腳手架結(jié)構(gòu)模板支撐架的構(gòu)造和設(shè)計

采用腳手架桿配件搭設(shè)模板支撐架是常用的施工方法之一。此類模板支撐架（主要是梁板模板支撐架）承受的荷載作用既不同于，又顯著大于相應(yīng)的腳手架，必須加強構(gòu)造和按腳手架結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和計算，以滿足施工要求和確保使用安全。

本節(jié)主要介紹采用腳手架桿配件搭設(shè)的、按腳手架結(jié)構(gòu)計算的模板支撐架。

5-3-1腳手架結(jié)構(gòu)模板支撐架的類別和一般構(gòu)造
5-3-1-1腳手架結(jié)構(gòu)模板支撐架的類別和構(gòu)造要求
1．類別

用腳手架材料可以搭設(shè)各類模板支撐架，包括梁模、板模、梁板模和箱基模等，并大量用于梁板模板的支架中。在板模和梁板模支架中，支撐高度＞4.0m者，稱為“高支撐架”，有早拆要求及其裝置者，稱為“早撐模板體系支撐架”。

扣件式、碗扣式和門式鋼管腳手架材料均可用于構(gòu)造模板支撐架，并各具特點。按其構(gòu)造情況可作以下分類：

（1）按構(gòu)造類型劃分

1）支柱式支撐架（支柱承載的構(gòu)架）；

2）片（排架）式支撐架（由一排有水平拉桿聯(lián)結(jié)的支柱形成的構(gòu)架）；

3）雙排支撐架（兩排立桿形成的支撐架）；

4）空間框架式支撐架（多排或滿堂設(shè)置的空間構(gòu)架）。

（2）按桿系結(jié)構(gòu)體系劃分

1）幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)支撐架（桿件長細比符合桁架規(guī)定、豎平面斜桿設(shè)置不小于均占兩個方向構(gòu)架框格的1/2的構(gòu)架）；

2）非幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)支撐架（符合腳手架構(gòu)架規(guī)定，但有豎平面斜桿設(shè)置的框格低于其總數(shù)1/2的構(gòu)架）。

（3）按支柱類型劃分

1）單立桿支撐架；

2）雙立桿支撐架；

3）格構(gòu)柱群支撐架（由格構(gòu)柱群體形成的支撐架）；

4）混合支柱支撐架（混用單立桿、雙立桿、格構(gòu)柱的支撐架）。

（4）按水平構(gòu)架情況劃分

1）水平構(gòu)造層不設(shè)或少量設(shè)置斜桿或剪力撐的支撐架；

2）有1或數(shù)道水平加強層設(shè)置的支撐架，又可分為：

a．板式水平加強層（每道僅為單層設(shè)置，斜桿設(shè)置≥1/3水平框格）；

b．桁架式水平加強層（每道為雙層，并有豎向斜桿設(shè)置）。

此外，單雙排支撐架還有設(shè)附墻拉結(jié)（或斜撐）與不設(shè)之分，后者的支撐高度不宜大于4m。支撐架的所受荷載一般為豎向荷載，但箱基模板（墻板模板）支撐架則同時受豎向和水平荷載作用。

2．設(shè)置要求

支撐架的設(shè)置應(yīng)滿足可靠承受模板荷載、確保沉降、變形、位移均符合規(guī)定、絕對避免出現(xiàn)坍塌和垮架的要求，并應(yīng)特別注意確保以下三點：

（1）承力點應(yīng)設(shè)在支柱或靠近支柱處，避免水平桿跨中受力；

（2）充分考慮施工中可能出現(xiàn)的最大荷載作用，并確保其仍有2倍的安全系數(shù)；

（3）支柱的基底絕對可靠，不得發(fā)生嚴重沉降變形。

3．構(gòu)造的一般要求

（1）梁模板支撐架的構(gòu)造型式

梁模板支撐架的常見構(gòu)造形式有以下5種（圖5-94）：

1）由勁性支柱（如4根立桿的“格構(gòu)柱”、雙立桿的“梯形柱”和“粗管柱”等）加多層水平拉桿和剪力撐構(gòu)成的“支柱式結(jié)構(gòu)”，其支撐（架）高度超過4m時，應(yīng)視需要加設(shè)側(cè)向（出平面）斜撐（即“拋撐”）；

