不同类型满堂支架设计差异.pptx

1、不同类型满堂支架设计差异摘要摘要：在当前的建筑施工活动中，支架事故频发，施工支架的承载力及安全稳定性问题引起了人们的高度关注。支架按材质、组合形式不同，种类较多，适用规范也较多，最常见的为钢管类支架。本文选择扣件式、碗扣式、承插型盘扣式三种钢管脚手架，结合重庆弹子石CBD总部经济区市政道路等配套设施工程的支架施工情况，采用Midas Civil软件建模，应用不同的现行技术规范，分析了现浇1.2m厚钢筋混凝土板在不同种类满堂支架情况下的立杆轴向应力的差别，为支架施工的安全稳定性验算提供参考。引言：不同种类钢管脚手架设计计算都有相应的安全技术规范，也可以用钢结构设计规范（GB50017-2003)

2、设计计算。临时支撑结构设计还可以用建筑施工临时支撑结构技术规范(JGJ300-2013)，同种支撑结构有不同算法；施工方案设计时，选择何种规范进行计算呢？本文对三种常用支架类型满堂支架，分别按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范、建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范、建筑施工临时支撑结构技术规范、钢结构设计规范结合公路钢管混凝土拱桥设计规范，分别对立杆进行验算分析，并对结果进行评价。一、工程概况重庆弹子石CBD总部经济区市政道路等配套设施工程地下主环道与各连接道交叉口为双层框架结构，中隔板为0.7m厚C40钢筋混凝土，顶板为1.2m厚C40钢筋混凝土，下层

3、支架搭设高度为8m，支撑模板体系在四周墙体施工完毕后进行施工，双层框架结构浇筑完成并达设计强度后，再自上而下逐层拆除支架。由于地势低凹，支架荷载计算时可不考虑风荷载。二、验算参数支架类型扣件式钢管支架碗扣式钢管支架承插型盘扣式钢管支架立杆材质Q235Q235Q345设计容许应力 205N/mm2205N/mm2300N/mm2支架高度8m8m8m midas屈曲分析设置参照公路钢管混凝土拱桥设计规范（JTG-T D65-06-2015），屈曲模态数量取5，支架安全系数取4。扣件式脚手架立杆稳定性验算 用Midas Civil建模参照公路钢管混凝土拱桥设计规范（JTG-T D65-06-2015

4、），弹性屈曲系数要求不小于4，本计算取4。单元建立：立杆和水平杆建立为梁单元，剪刀撑建立为桁架单元。边界条件：释放水平杆及剪刀撑与立杆交点处梁端约束My、Mz取0.3（经验取值）。屈曲分析表模态特征值容许误差15.733185.62E-4225.7756851.60E-3936.0503481.62E-3346.1312943.89E-3156.5443041.91E-18 扣件式脚手架稳定性验算扣件式脚手架稳定性验算稳定性验算规范JGJ130-2011JGJ300-2013GB50017-2003立杆计算长度公式 k1(h1+2a)、k2hHah钢管类型48.33.6mm48.33.6mm4

5、8.33.6mm支架高度8m8m8m纵横距步距0.60.61.2m0.60.61.2m0.60.61.2m立杆顶伸出长度a0.5m0.5m0.5m剪刀撑布置加强型，剪刀撑宽度3m，每3m布置一道剪刀撑宽度3m，每3m布置一道剪刀撑宽度3m，每3m布置一道立杆轴力10kN10kN10kN稳定系数0.1740.316最小屈曲系数5.73钢管截面积506mm2506mm2506mm2最大承载力18.05kN32.78kN14.33kN从表3立杆最大承载力结果知，参照不同规范验算，立杆承载力相差较大：32.78-14.33=18.45kN。参照JGJ130-2011稳定系数L0立杆计算长度（m），L0

