢管支架的结构分析应采用杆系有限元整体分析，立杆与水平杆的连接可按半刚性连接，连接刚度可取K=12kN.m/rad。立杆竖向斜杆的连接按铰接处理。 【条文说明】承插型键槽式钢管支架可采用结构分析软件建立整体分析模型，立杆与水平杆的连接可按半刚性连接处理，根据中南大学土木工程学院所进行的所试验，连接刚度可取K=12kN.m/rad。

6.1.6 模板支架可通过立杆顶部插入可调托座传递水平模板上的各项荷载，模板支架立杆轴心受压，按轴心受压构件计算；也可通过立杆顶部可调顶撑的承重龙骨杆件传递水平模板上的各项荷载，模板支架立杆偏心受压，按偏心受压构件计算。

6.1.7模板支架立杆长细比不得大于150，脚手架立杆长细比不得大于210。其他杆件中的受压构件长细比不得大于230，受拉构件长细比不得大于350。 【条文说明】承插型键槽式钢管支架作为临时性结构，其容许长细比要高于《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002表4.3.3的规定，本条的规定是参照国内外相关标准的规定给出的。

6.1.8 受弯构件的挠度不应超过表6.1.8中规定的容许值。

表6.1.8 受弯构件的容许挠度

构件类别 受弯构件 注：l为受弯构件跨度。

容许挠度[ν] l/150和10mm 【条文说明】表6.1.8给出的容许挠度是根据现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018 的规定确定的。

6.1.9 双排脚手架立杆不考虑风荷载时，应按承受轴向荷载杆件计算；当考虑风荷载时，应按压弯杆件计算。

6.2 地基承载力计算

6.2.1 立杆底部地基承载力应按满足下列公式计算：

pk≤fg (6.2.1-1)

pk＝Nk (6.2.1-2) Ag

式中 pk ——相应于荷载效应标准组合时，立杆基础底面处的平均压力（kPa）；

Nk——立杆传至基础顶面的轴向力标准值（kN）； Ag——可调底座底板对应的基础底面面积（m2）；

fg——地基承载力特征值（kPa），应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的规定确定。

【条文说明】本条中公式是根据现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定确定的。承插型键槽式钢管支架是一种临时性结构，故本条只规定对立杆进行地基承载力计算，不必进行地基变形验算。地基承载力特征值可以采用地质勘探报告的建议值。当地质勘探报告未提供该值时，也可采用载荷试验或其他原位测试的方法确定。

6.2.2 当支架搭设在结构楼面上时，应对支承架体的楼面结构进行承载力验算，当不满足承载力要求时应采取在楼面结构下方设置附加支撑等加固措施。 【条文说明】当模板支架或外脚手架搭设在混凝土楼面上时，为了保证支撑层混凝土楼面安全，应按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定进行验算。

6.3 模板支架计算

6.3.1 支架立杆轴向力设计值应按下式计算：

不组合风荷载时：

N=1.2ΣNGK+1.4ΣNQK (6.3.1-1)

组合风荷载时：

N=1.2ΣNGK+0.9×1.4ΣNQK (6.3.1-2)

式中 N ——立杆轴向力设计值（kN）； ΣNGK ——模板及支架自重、新浇筑混凝土自重和钢筋自重标准值产生的

轴向力总和（kN）；

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、风荷载标准值产生的轴向力总和（kN）。

6.3.2 支架立杆的计算长度应按下列公式计算，并应取其中的较大值：

lo=ηh (6.3.2-1)

lo=h’+2ka (6.3.2-2) 式中 lo——支架立杆计算长度（m）；

a——支架可调托座支撑点至顶层水平杆中心线的距离（m）； h——支架立杆中间层水平杆最大竖向步距（m）； h’——支架立杆顶层水平杆步距（m）；

η——支架立杆计算长度修正系数，按表6.3.2-1表取值； k——悬臂端计算长度折减系数，按表6.3.2-2表取值。

表6.3.2-1 支架立杆计算长度修正系数η

跨距（mm） 步距（mm） 300 1 1 1 600 1 1 1 900 1 1.5 1.2 1200 1 1.7 1.4 1500 1 1.9 1.6 500 1000 1500 表6.3.2-2 悬臂端计算长度折减系数k

步距（mm） 跨距（mm） K 300 0.5 600 0.5 500 900 1200 0.5 0.5 1500 300 0.5 0.5 600 0.6 1000 900 0.7 1200 1500 0.8 0.9 300 0.5 600 0.5 1500 900 0.5 1200 1500 0.6 0.8 6.3.3 立杆稳定性应按下列公式计算： 不组合风荷载时：

N?f (6.3.3-1) ?A组合风荷载时：

MN＋W?f ?AW (6.3.3-2)

