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摘要：通过对单双排脚手架搭设高度的计算，掌握脚手架符合结构安全的合理搭设高度，控制脚手架在使用中的工程造价，以便于今后在施工过程中保障作业人员的人身安全，减少财产损失。
关键词：双排脚手架 单排脚手架 荷载脚手架整体稳定
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、采用双排脚手架稳定性的计算
1、根据工程需要，某工程需搭设双排扣件钢脚手架，搭设高度30m，外侧立面为绿色绝缘阻燃密目网，用于结构作业时为一层作业（即n1=1），用于装修作业时为二层同时作業（即n1=2），所在地区基本风压值w0=0.55kn/m2。初选脚手架设计参数为：立杆纵距la=1.5m（1.4~2m），立杆横距lb=1.2m（0.9~1.5m）,步距h=1.2m，其他计算参数：立杆截面积A=489mm2，立杆截面抵抗矩W=5.08×103mm3，立杆回转半径i=15.8mm，挡风面积An=1.5m×1.2m=1.8m2，相应迎风面积Aw=1.5m×1.2m=1.8m2，钢材抗压强度设计值fc=0.205kn/mm2，连墙件横距lw=4.5m，连墙件竖距hw=2.4m。
⑴荷载计算：
①恒载标准值Gk：
Gk=Hi（Gk1 + Gk3 ）+la Gk2
由表5－7查
Gk1=0.1427kn/m
由表5－14查
Gk2=0.2984kn/m（木脚手板）
由表5－15查
Gk3=0.0768kn/m
则：
a． 当Hi=30m
用于结构作业时
Gk =30×（0.1427+0.0768）+1.2×0.2984=6.94308kn·m
用于装修作业时
Gk =30×（0.1427+0.0768）+2×1.2×0.2984=7.301kn·m
b． 当Hi=15m
用于结构作业时
Gk =15×（0.1427+0.0768）+1.2×0.2984=3.65058kn·m
用于装修作业时
Gk =15×（0.1427+0.0768）+2×1.2×0.2984=4.01kn·m
②荷载（作业层施工荷载）的标准值Qk：
Qk=n·ｌａ·ｑk
由表5－１６查得
Ｑk=１.８kn/m（结构作业时）
Ｑk=１.２kn/m（装修作业时）
则
用于结构作业时
Ｑk=１×１.５×１.８＝２.７kn
用于装修作业时
Ｑk=２×１.５×１.２＝３.６kn
③风荷载标准值Ｗk：
Ｗk=ｌａ·Ф·Ｗk
Ｗk=０.７×μＳμＺＷｏ
Ｗｏ——基本风压
Ｗk——风荷载标准值
μＳ——风荷载体型计算
μＺ——风压高度变化系数
Ф＝ＡＮＡＷ＝１.８１.８＝１
查表５－６得
μＳ＝１.０φ＝１
由《建筑结构荷载规范》表７.２.１中查得：
μＺ＝０.７４（离地５m高度）
μＺ＝０.８４（离地１５m高度）
则有
Ｗk＝０.７×１×０.７４×０.５５＝０.２８５kn／m（离地５ｍ高度）
Ｗk＝０.７×１×０.８４×０.５５＝０.３２３４kn／m（离地１５ｍ高度）
Ｗk＝１.５×１×０.２８５（０.３２３４）＝０.４２７５（０.４８５１）kn／m
⑵脚手架整体稳定计算：
①确定材料强度附加分项系数ｒ＇ｍ，查表５－５，因组合风荷载，取
ｒ＇ｍ＝１.５６０７
②计算轴心力设计值Ｎ＇＝１.２（ＮＧＫ＋ＮＱＫ）
式ＮＧＫ即ＧＫ，ＮＱＫ即ＱＫ则
ａ．验算底部截面
用于结构作业时
Ｎ＇＝１.２×（６.９５３+２.７）＝１１.５８ｋｎ
用于装修作业时
Ｎ＇＝１.２×（７.４+３.６）＝１３.２ｋｎ
ｂ．验算Hi＝１５ｍ截面
用于结构作业时
Ｎ＇＇＝１.２×（３.６６+２.７）＝７.６４ｋｎ
用于装修作业时
