脚手架及模板结构受力计算
1. 工程概况
在我公司电力建设施工过程中，脚手架和模板是必须使用的重要设施，合理的脚手架可以为我们提供安全可靠、方便快捷的工作平台或作业通道。脚手架和模板的技术性比较复杂，它对施工人员的安全、工程质量、施工进度、工程成本以及周围建筑物和场地的影响非常大，为此编制脚手架及模板专项设计的计算和安全施工技术措施。本计算书所涉及的脚手架及模板结构受力计算，适合于我公司所有在建项目脚手架及模板支撑系统的搭拆。
2. 搭设脚手架的基本要求
2.1使用要求：要有适当的通行宽度、步架高度、离墙距离，能够满足施工人员操作、材料堆放和运输的性能要求。要考虑多层作业、交叉流水作业和多工种作业的要求，减少多次搭拆。
2.2安全要求：脚手架要有足够的强度、刚度和稳定性，满足荷载要求以及在气候条件的影响下不变形、不倾斜、不失稳。严把周转性材料的产品质量关、加强对材料的管理维修和保养工作。认真处理脚手架地基，严格控制使用荷载，满足一般构造要求，保证整体稳定并有足够的安全储备。
2.3方便要求：搭拆方便，搬移方便。
2.4经济要求：尽量节约材料，保证多次周转使用。
3. 脚手架的搭设和拆除顺序
3.1做好搭设的准备工作→放线→铺设垫板→按立杆间距排放底座→放置横向扫地杆→逐根树立立杆，随即与纵向扫地杆扣牢→安装第一步大横杆（与各立杆扣牢）→安装第一步小横杆→第二部大横杆→第二部小横杆→加设临时抛撑（上端与第二部大横杆扣牢），在装设两道联墙杆后方可拆除→第三、四部大横杆和小横杆→设置联墙杆→接立杆→加设剪刀撑→铺脚手板→绑护身栏杆和挡脚板→立挂安全网→检查挂牌使用→使用过程检查维护。
3.2拆除顺序：安全网→护身栏杆→挡脚板→脚手板→小横杆→大横杆→立杆→联墙杆→纵向支撑→……扫地杆。
4. 脚手架的结构计算
4.1垂直荷载作用下脚手架的结构计算
4.1.1垂直荷载包括
脚手架的自重（主要有脚手板、安全网和钢管骨架的自重）；
施工荷载（脚手架所承受的施工人员、手推车及有关建筑材料，如砖、灰浆及灰槽等堆放的重量）。可以考虑作用在大横杆上是集中荷载，立杆上是结点荷载。对脚手板来说还要考虑手推车车轮的局部集中荷载等因素。
均布荷载可按照如下数值选取：
直角扣件=13.2N/个
施工荷载=3.0kN/m2
脚手板自重=0.05m×5kN/ m3 =0.35 kN/ m2
塑料编制布安全网=0.0015～0.002 kN/ m2
脚手架的自重是由Φ48×3.5焊接钢管和扣件的自重组成：
钢管自重=38.4N/m
旋转扣件=14.6N/个
直角扣件=18.4N/个
4.1.2集中力作用下单肢立杆承载力
可按轴心受压杆稳定公式计算即
γ0N/ΨA≤f或γ0N≤fΨA
式中γ0——结构重要性系数，取γ0=0.9；
N——单肢杆所承受的轴压力；
f ——钢管的抗压强度，f=205 N/ mm2
A——Φ48×3.5钢管钢管的截面面积A =489 mm2
Ψ——稳定系数，由长细比在表1-1中查的，长细比λ=L0 /i(L0—受压杆的计算长度；i —Φ48×3.5钢管的回转半径i =15.78 mm)
4.1.3单排外脚手架算例
如图所示的五层办公楼采用单排外脚手架，步h=1.8m，外立杆到墙面的距离B=1.8m，立杆纵向间距L=1.8m，脚手架总高18m，共有10步脚手架，共铺设三层脚手板，同时有二层作业层进行施工，外侧满
解：立杆仅承受施工荷载、脚手板荷载、安全网荷载和脚手架自重，可采用上平面图中阴影面积范围内的荷载作为立杆承受的荷载。
①施工荷载
P1=B/2×L×q1×n1
式中 q1—施工荷载，q1 =3.0 kN/ m2；
n1—同时作业的层数，n1=2.0。
P1=1.8/2×1.8×3.0×2=9.72kN
②脚手板荷载
P2=B/2×L×q2×n2
式中 q2—脚手架荷载，q2=0.35 kN/ m2；
n2—脚手板铺设层数，n2=3.0。
P2=1.8/2×1.8×0.35×3=1.70kN
③安全网荷载
P3=h×L×q3×n3
式中 q3—安全网荷载，q3=0.002 N/ m2；
n3—安全网铺设层数，n3=10。
P3=1.8×1.8×0.002×10=0.065kN
④脚手架自重
P4= n4 [q4（h+L+B/2）+Q]
式中 q4 —每米Φ48钢管38.4N/m2；
n4—脚手架步数=10。
Q —扣件重量、按二个直角扣件计算=26N。
P4=10[38.4（1.8+1.8+1.8/2）+26]/1000=1.99kN
底层立杆所承受的轴心压力
N= γG（P2+ P3+ P4）+ γQ×P1
式中 r G——永久荷载分项系数γG =1.2；
r Q——可变荷载分项系数γQ =1.4。
N=1.2×（1.70+0.065+1.99）+1.4×9.72=18.12 kN
单肢杆件的计算长度为一步架高L0=1.8m，
长细比λ= L0/i=1800/16=112.5，查表1-1得稳定系数Ψ=0.478，
钢管面积A=489 mm2，代如计算公式
γ0 N/（ΨA）=16310/（0.478×489）=69.8N/ mm2＜f=205 N/ mm2所以此脚手架是安全的，并有较大的余量。
对底层立杆所承担轴力的产生原因分析见下表：
施工作业层和施工荷载。安全网荷载所占的比重甚少计算时可以略去。
4.1.4双排外脚手架算例
如图所示双排外脚手架，步距h=1.8m，立杆纵距L=1.8m，排距B=1.2m，小横杆挑出b=0.2m，连墙杆间距L0 =3.6m（2步架），铺设四层脚手板，二层作业层脚手架高度54m，共计30步，下半段20步为双立杆，上半段10步为单立杆。
解：（1）双立杆承载力验算：由于内力杆所承受的荷载较外立杆大（多出一个小横杆挑出部分），所以验算低层内力杆的受压承载力，按图示阴影面积计算。