6、=k1(h1+2a)；k2h。=Lo/i=324/1.59=204，当验算长细比时，k取1，=281/1.59=177210，长细比满足要求。按照长细比查表得到轴心受压立杆的稳定系数=0.174参照JGJ300-2013稳定系数立杆计算长度L0=Hah计算长细比，=Lo/i=2360/15.90=148，查表=0.316。三、碗扣式脚手架立杆稳定性验算稳定性验算规范JGJ166-2008JGJ300-2013GB50017-2003立杆计算长度公式h+2aHah钢管类型483.5mm483.5mm483.5mm支架高度8m8m8m纵横距步距0.60.61.2m0.60.61.2m0.60.61

7、.2m立杆顶伸出长度a0.6m0.6m0.6m 剪刀撑布置竖向剪刀撑宽度3m，每3m布置一道；在底部、顶部、4m处设置3到水平剪刀撑。竖向剪刀撑宽度3m，每3m布置一道；在底部、顶部、4m处设置3到水平剪刀撑。竖向剪刀撑宽度3m，每3m布置一道；在底部、顶部、4m处设置3到水平剪刀撑。立杆轴力10kN10kN10kN稳定系数0.3740.24最小屈曲系数7.18钢管截面积489mm2489mm2489mm2最大承载力37.49kN24.06kN17.95kN从表中立杆最大承载力结果知，参照不同规范验算立杆承载力相差较大：37.49-17.95=19.54kN。承插型盘扣式脚手架立杆稳定性验算

8、承插型盘扣式脚手架稳定性验算稳定性验算规范 JGJ231-2010JGJ300-2013GB50017-2003立杆计算长度公式h、h+2ka（1+2a）h钢管类型603.2mm603.2mm603.2mm支架高度8m8m8m纵横距步距1.21.21.5m1.21.21.5m1.21.21.5m立杆顶伸出长度a0.6m0.6m0.6m 斜杆布置支架四周、顶部、底部支架四周、顶部、底部支架四周、顶部、底部立杆轴力10kN10kN10kN稳定系数0.5120.304最小屈曲系数16.011钢管截面积571mm2571mm2571mm2最大承载力87.71kN52.08kN40.03kN从表7立杆最

9、大承载力结果知，参照不同规范验算立杆承载力相差较大：87.71-40.03=47.68kN。四、稳定性验算结果比较根据表3中稳定性结果，对比扣件式脚手架设计的3种方法，用建筑施工临时支撑结构技术规范JGJ300-2013验算的立杆承载力最大，用有限元建模分析的立杆承载力最小。根据表5中稳定性结果，对比碗扣式脚手架设计的3中方法，用建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ166-2008验算的立杆承载力最大，用有限元建模分析的立杆应力值最小。根据表7中稳定性结果，对比承插型盘扣式脚手架设计的3中方法，用建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程JGJ231-2010验算的立杆承载力最大，用有限元

10、建模分析的立杆承载力最小。五、结论对1.2m厚钢筋混凝土板满堂支架，依据上述规范分别计算，最大承载力不同，是由于稳定系数屈曲系数和计算方式不同。各规范间不矛盾，其适用范围略有不同。（1）依据钢结构设计规范（GB50017-2003），用midas验算三种类型支架的承载力最小，相对安全储备最大。宜尽量使用该软件验算。（2）不使用软件计算时，对于扣件式钢管支架宜选用建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2011，对于碗扣式脚手架和承插型盘口钢管支架宜选择建筑施工临时支撑结构技术规范JGJ300-2013。（3）侧重于经济角度考虑时，对于扣件式满堂钢管支架设计宜选用建筑施工临时支撑结构技

11、术规范JGJ300-2013，对于碗扣式满堂钢管脚手架宜选用建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ166-2008，对于承插型盘扣式满堂钢管脚手架宜选用建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程JGJ231-2支架设计（个人）经验总结分享1、关于规范适用范围总结：本文介绍的三种脚手架对应规范及建筑施工临时支撑结构技术规范都是建设部出版，工程无特殊规定的情况下都能用，如铁道部和交通部有其他规定外都可采用，铁道部和交通部出的相关规范有指明参照什么规范的，按指明的；3、关于荷载组合及施工荷载取值总结：建建筑施工脚手架安全技术统一标准筑施工脚手架安全技术统一标准GB51210-2016GB51210