Ｎ＇＇＝１.２×（４.０１+３.６）＝９.１４ｋｎ
③计算风荷载弯矩：
ＭＷ＝０.１２ｑＷkｈ２
式中ｑＷk即Ｗk，ｈ为步距则
ａ．验算底部截面时
ＭＷ＝０.１２×０.４３×１.２２＝０.０７５ｋｎ·ｍｍ
ｂ．验算Hi＝１５ｍ截面
ＭＷ＝０.１２×０.４９×１.２２＝０.０８５ｋｎ·ｍｍ
④确定稳定系数Ф
查表５－２０（用插入法）得μＳ＝１.５３
λ＝μｈｉ＝１.５３Ｘ１.２０.０１５８＝１１６.３
由表５－２２查Ф＝０.４６３
⑤验算稳定：
Ｎ＇Фａ＋ＭＷＷ≤ｆｃ０.９ｒ＇ｍ
MＷ——风荷载计算立杆段最大弯矩，取第三跨梁最大支座弯矩
W——截面抵抗弯矩
N’——组合风荷载时立杆截面处轴心力设计值
r’m——材料抗力附加分项系数
ｆｃ——材料抗压强度设计值
将ｆｃ、ｒ＇ｍ代入上式中
ｆｃ０.９ｒ＇ｍ＋０.２０５０.９Ｘ１.５６０７＝０.１４６
计算结果见下表
由以上验算来看，当采用三层同时作业施工，脚手架结构稳定不能满足施工要求，应禁止采用三层同时作业。
二、关于单排脚手架稳定性计算
单排扣件钢脚手架，搭设架30m，外侧立面为绿色绝缘阻燃密目网，用于装修作业时为二层作业（即n1=2），所在地区基本风压值w0=0.55kn/m2。初选脚手架设计参数为：立杆纵距la=1.5m（1.4~2m），立杆横距lb=1.2m（0.9~1.5m）,步距h=1.2m，连墙件为两部三跨设置，脚手板为冲压钢脚手板，其他设计参数：立杆截面积A=489mm2，立杆截面抵抗矩W=5.08×103mm3，立杆回转半径i=15.8mm，挡风面积An=1.5m×1.2m=1.8m2，相应迎风面积Aw=1.5m×1.2m=1.8m2，钢材抗压强度设计值fc=0.205kn/mm2，连墙件横距lw=4.5m，连墙件竖距hw=2.4m。
1、荷载计算：
（1）恒载标准值：
Gk=Hi（Gk1 + Gk3 ）+ n1la Gk2
由表5－7查
Gk1=0.1427kn/m
由表5－14查
Gk2=0.2356kn/m（冲压钢脚手板）
由表5－15查
Gk3=0.0768kn/m
则：
a． 当Hi=30m
用于装修作业时
Gk =30×（0.1427+0.0768）+2× 1.5×0.2356=7.292ｋｎ·ｍ
b． 当Hi=15m
用于装修作业时
Gk =15×（0.1427+0.0768）+2×1.5×0.2356=3.9993ｋｎ·ｍ
（2）荷载（作业层施工荷载）的标准值Qk：
Qk=n·ｌａ·ｑk
由表5－１６查得
Ｑk=１.８kn/m（结构作业时）
Ｑk=１.２kn/m（装修作业时）
则
用于结构作业时
Ｑk=１×１.５×１.８＝２.７kn
用于装修作业时
Ｑk=２×１.５×１.２＝３.６kn
（3）风荷载标准值Ｗk：
Ｗk=ｌａ·Ф·Ｗk
Ｗk=０.７×μＳμＺＷｏ
Ｗｏ——基本风压
Ｗk——风荷载标准值
μＳ——风荷载体型计算
μＺ——风压高度变化系数
Ф＝ＡＮＡＷ＝1.8 1.8＝１
查表５－６得
μＳ＝１.０φ＝１
由《建筑结构荷载规范》表７.２.１中查得：
μＺ＝０.７４（离地５ｍ高度）
μＺ＝０.7４（離地１５ｍ高度）
则有
Ｗk＝０.７×１×０.7４×0.55＝0.285ｋｎ／ｍ（离地５ｍ高度）
Ｗk＝１.５×１×０.２８５＝0.428ｋｎ·ｍ
2、脚手架整体稳定计算：
（1）确定材料强度附加分项系数ｒ＇ｍ，查表５－５，因组合风荷载，取
ｒ＇ｍ＝１.５６０７
（2）计算轴心力设计值Ｎ＇＝１.２（ＮＧＫ＋ＮＱＫ）
式ＮＧＫ即ＧＫ，ＮＱＫ即ＱＫ则
．验算底部截面
Ｎ＇＝１.２×（7.292+３.６）＝13.071ｋｎ
．验算Hi＝15ｍ截面
Ｎ＇＇＝１.２×（3.9993+３.６）＝9.12ｋｎ
（3）计算风荷载弯矩：