2）由密設(shè)（取較小的立桿縱距）的單立桿與水平桿、斜桿或剪刀撐構(gòu)成的單排（片式）構(gòu)架，支架高度不宜超過4m，并視需要設(shè)置側(cè)向斜撐；

3）由單列多層門架與相應(yīng)的水平架、交叉支撐、縱向掃地桿、封口桿（設(shè)于首層門架底部的橫向掃地桿）和縱向水平加強桿構(gòu)成的單列門式支撐架，其構(gòu)造相近于雙排立桿支架。在需要時加設(shè)外側(cè)長剪刀撐；

4）由相互交錯或交錯重疊布置的雙列多層門架與相應(yīng)交叉拉桿和以扣件連接的縱向水平桿、掃地桿、封口桿組成的雙列重疊門式支撐架，其構(gòu)造相近于四排立桿支架。在需要時加設(shè)外側(cè)長剪刀撐；

5）采用單立桿或雙立桿的雙排模板支架。

圖5-94梁模板支撐架構(gòu)造形式

1）勁性支柱構(gòu)造；2）密設(shè)單立桿排架構(gòu)造；3）單列門架構(gòu)造；

4）交錯重疊雙列門架構(gòu)造；5）雙排支架構(gòu)造

1-側(cè)向支撐；2-掃地桿；3-封口桿；4-交錯間隔布置門架；

5-交錯重疊布置門架；6-門架上部加強桿；7-門架頂面加強桿

3）～5）三種形式支架的高度一般不宜大于10m，否則應(yīng)考慮采取擴座（即加寬底部構(gòu)造，以加強其整體穩(wěn)定性）措施。當(dāng)支架邊側(cè)有相距較近（例如≤2.0m）的墻體結(jié)構(gòu)可供設(shè)置附墻拉結(jié)時，支架高度可以超過10m。

（2）梁板模板支撐架的構(gòu)造形式

梁板模板支撐架是梁模板支撐架和（樓）板模板支撐架的組合，構(gòu)成整體空間框架（圖5-95）。當(dāng)樓板梁（框架梁、肋梁、井字梁）的截面和梁間距較大時，需要梁下支撐立桿的間距顯著小于板下支撐立桿的間距，即需要采用支架立桿的變距布置；當(dāng)樓板梁的截面和梁間距較小時，則�？刹捎弥Ъ芰�桿的等距布置。而采用等距布置，但即使不同的立桿（單立桿、雙立桿、組合立桿）時，也能適應(yīng)梁和板的荷載相差較大的情況。

圖5-95梁板模板支撐架構(gòu)造形式

A-幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)；a-非幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)；B-有水平加強層；m-變桿距；n-變步距

高度≤4m者，稱為“普通梁板模板支撐架”，高度＞4m者，稱為“梁板模板高支撐架”，高支撐架需要相應(yīng)縮小構(gòu)架的柱距（立桿縱距、橫距）、步距（水平桿豎向間距）和增加斜桿、剪刀撐的設(shè)置，當(dāng)高度超過10m時，還應(yīng)視需要設(shè)置一到數(shù)層水平加強層構(gòu)造。

梁板模板支撐架，采用整體空間框架結(jié)構(gòu)時的構(gòu)造形式，按4種構(gòu)架因素組合，可形成表5-82所示的14種。

空間框架結(jié)構(gòu)支架的構(gòu)造因素和構(gòu)造形式表5-82

支架構(gòu)造因素
代號
支架構(gòu)造形式

1．幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)
A
①ABMN；⑧abmn；

2．非幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)
a
②ABMn；⑨abmN；

3．有水平加強構(gòu)造層
B
③ABmn；⑩abMN；

4．無水平加強構(gòu)造層
b
④Abmn；⑪BMN；

5．立桿等距（雙向或單向）
M
⑤AbMN；⑫aBMn；

6．立桿不等距（雙向或單向）
m

⑬aBmn；

⑦AbMn；

7．水平桿等步距（各層）
N
⑥BAbmN；

8．水平桿變步距（各層）
n

 