式中 Mw——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩（kN?m），可按本规程

式（6.4.2-2）计算；

f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值（N/mm2），应按本规程附录C表C-1采用；

φ——轴心受压构件的稳定系数，应根据立杆长细比λ按本规程附录C

表C-3、表C-4取值取值；

W——立杆截面模量（cm3），应按本规程附录C表C-2采用；

A——立杆的截面面积（cm2），应按本规程附录C表C-2采用。 长细比应按下式计算：

l0 (6.3.3-3) ilo——按本规程6.3.2条的规定计算；

i——为截面回转半径，按本规程附录C表C-2采用；

【条文说明】6.3.1～6.3.3失稳破坏是承插型键槽式钢管支架的主要破坏形式，考虑到该支架的设计计算一般由施工现场工程技术人员进行，因此采用单立杆稳定性验算的形式来验算模板支架的整体稳定性。条件许可时应优先采用整体分析模型进行计算。

??（1）模板支架的计算模式：

承插型键槽式钢管支架结构本质上是一种半刚性空间框架钢结构，水平杆与立杆之间连接为介于“铰接”与“刚接”之间的一种连接形式。承插型键槽式钢管支架一般要保证支架的立杆为轴心压杆件。

（2）模板支撑架立杆计算长度修正系数?以及悬臂端计算长度折减系数k的确定。

2014年，中南大学土木工程学院进行了一系列的承插型键槽式钢管支架极限承载力试验，结合试验及有限元模拟计算的结果得出在不同悬臂长度a下支架

??的极限承载力Pcr，根据

PcrfA得出按单根立杆形式表示支架整体稳定的稳定性

系数?，再根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018）查出杆件的长细比

?，从而得出模板支撑架立杆计算长度修正系数?以及立杆的悬臂端计算长度折减系数k。

6.3.4 键槽式插座抗剪承载力应按下式计算：

FR≤Qb （6.3.4）

式中 FR——作用在键槽式插座上的竖向力设计值之和（kN）；

Qb——键槽式插座抗剪承载力设计值（kN），可取80kN。 【条文说明】承插型键槽式钢管支架作为模板支架时可采用水平加强杆作为支撑模板面板及楞木的托梁，此时需要验算键槽式插座的抗剪承载力，同时应另外验算水平加强杆的强度和刚度。键槽式插座抗剪承载力设计值是根据中南大学土木工程学院的试验数据并考虑1.5的安全系数后确定的。

6.3.5 架体高度8m以上，高宽比大于3，四周无拉结的高大模板支架的独立架体，整体抗倾覆稳定性应按下式计算：

MR≥MT （6.3.5）

式中 MR ——设计荷载下模板支架抗倾覆力矩（kN?m）；

MT ——设计荷载下模板支架倾覆力矩（kN?m）。

【条文说明】架体高度8m以上，高宽比大于3且四周无拉结的高大模板支架应验算支架整体抗倾覆稳定性，计算倾覆力矩时，作用在架顶水平力指考虑施工中

的混凝土浇筑时泵管振动等各种未预见因素产生的水平荷载，并且以线荷载的形式作用在架体顶部水平方向，其荷载标准值应按照本规程5.2.2取值；计算抗倾覆力矩时，作用在架体的竖向荷载包括架体自重以及钢筋混凝土自重。

6.4 双排外脚手架计算

6.4.1 无风荷载时，单立杆承载验算应符合下列要求： 1 立杆轴向力设计值应按下式计算：

N=1.2(N G1K+NG2K)+1.4∑NQK （6.4.1-1）

式中： NG1K——脚手架结构自重标准值产生的轴力（kN）； NG2K——构配件自重标准值产生的轴力（kN）；

∑NQK——施工荷载标准值产生的轴向力总和（kN），内外立杆可按一纵

距（跨）内施工荷 载总和的1/2取值。 2 立杆计算长度应按下式计算：

l0=μh （6.4.1-2）

式中： h——脚手架水平杆竖向最大步距（m）；

μ——考虑脚手架整体稳定性的单杆计算长度系数，应按表6.4.1的规

定确定。

表6.4.1 脚手架立杆计算长度系数

连墙件布置 类别 立杆纵距(m) 立杆横距(m) 2步3跨 1.2 1.5 双排架 1.8 2.1 0.9，1.2 0.9，1.2 1.75 1.90 1.90 1.95 0.9，1.2 0.9，1.2 1.45 1.55 3步3跨 1.75 1.85

3 立杆稳定性应按本规程式（6.3.3-1）计算。

【条文说明】 6.4.1类似于模板支架，整体失稳是承插型键槽式脚手架的主要破

坏形式，为便于实际应用，可以用单根杆件计算的形式来验算脚手架的整体稳定承载力。有限元计算表明，整体失稳破坏时，脚手架呈现出内、外立杆与水平杆组成的横向框架，沿垂直主体结构方向大波鼓屈，波长大于步距，并与连墙件的间距有关。分别计算连墙件2步3跨以及3步3跨设置得出脚手架的稳定极限承载力Pcr，，得出考虑脚手架整体稳定承载力的单杆计算长度系数?的建议值。

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