ＭＷ＝０.１２ｑＷkｈ２
式中ｑＷk即Ｗk，ｈ为步距则
．验算底部截面时
ＭＷ＝０.１２×0.428×１.5２＝0.121ｋｎ·ｍｍ
．验算Hi＝１５ｍ截面
ＭＷ＝０.１２×0.428×１.5２＝0.121ｋｎ·ｍｍ
（4）确定稳定系数Ф
查表５－２０（用插入法）得μＳ＝1.85
λ＝μｈｉ＝1.85Ｘ1.5 0.0158＝175.64
由表５－２２查Ф＝0.226
（5）验算稳定：
Ｎ＇Фａ＋ＭＷＷ≤ｆｃ０.９ｒ＇ｍ
MＷ——风荷载计算立杆段最大弯矩，取第三跨梁最大支座弯矩
W——截面抵抗弯矩
N’——组合风荷载时立杆截面处轴心力设计值
r’m——材料抗力附加分项系数
ｆｃ——材料抗压强度设计值
将ｆｃ、ｒ＇ｍ代入上式中
ｆｃ０.９ｒ＇ｍ＋０.２０５０.９Ｘ１.５６０７＝０.１４６
计算结果见下表
综上所述，经过对单、双排脚手架稳定性的验算得出如下结论：双排脚手架最高搭设高度应为55米至58米之内，且作业层不应超过2层。（具体验算方法与以上雷同，在这里不再一一垒述），如有需要超出以上高度，底部应双立杆加强、分段悬挑或分段卸载；单排脚手架最高搭设高度35~40米之间，另外应对脚手架的水平杆的挠度、连墙件强度、稳定性及立杆承载力的验算，篇幅关系不再另述。但《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011要求：双排扣件式钢管脚手架搭设高度不宜超过50米，单排扣件式钢管脚手架搭设高度不超过24米。由以上验算可知，即使超过50米或24米，结构验算能满足施工要求，但钢管及扣件周转使用效率降低，地基基础需要加强，需要增加工程费用，经济上不合理。
参考文献：
《建筑结构荷载规范》
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001
《钢结构设计规范》GB50017
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-2002
关键词：双排脚手架 单排脚手架 荷载脚手架整体稳定
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、采用双排脚手架稳定性的计算
1、根据工程需要，某工程需搭设双排扣件钢脚手架，搭设高度30m，外侧立面为绿色绝缘阻燃密目网，用于结构作业时为一层作业（即n1=1），用于装修作业时为二层同时作業（即n1=2），所在地区基本风压值w0=0.55kn/m2。初选脚手架设计参数为：立杆纵距la=1.5m（1.4~2m），立杆横距lb=1.2m（0.9~1.5m）,步距h=1.2m，其他计算参数：立杆截面积A=489mm2，立杆截面抵抗矩W=5.08×103mm3，立杆回转半径i=15.8mm，挡风面积An=1.5m×1.2m=1.8m2，相应迎风面积Aw=1.5m×1.2m=1.8m2，钢材抗压强度设计值fc=0.205kn/mm2，连墙件横距lw=4.5m，连墙件竖距hw=2.4m。
⑴荷载计算：
①恒载标准值Gk：
Gk=Hi（Gk1 + Gk3 ）+la Gk2
由表5－7查
Gk1=0.1427kn/m
由表5－14查
Gk2=0.2984kn/m（木脚手板）
由表5－15查
Gk3=0.0768kn/m
则：
a． 当Hi=30m
用于结构作业时
Gk =30×（0.1427+0.0768）+1.2×0.2984=6.94308kn·m
用于装修作业时
Gk =30×（0.1427+0.0768）+2×1.2×0.2984=7.301kn·m
b． 当Hi=15m
用于结构作业时
Gk =15×（0.1427+0.0768）+1.2×0.2984=3.65058kn·m