⑭原表有移動，看不清。

（3）梁模板、梁板模板支撐架構(gòu)造的一般要求

梁和梁板模板支撐架的構(gòu)造參數(shù)需經(jīng)驗算確定，其初選參數(shù)應(yīng)符合表5-83和表5-84的構(gòu)造要求。

梁模板支撐架構(gòu)造的一般要求表5-83

構(gòu)造形式
構(gòu)造的一般要求

勁性支柱構(gòu)造
①勁性支柱（雙立桿或格構(gòu)柱）的寬度b1宜≤梁寬b＋300mm；

②勁性支柱的縱距l(xiāng)a和水平桿的步距h宜不大于1.2m（雙立桿）或1.5m（格構(gòu)柱）；

③掃地桿距樓地面的高度h0宜≤300mm；

④直接承受荷載的立桿及其頂托（座）伸出頂水平桿之上的自由高度（至托座板面）h1宜≤400mm；

⑤剪刀撐應(yīng)滿高設(shè)置，視需要設(shè)置頂部第2道水平桿；

⑥支架高度不宜＞6m。當(dāng)架高H≥4m時，應(yīng)設(shè)置側(cè)向斜撐；

⑦所有桿件（立桿、水平桿、斜桿）之間相接處均應(yīng)用扣件連接緊固（擰緊扭力矩為40～60N·m）

密設(shè)單立桿排架
⑧立桿不宜采用避厚＜3.5mm的薄壁鋼管；

⑨支架高度應(yīng)≤4m；

⑩必須設(shè)置側(cè)向斜撐，斜角α＝45°～60°，支點高度應(yīng)位于＞3/5H處；

11立桿間距≤1.0m；

12水平桿步距宜≤1.0m；

13剪刀撐滿高設(shè)置。其他同③④⑦

單列門架構(gòu)造
14梁模板荷載宜直接作用于門架立桿上或立桿與加強桿之間。當(dāng)梁模板荷載居于門架中部時，應(yīng)采取增設(shè)門架上部加強桿或托梁件（將跨中荷載傳于立桿上），嚴禁門架單側(cè)支柱受力；

15除兩側(cè)均交叉支撐和每層滿設(shè)水平架外，首層門架設(shè)掃地桿（縱向）和封口桿（橫向），各層門架立桿對接處均設(shè)水平加強桿；

16在頂層門架上部加設(shè)一道雙向水平加強桿（類似掃地桿和封口桿）；

17外側(cè)滿設(shè)剪刀撐

交錯重疊雙列門架構(gòu)造
18兩列門架橫向交錯（使梁的荷載落于雙列門架所形成的內(nèi)立桿之間）和縱向間距（相鄰門架間距為0.5la）或重疊（門架排距為la）；

19交叉支撐滿設(shè)；

20水平加強桿設(shè)于門架兩邊側(cè)立桿和中部門架橫梁之上；

21長剪刀撐視需要設(shè)置

單（雙）立桿雙排支架
22立桿橫距l(xiāng)b≤11.0m；

23立桿縱距l(xiāng)a≤1.5m；

24支架高度不宜＞8m，當(dāng)架高≥6m時，應(yīng)設(shè)側(cè)向斜撐。其他同③④⑤⑦

 

梁板模板支撐架構(gòu)造的一般要求表5-84

序次
構(gòu)造要求事項
幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)
非幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)

支架高度

≤4m
＞4m
≤4m
＞4m

1
設(shè)斜桿（含剪刀撐）的框格占構(gòu)架框格總數(shù)的比例
≥1/2
＜1/2

2
掃地桿
雙向滿設(shè)
雙向滿設(shè)

3
立桿桿距l(xiāng)a、lb
≤1.5m
≤1.2m
≤1.2m
≤1.0m

4
水平桿步距h
≤1.5m
≤1.2m
≤1.2m
≤1.0m

5
水平加強層設(shè)置
不設(shè)
頂部、底部和變步距處等
不設(shè)
頂部、底部和變步距處等

6
水平加強層間距
-
6～8m
-
6～8m

 

注：1．水平加強層的作用為加強支架整體剛度和分布不均勻的集中荷載，其下的豎向斜桿一般只設(shè)于周邊；

2．非幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)的剪刀撐和斜桿設(shè)置不低于相應(yīng)腳手架的構(gòu)造規(guī)定；

