梁模板扣件钢管高支撑架计算书

高支撑架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

　　支撑高度在4米以上的模板支架被称为扣件式钢管高支撑架，对于高支撑架的计算规范存在重要疏漏，使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。本计算书还参照《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》，供脚手架设计人员参考。　　模板支架搭设高度为2.8米，基本尺寸为：梁截面

B×D=240mm×700mm，梁支撑立杆的横距(跨度方向) l=0.80米，立杆的步距 h=1.20米，梁底增加1道承重立杆。

图1 梁模板支撑架立面简图

　　采用的钢管类型为 φ48×3.5。　　一、梁底支撑钢管的计算

　　作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。　　1.荷载的计算：

　　(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：

　　q1 = 25.000×0.700×0.800=14.000kN/m　　(2)模板的自重线荷载(kN/m)：

　　q2 = 1.500×0.800×(2×0.700+0.240)/0.240=8.200kN/m

　　(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)：

　　经计算得到，活荷载标准值 P1 =(1.000+2.000)×0.240×0.800=0.576kN　　2.方木楞的支撑力计算：

　　均布荷载 q = 1.2×14.000+1.2×8.200=26.0kN/m　　集中荷载 P = 1.4×0.576=0.806kN

　　方木计算简图

　　经过计算得到从左到右各方木传递集中力[即支座力]分别为　　N1=1.203kN　　N2=4.794kN　　N3=1.203kN

　　方木按照三跨连续梁计算，方木的截面力学参数为　　本算例中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:　　W = 5.00×8.00×8.00/6 = 53.33cm3 ；

　　I = 5.00×8.00×8.00×8.00/12 = 213.33cm4 ；　　方木强度计算

　　最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

　　均布荷载 q = 4.794/0.800=5.993kN/m

　　最大弯矩 M = 0.1ql 2 =0.1×5.99×0.80×0.80=0.384kN.m　　截面应力 =0.384×10 6 /53333.3=7.19N/mm2　　方木的计算强度小于13.0N/mm2 ,满足要求!　　方木抗剪计算

　　最大剪力的计算公式如下:　　Q = 0.6ql

　　截面抗剪强度必须满足:

　　T = 3Q/2bh < [T]

　　其中最大剪力 Q=0.6×0.800×5.993=2.877kN

　　　　截面抗剪强度计算值 T=3×2877/(2×50×80)=1.079N/mm2　　　　截面抗剪强度设计值 [T]=1.30N/mm2　　方木的抗剪强度计算满足要求!　　方木挠度计算

　　最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

　　最大变形 v =0.677×4.994×800.0 4/(100×9500.00×2133333.5)=0.683mm

　　方木的最大挠度小于800.0/250,满足要求!　　3.支撑钢管的强度计算：

　　支撑钢管按照连续梁的计算如下

　　经过连续梁的计算得到

　　支座反力 R A = R B =0.04kN 中间支座最大反力R max =7.05kN　　最大弯矩 M max =0.171kN.m　　最大变形 v max =0.100mm

　　截面应力 =0.171×10 6 /5080.0=33.571N/mm2　　支撑钢管的计算强度小于205.0N/mm2 ,满足要求!　　二、梁底纵向钢管计算

　　纵向钢管只起构造作用，通过扣件连接到立杆。

　　三、扣件抗滑移的计算:

　　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 ≤ R c

　　其中 R c —— 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；　　计算中R取最大支座反力，R=7.05kN　　单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

　　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。　　四、立杆的稳定性计算:　　立杆的稳定性计算公式　　

　　其中 N —— 立杆的轴心压力设计值，它包括：

　　横杆的最大支座反力 N1 =1.00kN (已经包括组合系数1.4)　　脚手架钢管的自重 N2 = 1.4×0.149×2.800=0.584kN　　N = 7.048+0.584+0.000=7.631kN

　　φ—— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i 查表得到；　　i —— 计算立杆的截面回转半径 (cm)；i = 1.58　　A —— 立杆净截面面积 (cm2)； A = 4.　　W —— 立杆净截面抵抗矩(cm3)；W = 5.08　　σ—— 钢管立杆抗压强度计算值 (N/mm2)；

　　[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2；　　l0 —— 计算长度 (m)；

　　如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，由公式(1)或(2)计算

　　l0= k1uh (1)　　l0= (h+2a) (2)

　　k1 —— 计算长度附加系数，按照表1取值为1.167；

　　u —— 计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u = 1.70　　a —— 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a =0.20m；

　　公式(1)的计算结果： σ= 50.67N/mm2， 立杆的稳定性计算

σ<[f],满足要求!

　　公式(2)的计算结果： σ= 26.87N/mm2， 立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!

　　如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算　　l0 = k1k2(h+2a) (3)

　　k2 —— 计算长度附加系数，按照表2取值为1.000；

　　公式(3)的计算结果： σ= 33.60N/mm2 ， 立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!

　　模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

表1 模板支架计算长度附加系数 k1步距h≤0.90.9　　五、梁模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]:

　　除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外，还要考虑以下内容

　　1.模板支架的构造要求：

　　a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆；　　b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度；

　　c.梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。　　2.立杆步距的设计：

　　a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置；

　　b.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；

　　c.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜，不宜超过1.5m。　　3.整体性构造层的设计：

　　a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时，需要设置整体性单或双水平加强层；

　　b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且须与立杆连接，设置斜杆层数要大于水平框格总数的1/3；　　c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置，四周和中部每10--15m设竖向斜杆，使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层；

　　d.在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）必须设水平加强层。

　　4.剪刀撑的设计：

　　a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑；

　　b.中部可根据需要并依构架框格的大小，每隔10--15m设置。　　5.顶部支撑点的设计：

　　a.最好在立杆顶部设置支托板，其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm；

　　b.顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜大于200mm；　　c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算，当设计荷载N≤12kN时，可用双扣件；大于12kN时应用顶托方式。　　6.支撑架搭设的要求：

　　a.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；

　　b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求；

　　c.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩

都要控制在45-60N.m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的；　　d.地基支座的设计要满足承载力的要求。　　7.施工使用的要求：

　　a.精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架施工过程中均衡受载，最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式；

　　b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施，钢筋等材料不能在支架上方堆放；

　　c.浇筑过程中，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情况及时解决。