12、-2016和建筑施工和建筑施工临时支撑结构技术规范临时支撑结构技术规范3、关于荷载组合及施工荷载取值总结：建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008：可变荷载标准值应符合下列规定：1 施工人员及设备荷载标准值（Q1k），当计算模板和直接支承模板的小梁时，均布活荷载可取2.5kN/m2，再用集中荷载2.5kN进行验算，比较两者所得的弯矩值取其大值；当计算直接支承小梁的主梁时，均布活荷载标准值可取1.5kN/m2；当计算支架立柱及其他支承结构构件时，均布活荷载标准值可取1.0kN/m2。注：1 对大型浇筑设备，如上料平台、混凝土输送泵等按实际情况计算；采用布料机上料进行浇筑混凝土时，活荷载标准

13、值取4kN/m2。2 混凝土堆积高度超过100mm以上者按实际高度计算。3 模板单块宽度小于150mm时，集中荷载可分布于相邻的2块板面上。砼结构工程施工规范GB50666-2011附录:A.0.5:施工人员及施工设备产生的荷载（Q1）的标准值，可按实际情况计算，且不应小于2.5kN/m2。条文说明：本条规定在计算模板、小楞、支承小楞构件和支架立杆时采用相同的荷载取值2.5 kN/m2。3、关于荷载组合及施工荷载取值总结：架体抗倾覆验算：砼结构工程施工规范GB50666-2011:4.3.11 支架应按混凝土浇筑前和混凝土浇筑时两种工况进行抗倾覆验算。支架的抗倾覆验算应满足下式要求：0M0Mr

14、 （4.3.11）式中：M0支架的倾覆力矩设计值，按荷载基本纵使计算，其中永久荷载的分项系数取1.35，可变荷载的分项系数取1.4；Mr支架的抗倾覆力矩设计值，按荷载基本组合计算，其中永久荷载的分项系数取0.9，可变荷载的分项系数取0。附录A.0.7泵送砼或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载的标准值，可取计算工况下竖向永久荷载标准值的2%，并应作用在模板支架上端水平方向。建筑施工临时支撑结构技术规范JGJ300-2013：4.5.2 符合下列情况之一时，可不进行支撑结构的抗倾覆验算：1 支撑结构与既有结构有可靠连接时；2 支撑结构高度(H)小于或等于支撑结构横向宽度B的3倍时。说明：按建筑施工

15、临时支撑结构技术规范JGJ300-2013进行抗倾覆计算时，没有考虑泵送砼或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载。风荷载一般不就行计算。3、关于荷载组合及施工荷载取值总结：目前有：许用应力法和极限状态法两种，对应临时支撑结构都是选择后者，针对常用木方及模板应力取值依据的选择，有部门规定的按规定，没有规定的按建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008；对应目前临时设施还大量使用的Q235钢材应力取值原则：一般情况下按钢结构设计规范取值对应钢材常用的钢管及型钢等（轴向应力）抗拉、抗压、抗弯取205MPa，抗剪取120MPa，以前看见一些方案采用的是容许应力法及柱轴向应力取成140MPa、弯曲应力

16、145MPa，剪切应力85MPa其实是不对的，他们大多参照的公路桥涵钢结构及木结构设计规范和铁路桥梁设计规范，而此规范目前以作废且只使用与桥梁工程设计而不是用于临时支撑结构，如果容许应力取值太小了会大大增加钢材用量增加成本。3、关于荷载组合及施工荷载取值总结：现行的规范中，既有综合系数法，也有分项系数法(极限状态法)。贝雷梁本来是军用物资，其主要技术数据来自装配式公路钢桥多用途使用手册，采用的规范是公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ-025-86，该规范采用的综合系数法，也叫容许应力法。现在许多施工手册有关贝雷梁的数据都来自于这本书。对贝雷梁设计时，我们直接或间接地引用了装配式公路钢桥多用途