3．依承載需要和計算結(jié)果決定是否采用變桿距和變步距。

5-3-1-2腳手架結(jié)構(gòu)模板支撐架的一般構(gòu)造
1．使用碗扣架材料搭設(shè)的模板支撐架

用碗扣式腳手架系列構(gòu)件可以組裝各種類型的支撐架。其一般組架結(jié)構(gòu)見圖5-96，由立桿墊座（或立桿可調(diào)座）、立桿、頂桿、可調(diào)托撐以及橫桿和斜桿（或斜撐、剪刀撐）等組成。使用不同長度的橫桿可組成不同立桿間距的支撐架。當(dāng)所需要的立桿間距與標(biāo)準(zhǔn)橫桿長度（或現(xiàn)有橫桿長度）不符時，可采用兩組或多組組架交叉疊合布置，橫桿錯層連接（圖5-97）。

圖5-96支撐架結(jié)構(gòu)

圖5-97支撐架交叉布置

對于樓板等荷載較小，但支撐面積較大的模板支架，一般不必把所有立桿連成整體，可分成幾個獨立支架，只要高寬（以窄邊計）比小于3：1即可，但至少應(yīng)有兩跨（即三根立桿）連成一整體。對一些重載支撐架或支撐高度較高（大于10m）的支撐架，則需把所有立桿連成一整體，并根據(jù)具體情況適當(dāng)加設(shè)斜撐、橫托撐或擴大底部架（圖5-98）。

圖5-98重載支撐架構(gòu)造

可調(diào)橫托撐可用作側(cè)向支撐（圖5-99），應(yīng)與橫桿相對，并兩側(cè)對稱設(shè)置。

圖5-99橫托撐設(shè)置構(gòu)造

位于支架外側(cè)面的斜桿可設(shè)于節(jié)點處。但支架中間立桿節(jié)點處的碗扣中因已有橫桿裝入，可裝于立桿的其他碗扣接頭中（見圖5-98中的2、4跨斜桿）或采用扣件式鋼管桿件。

支架高度≤4m的普通模板支撐架的一般構(gòu)造示于圖5-100中。

圖5-100以板為主的布置方式

碗扣架由于桿件軸心受力、桿件和節(jié)點間距定型、整架穩(wěn)定性好和承載力大，而特別適合于構(gòu)造超高、超重的梁板模板支撐架，用于高大廳堂（如電視臺的演播大廳、賓館門廳、劇院等）、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層和道橋工程施工中。圖5-101所示即為一箱型截面橋梁模板的支撐架，其設(shè)計荷載達30kN/m2，立桿沿橋梁橫向布置，依上部荷載要求采用變桿距（0.6m、0.9m、1.2m和1.5m），縱向采用等桿距，以利于水平桿的設(shè)置。當(dāng)施工期間要求不斷交通時，可視需要留出車輛通道（圖5-102），對通道兩側(cè)荷載顯著增大的支架部分則采用密排（桿距0.6～0.9m）設(shè)置，亦可用格構(gòu)式支柱組成支墩（圖5-103）或支撐架（圖5-104）。格構(gòu)式支撐柱由立桿、頂桿和0.30m橫桿組成（橫桿步距0.6m），在其底部設(shè)支座（有普通墊座、可調(diào)墊座和轉(zhuǎn)角座，轉(zhuǎn)角座用于斜支撐柱的底座），頂部設(shè)可調(diào)座（圖5-105）。支撐柱的允許荷載隨高度的加大而降低：H≤5m時為140kN；5m＜H≤10m時為120kN；10m＜H≤15m時為100kN。當(dāng)支撐柱間用橫桿連成整體時，其承載能力將會有所提高。當(dāng)使用轉(zhuǎn)角座時，應(yīng)用地錨將其固定牢固。以上構(gòu)造形式均可在有相應(yīng)需要的建筑工程中應(yīng)用。

圖5-101現(xiàn)澆箱型截面鋼筋混凝土橋梁模板支撐架

圖5-102不中斷交通的橋梁支撐架

圖5-103栓焊鋼梁支撐墩

圖5-104由支撐柱組成的支撐架構(gòu)造

圖5-105支撐柱構(gòu)造

2．使用門架材料搭設(shè)的模板支撐架

用門架構(gòu)造模板支撐架時，其構(gòu)架根據(jù)施工要求和荷載情況確定，其構(gòu)造形式按其用途大致有以下幾種：

（1）作梁模板支撐

1）門架垂直于梁軸線的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架布置。即按1.8m間距，兩側(cè)面裝交叉支撐，門架橫梁上架設(shè)順木方以支撐梁底模板（圖5-106a），側(cè)模支撐可按一般梁模構(gòu)造、通過斜撐桿傳給支撐架，為確保支撐架穩(wěn)定，可視需要在底部加設(shè)掃地桿、封口桿和在門架上部裝上水平架。