用于装修作业时
Gk =15×（0.1427+0.0768）+2×1.2×0.2984=4.01kn·m
②荷载（作业层施工荷载）的标准值Qk：
Qk=n·ｌａ·ｑk
由表5－１６查得
Ｑk=１.８kn/m（结构作业时）
Ｑk=１.２kn/m（装修作业时）
则
用于结构作业时
Ｑk=１×１.５×１.８＝２.７kn
用于装修作业时
Ｑk=２×１.５×１.２＝３.６kn
③风荷载标准值Ｗk：
Ｗk=ｌａ·Ф·Ｗk
Ｗk=０.７×μＳμＺＷｏ
Ｗｏ——基本风压
Ｗk——风荷载标准值
μＳ——风荷载体型计算
μＺ——风压高度变化系数
Ф＝ＡＮＡＷ＝１.８１.８＝１
查表５－６得
μＳ＝１.０φ＝１
由《建筑结构荷载规范》表７.２.１中查得：
μＺ＝０.７４（离地５m高度）
μＺ＝０.８４（离地１５m高度）
则有
Ｗk＝０.７×１×０.７４×０.５５＝０.２８５kn／m（离地５ｍ高度）
Ｗk＝０.７×１×０.８４×０.５５＝０.３２３４kn／m（离地１５ｍ高度）
Ｗk＝１.５×１×０.２８５（０.３２３４）＝０.４２７５（０.４８５１）kn／m
⑵脚手架整体稳定计算：
①确定材料强度附加分项系数ｒ＇ｍ，查表５－５，因组合风荷载，取
ｒ＇ｍ＝１.５６０７
②计算轴心力设计值Ｎ＇＝１.２（ＮＧＫ＋ＮＱＫ）
式ＮＧＫ即ＧＫ，ＮＱＫ即ＱＫ则
ａ．验算底部截面
用于结构作业时
Ｎ＇＝１.２×（６.９５３+２.７）＝１１.５８ｋｎ
用于装修作业时
Ｎ＇＝１.２×（７.４+３.６）＝１３.２ｋｎ
ｂ．验算Hi＝１５ｍ截面
用于结构作业时
Ｎ＇＇＝１.２×（３.６６+２.７）＝７.６４ｋｎ
用于装修作业时
Ｎ＇＇＝１.２×（４.０１+３.６）＝９.１４ｋｎ
③计算风荷载弯矩：
ＭＷ＝０.１２ｑＷkｈ２
式中ｑＷk即Ｗk，ｈ为步距则
ａ．验算底部截面时
ＭＷ＝０.１２×０.４３×１.２２＝０.０７５ｋｎ·ｍｍ
ｂ．验算Hi＝１５ｍ截面
ＭＷ＝０.１２×０.４９×１.２２＝０.０８５ｋｎ·ｍｍ
④确定稳定系数Ф
查表５－２０（用插入法）得μＳ＝１.５３
λ＝μｈｉ＝１.５３Ｘ１.２０.０１５８＝１１６.３
由表５－２２查Ф＝０.４６３
⑤验算稳定：
Ｎ＇Фａ＋ＭＷＷ≤ｆｃ０.９ｒ＇ｍ
MＷ——风荷载计算立杆段最大弯矩，取第三跨梁最大支座弯矩
W——截面抵抗弯矩
N’——组合风荷载时立杆截面处轴心力设计值
r’m——材料抗力附加分项系数
ｆｃ——材料抗压强度设计值
将ｆｃ、ｒ＇ｍ代入上式中
ｆｃ０.９ｒ＇ｍ＋０.２０５０.９Ｘ１.５６０７＝０.１４６
计算结果见下表
由以上验算来看，当采用三层同时作业施工，脚手架结构稳定不能满足施工要求，应禁止采用三层同时作业。
二、关于单排脚手架稳定性计算
单排扣件钢脚手架，搭设架30m，外侧立面为绿色绝缘阻燃密目网，用于装修作业时为二层作业（即n1=2），所在地区基本风压值w0=0.55kn/m2。初选脚手架设计参数为：立杆纵距la=1.5m（1.4~2m），立杆横距lb=1.2m（0.9~1.5m）,步距h=1.2m，连墙件为两部三跨设置，脚手板为冲压钢脚手板，其他设计参数：立杆截面积A=489mm2，立杆截面抵抗矩W=5.08×103mm3，立杆回转半径i=15.8mm，挡风面积An=1.5m×1.2m=1.8m2，相应迎风面积Aw=1.5m×1.2m=1.8m2，钢材抗压强度设计值fc=0.205kn/mm2，连墙件横距lw=4.5m，连墙件竖距hw=2.4m。
1、荷载计算：
（1）恒载标准值：
Gk=Hi（Gk1 + Gk3 ）+ n1la Gk2
由表5－7查
Gk1=0.1427kn/m
由表5－14查
Gk2=0.2356kn/m（冲压钢脚手板）
