扣件式钢管脚手架各杆件受力分析及承载力影响

扣件式钢管脚手架各杆件受力分析及承载力影响

作者：侯颖波 杨志勇 李纯清

来源：《装饰装修天地》2017年第14期

摘 要：扣件式钢管脚手架作为现代工程施工中最常用的工具之一，主要由一些不同的杆件构成。本文选取大横杆、小横杆、剪刀撑、连墙杆、立杆、扫地杆、垫块垫板以及架体基础对脚手架的受力进行分析，并总结了影响其承载力的6点因素，以期根据脚手架的原理和《规范》要求，提升脚手架的安全性和稳定性，保障施工进度和安全。 关键词：扣件式钢管脚手架；受力分析；承载力影响 1 扣件式钢管脚手架各杆件受力分析

扣件式钢管脚手架最主要的杆件有8个，其构成示意图如图1所示，其具体的受力分析如下所示： 1.1 小横杆

作为扣件式钢管脚手架横向框架中最重要的杆件，小横杆承担着脚手架的所有垂直负荷。在建筑学对扣件式钢管脚手架进行设计和计算时，通常都是将其按照伸简支梁结构来进行计算，因此在项目应用中通常过考虑到其在收到压力条件下，会产生挠度的影响。《规范》中有对此有清晰的说明，为了避免小横杆滑脱，其伸出长度要在10厘米以上。除此之外，对扣件式钢管脚手架而言，其受力系统属于偏心受压，小横杆利用和立杆之间的衔接部分——直角扣件来传力，因此，想要提升脚手架的牢固性，每个小横杆在同步内或同跨内都要保证两端牢牢扣紧。对脚手架而言，横向失稳是其最主要的破坏方式，因此，小横杆作为其横向结构中最关键的一个组成部分，发挥着极其重要的职能。而小横杆不仅可以减少立杆的长度，还能够有效防止内外立杆发生侧向的变形。 1.2 大横杆

从图1可以看出，扣件式脚手架整体是一个具有高度、宽度和厚度的立体结构，且厚度要远远小于宽度和高度，而仅仅依靠横向结构很难去保证脚手架的稳定性。《规范》中要求大横杆必须要安装在立杆的内侧，这样在脚手架产生受力之时，内部和外部的立杆由于偏心矩的原理会发生对称变形，同时与小横杆发生联合作用，使得这种变形彼此抵消，这样就提升了整个外架结构的稳定性。通常大横杆都按照三跨连续梁来进行计算，并且其长度要超过三跨，即长度在6米到6.5米之间。

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1.3 剪刀撑

从图1可以看出，扣件式钢管脚手架整体是一种方格形状的构架，立杆、大横杆和小横杆是其主体部分，彼此通过扣件进行连接，但这种连接只能算得上是半刚性半铰结结构，稳定性不够，会产生纵向变形。这个时候就需要剪刀撑，也被称为“十字称”，它的主要原理是利用三角形的稳定性，与立杆和大横杆之间组成大大小小的三角形，进而提升整体架构的稳定性与牢固性。《规范》中有说明，要安装在立杆和大横杆的外侧，且和立杆的第一个交点（从下往上计算）距地面的高度要在50厘米以内，这样能够有效防止底部位移。 1.4 连墙杆

连墙杆是把扣件式脚手架所受到的风荷载以及其他水平方向上的荷载传递给主体架构的约束节点，它能够防止整体架构发生纵向的变形。除外以外，它还能够充当整体结构的中间约束，能够有效降低立杆的长度，提升整体承载负荷和牢固性，其作用和地位非常关键。因此除了要根据《规范》的要求安装好连墙杆之外，还要对其材质加以严格的控制。连墙杆不仅会受到拉力和压力，还会受到附着点自身的扭力，并且会发生附加弯矩，因此其安装位置必须在主节点。 1.5 立杆

立杆作为扣件式钢管脚手架纵向的支柱杆件，负责整体框架的纵向受力和传力。由于其在纵向上的关键作用，必须要禁止一切能够破坏其受力面积和传力性能的不良行为，比如在钢管上打孔，这是《规范》中明令禁止的。立杆在整体架构的受力中一直属于偏心受压，一直会受偏心力矩的影响，因此《规范》中有如下规定，在设置立杆时，要不定时的对其校正垂直度。 1.6 扫地杆

上文提到，扣件式钢管脚手架整体属于偏心受压，因此需要在纵横两个方向设置扫地杆，其目的避免立杆在受到偏心力矩或水平力的影响时，底部产生位移，另一个目的在于减少主体架构产生的沉降而导致发生倾斜。而纵向和横向扫地杆可以有效对架构的低端加以固定。《规范》中对横向扫地杆有如下说明，其高度要在地面之上20厘米，并在其上方位置设置纵向扫地杆。

1.7 垫块和垫板

在扣件式钢管脚手架的哥哥干建忠，立杆作为纵向最主要的受力和传力杆件，属于点荷载，牢固性不高，因此通常会在其底端放上垫块立杆是受力杆件，也是传力杆件，所以在立杆底部必须设置垫块和垫板，这样就使得底部的支撑形成面荷载，使得地面受力面积大大增加，也就提升了立杆的整体受力负荷。《规范》中有如下说明，当使用砼垫块时，要根据整体架构的负荷来决定其尺寸。当整体架构高度在25米以内时，应当在其下面放置5厘米的木板。当整体架构超过25米时，要对其基础加以专门的设计。

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1.8 架体基础

在实际施工中，地基通常会受到自然条件的较大，这时候就需要对整体架构的地面加以砼硬化，具体砼化的厚度要按照具体的土质状况来实施浇筑；在距整体架构基础20厘米位置要有尺寸适中的排水沟，并在其外侧设有砼路面。上述措施的目的都在于避免架构基础因雨水长时间浸泡而产生沉降。

2 扣件式钢管脚手架承载力影响因素

目前，扣件式钢管脚手架已经应用于大量的建筑工程中，其承载力受到多方面因素的影响，具体可以归纳为如下几点：

（1）对扣件式钢管脚手架的稳定性而言，通常整体明显低于局部，因此脚手架在发生失稳时，大部分是整体失稳。

（2）从扣件式钢管脚手架的刚度来说，横向要远远小于纵向，因此大部分情况下会发生横向失稳。

（3）连墙杆是影响脚手架承载力的一个重要因素，它可以有效的提升整体架构的横向稳固性。

（4）步距与脚手架的承载力成反比，因此，在项目施工中，应当根据《 规范》中表6.1.1-1和6.1.1-2所规定的尺寸来搭设脚手架，不能随意的增加步距。

（5）扣件在整体脚手架中的主要作用是固定杆件和传力，是影响脚手架承载力的另一个重要因素，因此要根据《规范》的说明，拧紧扣件的螺栓，拧紧力矩保持在40N·m到50N·m之间，不能超过60N·m，否则容易造成扣件和螺栓的损坏。

（6）扫地杆也是脚手架承载力的一个重要影响因素。扫地杆是整体架构基础的重要组成部分，必须根据《规范》的规定增加扫地杆，否则容易产生沉降而导致脚手架失稳。 3 结语

只有掌握每个杆件的原理和作用，并根据《规范》的要求做好相应防范措施，才能最大程度的提升脚手架的稳定性，确保施工人员的人身安全。 参考文献：

[1] 何夕平，齐华伟，邵传林.满堂扣件式钢管脚手架不同步距承载力影响分析[J].安徽建筑大学学报，2015（4）：11～16.

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[2] 杨青雄.实测缺陷对扣件式钢管脚手架结构极限承载力的影响分析[D].长安大学，2014.