17、使用手册中推荐的数据，其实不一定正确的。该手册采用当时现行的公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ-025-86是很正常的，这个规范不修订，则手册也不会修订。而钢结构设计规范（GB50017-2003）等规范，采用的分项系数法。该规范中材料抗力叫材料设计强度，不叫容许应力。和容许应力比起来，采用分项系数法，强度设计值增加了许多。比如Q345（16Mn钢）在86年规范中，抗弯容许应力为210MPa，其在钢结构设计规范中的设计强度取值为250-310MPa。如果我们采用分项系数法计算，则永久作用和可变作用都有不同的分项系数，都要分别去乘。与此同时，材料的抗力则要采用设计强度，要比相应的容许应力大许多

18、才是,16Mn就是Q345分类，极限状态法设计时用Q345的强度设计值是对的3、关于荷载组合及施工荷载取值总结：脚手架安全等级和结构重要性系数：大多人设计时为考虑脚手架安全等级和结构重要细数，这样做是不对的，是违法规范要求的，根据建筑施工脚手架安全技术统一标准GB51210-2016：3.2.1 脚手架结构设计应根据脚手架种类、搭设高度和荷载采用不同的安全等级。脚手架安全等级的划分应符合表3.2.1的规定。3.2.3 脚手架结构重要性系数，应按表3.2.3的规定取值。3、关于荷载组合及施工荷载取值总结：4、关于立杆稳定性计算总结：1、对于满堂脚手架应按相应规范计算，但是现在规范对于大多数支架高

19、度在16m以下的是保守的，尤其是扣件式脚手架规范，作为方案编制人员要清楚认识这一点，我们可以从规范计算的计算长度和欧拉公式中立杆长度对比知道；2、采用脚手架规范计算的立杆稳定性结果随脚手架高度变化基本保守不便，在一定高范围内脚手架高度越高不等于危险性就越大，而采用三维软件建模模拟的稳定性是随着支架高度变高而降低的，能真实反映架体稳定情况，但是目前软件都是以屈曲分析来计算立杆承载能力的，而目前取安全系数都参照桥梁设计规范，但与规范计算结果比较非常保守，安全储备过大 存在很大部分材料未发挥作用而浪费，不建议使用有限元分析；3、采用有限元分析立杆稳定性易出现误区，尤其是软件初学者往往通过查看立杆应力

20、图中相应值与材料设计标准值直接比较，这是打错，我们可以采用脚手架规范或者（桥梁工程的大钢管）欧拉公式计算结果与有限元软件应力图结果对比，相差几倍。采用有限元对结构进行分析建议适用部位：非受压件如贝雷梁、型钢梁、方木、抱箍、桁架、水化热等计算结果非常准确，对应受压构件可以通过有限元分析得出的轴向力通过脚手架规范或欧拉公式计算程序进行计算，这样更可靠。下面对以上3点举例分析4、关于压杆稳定性计算总结：简要进行介绍压杆稳定理论介绍最好的是建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ166-2008（已作废），大家可以去看看该规范总则第1.0.3条及对应后面说明，主要说了规范将空间模型转化为平面模型计算

21、，且为几何不变体系，横杆与立杆连接为铰接。受压构件长细比：支架立柱及桁架，不要大于150，拉条、缀条、斜支撑等联系构件不应大于200；受拉构件长细比：钢构件不应大于350，木构件不应大于250.以上红色字体主要针对非脚手架构件，目前桥梁工程中大钢管支架中的横撑和斜撑都是采用以上原则，只有满桌子满足长细比的构造要求，不进行力学分析，而往往一些方案设计人员这方便知识不够或者忽略了，在横撑和斜撑设置上凭感觉设，在计算书中找不到相关长细比计算，这是大忌。欧拉公式验算承载能力时是以上下横杆（撑）间距（步高）为立杆受压计算长度，目前大钢管结构设计方案也是这样做的。4、关于压杆稳定性计算总结：欧拉公式B介绍