由表5－15查
Gk3=0.0768kn/m
则：
a． 当Hi=30m
用于装修作业时
Gk =30×（0.1427+0.0768）+2× 1.5×0.2356=7.292ｋｎ·ｍ
b． 当Hi=15m
用于装修作业时
Gk =15×（0.1427+0.0768）+2×1.5×0.2356=3.9993ｋｎ·ｍ
（2）荷载（作业层施工荷载）的标准值Qk：
Qk=n·ｌａ·ｑk
由表5－１６查得
Ｑk=１.８kn/m（结构作业时）
Ｑk=１.２kn/m（装修作业时）
则
用于结构作业时
Ｑk=１×１.５×１.８＝２.７kn
用于装修作业时
Ｑk=２×１.５×１.２＝３.６kn
（3）风荷载标准值Ｗk：
Ｗk=ｌａ·Ф·Ｗk
Ｗk=０.７×μＳμＺＷｏ
Ｗｏ——基本风压
Ｗk——风荷载标准值
μＳ——风荷载体型计算
μＺ——风压高度变化系数
Ф＝ＡＮＡＷ＝1.8 1.8＝１
查表５－６得
μＳ＝１.０φ＝１
由《建筑结构荷载规范》表７.２.１中查得：
μＺ＝０.７４（离地５ｍ高度）
μＺ＝０.7４（離地１５ｍ高度）
则有
Ｗk＝０.７×１×０.7４×0.55＝0.285ｋｎ／ｍ（离地５ｍ高度）
Ｗk＝１.５×１×０.２８５＝0.428ｋｎ·ｍ
2、脚手架整体稳定计算：
（1）确定材料强度附加分项系数ｒ＇ｍ，查表５－５，因组合风荷载，取
ｒ＇ｍ＝１.５６０７
（2）计算轴心力设计值Ｎ＇＝１.２（ＮＧＫ＋ＮＱＫ）
式ＮＧＫ即ＧＫ，ＮＱＫ即ＱＫ则
．验算底部截面
Ｎ＇＝１.２×（7.292+３.６）＝13.071ｋｎ
．验算Hi＝15ｍ截面
Ｎ＇＇＝１.２×（3.9993+３.６）＝9.12ｋｎ
（3）计算风荷载弯矩：
ＭＷ＝０.１２ｑＷkｈ２
式中ｑＷk即Ｗk，ｈ为步距则
．验算底部截面时
ＭＷ＝０.１２×0.428×１.5２＝0.121ｋｎ·ｍｍ
．验算Hi＝１５ｍ截面
ＭＷ＝０.１２×0.428×１.5２＝0.121ｋｎ·ｍｍ
（4）确定稳定系数Ф
查表５－２０（用插入法）得μＳ＝1.85
λ＝μｈｉ＝1.85Ｘ1.5 0.0158＝175.64
由表５－２２查Ф＝0.226
（5）验算稳定：
Ｎ＇Фａ＋ＭＷＷ≤ｆｃ０.９ｒ＇ｍ
MＷ——风荷载计算立杆段最大弯矩，取第三跨梁最大支座弯矩
W——截面抵抗弯矩
N’——组合风荷载时立杆截面处轴心力设计值
r’m——材料抗力附加分项系数
ｆｃ——材料抗压强度设计值
将ｆｃ、ｒ＇ｍ代入上式中
ｆｃ０.９ｒ＇ｍ＋０.２０５０.９Ｘ１.５６０７＝０.１４６
计算结果见下表
综上所述，经过对单、双排脚手架稳定性的验算得出如下结论：双排脚手架最高搭设高度应为55米至58米之内，且作业层不应超过2层。（具体验算方法与以上雷同，在这里不再一一垒述），如有需要超出以上高度，底部应双立杆加强、分段悬挑或分段卸载；单排脚手架最高搭设高度35~40米之间，另外应对脚手架的水平杆的挠度、连墙件强度、稳定性及立杆承载力的验算，篇幅关系不再另述。但《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011要求：双排扣件式钢管脚手架搭设高度不宜超过50米，单排扣件式钢管脚手架搭设高度不超过24米。由以上验算可知，即使超过50米或24米，结构验算能满足施工要求，但钢管及扣件周转使用效率降低，地基基础需要加强，需要增加工程费用，经济上不合理。
参考文献：
《建筑结构荷载规范》
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001
《钢结构设计规范》GB50017
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-2002