2）門架平行于梁軸線的兩排布置。排距根據(jù)需要確定，一般為0.8～1.2m，排間裝以適合的交叉支撐或以橫桿連接固定，同排門架間用大橫桿連接固定（圖5-106b）。

圖5-106梁模板支撐布置

（a）垂直于梁軸線布置方式；（b）平行于梁軸線布置方式

1-門架；2-交叉支撐；3-梁；4-模板；5-小楞；6-托梁；7-調(diào)節(jié)梁；8-水平加固桿

3）門架垂直于梁軸線的交錯布置。這種布置可使梁的集中荷載作用點避開門架的跨中，以適應(yīng)大型梁的支撐要求。布置形式可以采用疊合或錯開，即用兩對（架距0.9m）或3對（架距0.6m）門架按標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架尺寸交錯布置并全部裝設(shè)交叉支撐，并視需要在縱向和橫向設(shè)拉桿連接固定和加強（圖5-107）。

圖5-107梁模板支撐的門架交錯布置

（a）立面圖；（b）兩對門架重疊布置；（c）兩對門架交錯布置；（d）3對門架交錯布置

1-門架；2-交叉支撐

（2）作梁、板模板支撐

樓板的支撐可按滿堂腳手架構(gòu)造，梁的支撐可按上述構(gòu)造，在設(shè)計時注意它們之間的整體組合和拉結(jié)。

3．使用扣件架材料搭設(shè)的模板支撐架

由于扣件式鋼管腳手架材料具有可任意組合的突出特點，因此，可以按設(shè)計要求組裝成各種形式和承載要求的模板支撐架，本節(jié)和本章均有相應(yīng)圖示可供讀者參考。

5-3-2腳手架結(jié)構(gòu)模板支撐架的設(shè)計計算
5-3-2-1腳手架結(jié)構(gòu)模板支撐架的設(shè)計計算要求
1．模板支撐架的結(jié)構(gòu)工作特點

無論是梁模板、樓板模板或梁板模板支撐架，當(dāng)采用腳手架桿件搭設(shè)，即采用腳手架結(jié)構(gòu)時，一般都具有以下結(jié)構(gòu)工作特點：

（1）模板支架以承受豎向荷載的壓力作用為主，支架的工作安全主要受其整體或單肢立桿的穩(wěn)定承載能力控制；

（2）在各種結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的模板支架中，無論是顯形的受壓柱（鋼管柱、格構(gòu)柱等）或是隱形的受壓柱（即將單元支架或支架段就視為一軸心受壓桿件），其穩(wěn)定承載能力取決于壓桿的柔度（即桿件的計算長細比λ）和結(jié)構(gòu)的約束條件；

（3）計算壓桿的柔度λ隨立桿步距h，立桿頂端的自由長度h1、支架的高度H及高寬比H/B的增大而增大，而約束條件則介于兩端鉸支（μ＝1.0）與一端固定、一端自由（μ＝2.0）之間，受構(gòu)架尺寸、桿件線剛度、斜桿和附著拉結(jié)桿件設(shè)置以及桿件連接（結(jié)）的緊固程度（如扣件的擰緊程度）等因素的影響；

（4）不考慮支架各立桿（柱）之間的幫忙（即應(yīng)力重分布）作用。試驗表明，下部采用雙立桿的腳手架，主立桿荷載自單、雙立桿的交接處往下傳7步后才能完全達到平均受力，雙立桿的間距只有0.2m左右，而支架立桿的間距為0.6～1.5m，雖也會有些幫忙作用，但難以量定，因此不予考慮。當(dāng)需要調(diào)整相差過大的立桿荷載時，可采用變桿距或合理確定模板荷載傳力點（即模板支架的支承點）的辦法加以解決。

2．模板支撐架的設(shè)計計算要求

（1）設(shè)計計算項目

1）受壓桿件穩(wěn)定性驗算（包括支柱、單肢立桿和支架整體穩(wěn)定性，其中支架的整體穩(wěn)定性一般都轉(zhuǎn)化為對其長度為步距h的立桿段的穩(wěn)定性驗算）；