22、4、关于压杆稳定性计算总结：失稳实例介绍4、关于压杆稳定性计算总结：有限元软件分析支架随高度变化，立杆承载力变化情况5、工程实体支架案例该项目采用了大跨度钢管支撑柱+贝雷梁，每孔布置10根钢管，按照如图做成两端铰接，每根钢管可承载350t，10根共计3500t，而每孔箱梁870t，加上模板不足1200t，安全储备系数2.91，用6根就够了，浪费了4根；若在钢管支撑柱中间设置一道约束用4根就够了，浪费6根。5、工程实体支架案例：某工程边跨支架方案图5、工程实体支架案例：某工程边跨支架方案优化后图变为此依靠架后大大减少了材料用量节约变为此依靠架后大大减少了材料用量节约 成本成本5、工程实体支架案例

23、：实体工程照片5、工程实体支架案例：实体工程照片此图片中要注意：方案中验算时是将钢管看着两端铰接，意思此图片中要注意：方案中验算时是将钢管看着两端铰接，意思是上端也是铰接而不是自由，横梁与钢管及贝雷梁与横梁必须是上端也是铰接而不是自由，横梁与钢管及贝雷梁与横梁必须设置约束措施，不然就上部只能视为自由端，立杆承载力将降设置约束措施，不然就上部只能视为自由端，立杆承载力将降低低4 4倍倍。5、工程实体支架案例：实体工程照片贝雷片使用超过一倍，造成成本浪费贝雷片使用超过一倍，造成成本浪费5、工程实体支架案例：实体工程照片大钢管布置密如林，不设斜撑和横撑达不到几何不变体系，布大钢管布置密如林，不设斜撑

24、和横撑达不到几何不变体系，布置再多也没有用，自身都不稳定更别说承载上部荷载了置再多也没有用，自身都不稳定更别说承载上部荷载了5、工程实体支架案例：实体工程照片自由端过长，贝雷片是销接结构，属于铰接、有转角，做支撑自由端过长，贝雷片是销接结构，属于铰接、有转角，做支撑不能保证上下同心受压，弯曲后容易失稳。不能保证上下同心受压，弯曲后容易失稳。6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：跨路斜腿门式支撑架跨路斜腿门式支撑架(简称鹰架简称鹰架)：节省临时基础费用，用下方：节省临时基础费用，用下方通车部位。

25、通车部位。6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：6、支架创意及艺术设计实例：谢落块6、支架创意及艺术设计实例：谢落块6、支架创意及艺术设计实例：谢落块6、支架创意及艺术设计实例：谢落块机床调节垫铁作为支架谢落块，淘宝可购买，使用方便。机床调节垫铁作为支架谢落块，淘宝可购买，使用方便。7、分割法在方案设计中的应用7、分割法在方案设计中的应用7、分割法在方案设计中的应用7、分割法在方案设计中的应用7、分割法在方案设计中的应用7、斜杆与墩柱连接

26、方式7、支架的应用范围和重要性支架作为桥梁施工常用措施，运用范围广，常见于现浇箱梁施工、挂篮零号块、边跨现浇段、塔柱横梁、钢箱梁滑移轨道、栈桥、钻孔平台等部位；用于房屋及钢结构等工程涉及的部位。支架作为常用结构，其结构安全尤为重要，每年因为支架垮塌造成的群死群伤事件屡见不鲜，做好支架的设计和施工质量管控工作是桥梁技术人员必须掌握的基本技能；支架结构形式多样，每种结构形式需要考虑的计算细节不同，把握支架结构选型、强度刚度分析、稳定性分析、细节计算分析是保障支架设计安全的重要因素，缺一不可；支架的优化设计对项目的施工成本是至关重要的因素，自上而下设计，采用标准化的工艺、材料、可周转使用是确保经济性

