浅述落地式满堂扣件脚手架承载力计算及材料用量估算

杨希南

比亚迪汽车工业有限公司 广东 深圳 518118

引言

脚手架是建筑、市政等工程中的重要临时性施工工具，20世纪60年代以来各种形式的脚手架都被研究和开发出来。

扣件式脚手架是目前使用最为广泛的一种脚手架品种，主要由由钢管和扣件组成；满堂扣件式脚手架在纵、横方向，由不少于三排立杆与水平杆、水平剪刀撑、扣件等构成。而落地式脚手架则是直接从地面或者楼板面开始搭设。

扣件式脚手架具有：①承载力大②装拆方便③搭设灵活④造价低等特点，在各类工程中都得到了大量的应用。

1 应用实例

某云轨项目为方便机车调试，需搭建一处临时调车平台，要求搭设长度60m，宽度4.5m，高度8.5m。

该调车平台需为调试人员提供了一个稳定可靠的通行和作业的平台，且会有少量工机具临时堆放。考虑使用落地式满堂扣件脚手架搭建该平台，根据上述需求以及规范[1]要求得到载荷和尺寸参数如下：脚手板自重0.30kN/m2，栏杆自重0.15kN/m，材料最大堆放荷载1.00kN/m2，施工活荷载2.50kN/m2，地基承载力标准值170kN/m2，基础底面扩展面积0.250m2，地基承载力调整系数0.40；脚手架的纵距、横距以及步距均为1.2m；采用尺寸为φ48.3×3.6的普通钢管。

扣件脚手架承载力计算主要分为4类：①纵向、横向水平杆的强度计算②扣件的抗滑承载力计算③立杆稳定性计算④地基承载力计算。

1.1 纵向、横向水平杆强度计算

水平杆的强度计算主要分为①抗弯强度计算②挠度计算。以纵向水平杆强度计算为例，首先根据脚手板以及栏杆重量计算出静荷载再根据堆放材料以及施工荷载计算出活荷载考虑三跨连续梁均布荷载作用下的最大弯矩，且应考虑静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和。再根据式1和式2，代和，即得到最大弯矩与最大支座反力值，进而根据式3求得纵向水平杆的抗弯强度远小于钢管的容许抗弯强度满足规范要求。

最大挠度采用式4进行计算，得到最大挠度远小于容许挠度1200/150mm与10mm中取较小值者，满足规范要求。

对于横向水平杆的强度计算，则需按照集中荷载作用下的连续梁计算，集中荷载取前述式2中求得的最大支座反力，经过连续梁的计算得到，抗弯强度最大挠度均小于容许值，满足规范要求。

1.2 扣件的抗滑承载力计算

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：

其中代表扣件抗滑承载力设计值，单扣件取8.00kN，双扣件取12.00kN；代表纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值。

在计算中取最大支座反力，本例中取纵、横向水平杆最大支座反力的较大值，即9.89kN。本项目扣件脚手架均采用双扣件形式，故扣件的抗滑承载力满足规范要求。

1.3 立杆稳定性计算

在计算立杆稳定性前，需要先计算包括脚手架自重在内的静荷载和活荷载以及风荷载，因本项目的调车平台处于少风或无风地带，故不考虑风荷载影响。根据前述荷载参数，计算可得静荷载=3.797kN ，动荷载=3.600kN。在不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式如式6所示，其中立杆轴向压力由式7求得，轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比查规范取值，在计算长细比前应参照式8求得杆件的计算长度，A为立杆的截面面积。

经过计算，得到长细比满足规范要求，故立杆稳定性满足规范要求。

1.4 地基承载力计算

立杆基础底面的平均压力应满足式9的要求，其中应根据式10计算

其中，为立杆基础底面的平均压力；为上部结构传至基础顶面的轴向力设计值，按2.3节取值；为基础底面面积；为脚手架地基承载力调整系数；为地基承载力标准值。

经计算可得，故地基承载力满足规范要求。

经过上述四类计算，可认为该落地式满堂扣件脚手架从设计上符合规范的相关要求，但在实际搭建过程中还需满足规范的搭接和构造要求，方能确保该脚手架的安全性和可靠性。

2 材料用量估算

本文直接参考该脚手架的三维模型，分别计算立杆、纵横向横杆、剪刀撑、直角扣件、对接扣件、旋转扣件的数量，从而能比较精确的计算各种部件的用量，计算结果如下：

立杆用量=2059.13m；横杆用量=4047.26m；剪刀撑用量=531.25m；钢管总用量=6836.73m；直角扣件用量=4335个；对接扣件用量=1367个；旋转扣件用量=410个。

对比上述材料用量的估算与实际用到的材料量，两者之间只有不到6%的误差，整体上是比较准确的。

[1]JGJ130-2011.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].北京:中国标准出版社,2011.