2）直接承受模板荷載并將其傳給立桿的水平桿件和構(gòu)造（組合梁、桁架梁等）及其連接件的驗算（承壓、受彎、受彎以及扣件抗滑等）；

3）支座、基礎(chǔ)和地基驗算。

（2）荷載計算

梁、板和梁板模板支架參與計算的荷載項及其取值見表5-85。

梁板模板支架參與計算的荷載項及其取值表5-85

荷載項目
編號
名稱
荷載標(biāo)準(zhǔn)值

1
模板及支架自重
按設(shè)計圖紙實算。肋形樓板模板的自重可�。�0.5kN/m2（木模）；0.75kN/m2（組合鋼模）

2
新澆混凝土自重
普通混凝土取24kN/m2，其他混凝土取其實際的重力密度。當(dāng)混凝土堆料高度超過100mm時，按實際高度計算

3
鋼筋自重
按設(shè)計圖紙實算。一般梁板結(jié)構(gòu)可�。�1.1kN/m2（樓板）；1.5kN/m2（梁）

4
施工荷載（人員及設(shè)備自重）
計算支架立柱及其他支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件時取1kN/m2

5
振搗混凝土荷載

荷載組合
對水平模板可取2kN/m2

梁模板支架組合1、2、3、5；板和梁板模板支架組合1、2、3、4、5

（3）設(shè)計計算要求

總的要求為：構(gòu)造合理、受力明確、荷載算夠、驗算合格。其中應(yīng)特別注意以下幾點：

1）模板荷載的作用點應(yīng)盡量布置在立桿之上（通過使用立桿頂托撐或其他構(gòu)造措施）或盡量靠近立桿，以消除或減小偏心作用；

2）強度和穩(wěn)定驗算，應(yīng)分別達到相當(dāng)于單一系數(shù)法設(shè)計中安全系數(shù)K≥1.5和K≥2.0的要求；

3）立桿的基礎(chǔ)（地）應(yīng)有足夠的承載能力，且在受載后不得出現(xiàn)超過10mm（或設(shè)計限定值）的沉降�；�地的樓板時，其下應(yīng)視需要設(shè)置支撐；

4）支架的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造中不得出現(xiàn)低于驗算條件的薄弱部位。否則，應(yīng)按薄弱部位（即最不利受力條件）的荷載和構(gòu)造參數(shù)進行驗算；

5）確保節(jié)點構(gòu)造、斜桿和其他整體性、加強性桿件的設(shè)置符合設(shè)計要求，使支架具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)；

6）嚴格控制和確保施工中的實施荷載及其分布不超過設(shè)計值。

5-3-2-2扣件式鋼管梁板模板支撐架的穩(wěn)定性計算
采用扣件式鋼管腳手架材料搭設(shè)的梁板模板支撐架（以下簡稱“扣件梁板模板支架”）的工作受其穩(wěn)定承載能力控制。

1．《扣件架規(guī)范》對模板支架計算的規(guī)定

“模板支架計算”是《扣件架規(guī)范》后增加的一節(jié)，共作了3條4款規(guī)定，包括要求模板支架的荷載、壓縮變形和抗傾覆計算應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB50204-92）（注：這是該規(guī)范的規(guī)定，而所用標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已改為《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2002）的規(guī)定，支架立桿軸向力設(shè)計值N和立桿計算長度l0的計算式。

將《扣件架規(guī)范》中式（5.6.2-3）所確定的l0以l01表示，則有：

l01＝h＋2a（5-83）

式中h——支架立桿步距；

a——立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度。

《扣件架規(guī)范》給出的模板支架軸向力設(shè)計值N的計算式（5.6.2）與用于腳手架計算的式（5.3.2）是相同的，前者取l01＝2h＋a，而后者取l01＝k1μh。當(dāng)支架的構(gòu)造和約束條件與雙排腳手架相同時，則l01應(yīng)當(dāng)與l0相同，即l01＝l0，則有：