27、的重要手段。8、支架设计需考虑的因素9、施工方案设计常用软件推荐本表为个人常用总结，可满足施工单位所有涉及临时结构设计及分析，减少人工手算量，减少减少错误率释放大脑，将计算交给软件，更多精力用在方案对比上，找出最佳结构。序号现场管理用途施工单位主要用途1EdrawProject横道图进度计划软件可以与BIM5D联合应用，用于BIM进度控制系统2斑马梦龙网络计划软件网络进度计划软件最常用软件：施工管理、投标3广联达BIM施工现场布置软件工程各阶段施工平面布置图绘制软件三维可视化建模、快速、简便、直观可与BIM5D软件联合进行现场管理4施工计算常用软件用途作业及特点5理正（结构）系列软件结构设计分

28、析主要用于临时结构基础设计验算：主要对桩基、条基、梁场台座、钢筋混凝土构件（梁、板）进行设计，其他系列也可对挡墙进行设计6midascivil桥梁有限元分析软件主要用于工程施工临时支撑系统分析，对大型临时钢结构、构造复杂、受力复杂情况结构特别适用如：鹰架、贝雷梁、大钢管支撑架、挂篮系统、钢管支撑基坑支护系统、钢围堰、托架等，应用软件有：三维可视、实际受力接近也叫三维仿真模拟的优点9、施工方案设计常用软件推荐7midasFEA细部有限元分析软件比如用civil做一梁桥托架，能得到牛腿支座荷载的大小，但具体牛腿应力状态是什么样的，是不知道的，这是就得用midasFEA单独对牛腿建模分析利用civi

29、l结果的力施加在FEA牛腿模型上，进行进一步分析，检验牛腿承载能力及应力分布情况，作为牛腿加强的依据；施工构件中主要可以分析如：牛腿、牛腿下的钢筋混凝土、钢管支架各节点（Y、K型）、球型节点、卸落块、钢管柱脚柱帽等细部节点分析8建书安全软件脚手架、塔楼、临时用电设计软件主要对使用各类脚手架的支撑体系、防护架、木、铝模板进行设计。可出计算书，可直接出施工临时用电方案，对塔吊基坑进行设计对边坡稳定性进行验算导出计算书,在房建工程中使用范围大。9力学求解器二维力学分析软件（同济大学出版）主要用于手算时困难的情况，如：集中力布置不均匀，跨度多且不同，超静定结构等，可计算剪切力、弯矩、反力、位移变形量等

30、，对方案设计初学者较为适用10.个人小结1、临时支撑架设计计算存在的共性问题：1、是对整体结构缺乏工艺构思与设计经验；2、缺乏运用对支撑架荷载计算的相关规范的要求；3、对支撑架力学模型的建立掌握不好；4、缺乏对超静定结构计算技巧和方法。2、施工方案设计，要用数据说话！不能比胆量！冒险行为是犯罪！3、施工企业不是科研企业，不成熟的技术不要在工程中应用。4、所做的方案不一定是最优的！应达到我们所会的、适合现场条件的几个方案最优。这就达到目的了！就是尽责了10.个人小结5、习惯做方案时看看合同的工程量清单，对造价心中有底6、要懂技术，懂经济，干技术，不懂技术就要犯错误7、做工程师、项目总工，这样的专业管理，不懂工程技术，称为外行管理！就要精通，懂和精通还是有区别的；做好技术才能做好商务和索赔工作8、大安全靠技术，小安全靠管理；9、善于学习借鉴别人长处，随着网络时代高速发展，我们可以找大量类似资料学习借鉴，我们大多人会遇到在新项目新结构体系上没有经验，会有很多第一次，在没有经验的情况下：学习吸收创造应用