h＋2a＝k2μh

a＝h（k1μ-1）/2（5-84）

當(dāng)l01≥l0時，其K≥2.0，可滿足安全要求；當(dāng)l01＜l0時，其K＜2.0，則安全度不夠。當(dāng)將kμ＝1.155×（1.5～1.8）＝1.732～2.079代入（5-84）式時，要使得按式（5-83）計算的支架立桿釣設(shè)計穩(wěn)定承載能力具有K＞2.0的安全度，就必須使a≥（0.367～0.54）h，即當(dāng)h＝1.8m時，需讓a≥0.66～0.97m，而這又恰與限制a的初衷相違背。之所以出現(xiàn)這一問題，就是在借用英國標(biāo)準(zhǔn)時，忽視了必須滿足K≥2.0的要求。按照《扣件架規(guī)范》的計算規(guī)定，在a＜（0.367～0.54）h時，就會出現(xiàn)不能滿足K≥2.0要求的結(jié)果。鑒于這一存在問題，在計算模板支架時，需要對式（5-83）式作必要的調(diào)整，以確保使用安全。

2．兩類構(gòu)架梁板模板支架立桿計算長度l0的確定

按兩類構(gòu)架的情況，分別采用相適合的支架立桿計算長度l0的計算式：

幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)支架：

m1、m2——考慮扣件式鋼管腳手架穩(wěn)定約束條件中連墻桿和縱向水平桿作用的調(diào)整系數(shù)，見表5-88。當(dāng)支架的邊排立桿有附墻連結(jié)時，其靠邊兩排立桿按實際的附墻連結(jié)情況考慮，其內(nèi)各排立桿按無附墻連結(jié)考慮；當(dāng)支架邊排無附墻連結(jié)時，橫向立桿排數(shù)≥5排的支架按“兩步三跨”邊墻考慮，橫向立桿排數(shù)≤4排的支架按“三步三跨”連墻考慮。

模板支架立桿計算長度調(diào)整系數(shù)k1表5-86

步距h（m）
h≤0.9
0.9＜h≤1.2
1.2＜h≤1.5
1.5＜h≤2.1

k1
1.243
1.185
1.167
1.163

3．梁板模板支撐架的穩(wěn)定承載能力和驗算步驟

（1）梁板模板支架立桿的穩(wěn)定承載能力

《編制建筑施工腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一規(guī)定》確定的腳手架整體穩(wěn)定性的一般設(shè)計表達式，將穩(wěn)定系數(shù)φ和結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0（＝0.9）均歸入式子右端的抗力項，即：

以上公式右端就是支架的材料抗力Rd（＝φAf），當(dāng)立桿為φ48×3.5普碳鋼管，其A＝489mm2，f＝205N/mm2，則有：

Rd＝100.245φ（kN）（5-93）

支架立桿穩(wěn)定承載能力Rd的數(shù)值列入表5-89中。由表中可以看出：當(dāng)支架高度不變時，l0由1.35變化到3.36，即增加到其2.49倍時，Rd減小至其l0＝1.35時的22.01%～23.8%：當(dāng)l0不變時，隨著高度由4m增加到40m，其Rd為H0＝4m時的77.8%～84.17%。

（2）設(shè)計驗算步驟

1）計算模板底梁（楞）以上荷載的標(biāo)準(zhǔn)值；

2）依模板構(gòu)造和荷載情況初選支架立桿布置間距（等間距或變間距）；

3）按以下式子粗算立桿軸力的設(shè)計值N'：

按以上設(shè)計計算步驟，一般均可實現(xiàn)合格要求，可避免在盲目情況下先確定構(gòu)架尺寸所造成的反復(fù)調(diào)整問題。因為，如果在第3步已發(fā)現(xiàn)N'值偏大時，即應(yīng)調(diào)整桿距。

5-3-2-3碗扣式鋼管模板支撐架的設(shè)計計算
碗扣式鋼管模板支撐架的桿件之間為軸心相交、構(gòu)件的整體性和剛度較好，且碗扣節(jié)點具有良好的受力性矩，因而具有比扣件式鋼管腳手架和支撐架較高的穩(wěn)定承載能力，特別適合用于構(gòu)造各類重荷載的模板支撐架。

1．碗扣式鋼管模板支撐架承載能力的試驗值

碗扣式鋼管腳手架在研制及其使用過程中，相繼作過一些單元和多元架體試驗，其荷載均為加在架體頂部，工作條件更近于支撐架的情況，雖不夠系統(tǒng)，但從表5-90所列的試驗結(jié)果中，仍可初步得出以下認識：

碗扣式鋼管支架的試驗承載能力表5-90

注：1．室內(nèi)試驗為正規(guī)試驗，采用千斤頂在架體頂部施壓；室外試驗采用設(shè)于地面的張拉機、鋼絲繩經(jīng)導(dǎo)向滑輪在頂部施壓；

2．破壞形式為整體或局部（1～2根立桿）失穩(wěn)；

3．“節(jié)點”斜桿為裝設(shè)于立桿和橫桿節(jié)點碗扣上的斜桿，“非節(jié)點”斜桿為裝于其他立桿碗扣上的斜桿；

4．⑥號的剪力撐設(shè)置方式見圖5-57。

（1）極限荷載隨斜桿設(shè)置量的增加而提高

沿縱向（la）兩側(cè)面設(shè)節(jié)點斜桿的③和四個側(cè)面都設(shè)節(jié)點斜桿的④的極限荷載，分別比不設(shè)斜桿的①提高了37%和173%，四側(cè)設(shè)置節(jié)點斜桿者，其立桿的極限荷載達74.4～92.5kN，相當(dāng)于φ＝0.772～0.923。

（2）設(shè)置非節(jié)點斜桿的作用甚微

設(shè)置非節(jié)點斜桿的②的極限荷載僅比①提高了約3%。

（3）有輔助構(gòu)架者，承載力提高

三跨架⑥的極限荷載比單元架①提高了37.61%，3排雙跨架（4個平面單元，受力單元居角部）⑮和17的極限荷載比單元架⑫提高了55.56%；3排3跨架（6個平面單元，受力單元距縱向的中部）的極限荷載比⑫提高了71.67%，比⑮提高了10.36%。經(jīng)分析，輔助構(gòu)架中與負載單元立桿直接以橫桿相連的每根“幫忙”立桿只分擔(dān)了4.5kN（即占⑫立桿荷載45kN的10%）。因此，負荷單元極限承載力的提高應(yīng)主要來自：1）立桿約束條件的改變（由角立桿變?yōu)檫吜�桿或中立桿）；2）負載單元架架體剛度和穩(wěn)定性的提高。比較⑫與①的結(jié)果，也可看出粗短架體比細長架體具有更高的承載力。

（4）設(shè)連墻撐的作用明顯

設(shè)連墻撐⑥的極限荷載比⑤（不設(shè)連墻撐）提高了22%（但這是雙排架的試驗結(jié)果，隨著架體排數(shù)的增加，其作用將相應(yīng)降低）。

（5）極限荷載隨步距的減小而增大

平面單元尺寸相同的⑩、⑪和⑫，步距1.2m的⑩的極限荷載是步距＝1.8m的⑬的152.22%，而步距＝0.6m的⑪更是⑬的242.22%，其單立桿承載達到了109kN，已接近其承載能力的標(biāo)準(zhǔn)值γdRd（＝1.165×100.25kN），雖然并無斜桿設(shè)置。說明當(dāng)斜桿的設(shè)置角度偏小時（此時為21.16°），已不起什么作用。

2．碗扣式鋼管模板支撐架設(shè)計計算結(jié)果與試驗值的符合程度

當(dāng)碗扣式鋼管模板支撐架亦采用與扣件式鋼管支架基本相同的式子，即在計算立桿的計算長度low時；

對于“幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)”支架，�。�

從表5-91所列計算值與試驗值的比較中可以看出：

碗扣式鋼管支架設(shè)計和試驗承載能力的比較表5-91

（1）室外試驗的支架高度為9m左右，支架的結(jié)構(gòu)剛度和約束條件相對較弱，極限荷載的試驗值與計算值的比較結(jié)果為：

1）無斜桿和兩側(cè)面有斜桿設(shè)置的單元架（屬于“非幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)”支架）室外試驗的極限荷載為按“3步3跨”連墻計算的計算值的1.87～2.39倍，平均達到K＝2.20，高于設(shè)計安全保證要求的2.026（＝2×1.013）；而按“2步3跨”連墻計算時，則平均達到K＝1.73；

2）無斜桿的雙排3跨架（即單元架兩邊有輔助架）的K＝2.23，與兩側(cè)設(shè)斜桿的單元架的K（＝2.33）相近；而有連墻構(gòu)造的無斜桿雙排3跨架的K＝2.79，其與2.23的比值為1.251，而有兩側(cè)斜桿單元架與無斜桿單元架的比值為2.33/1.87＝1.246，兩者非常相近，說明兩側(cè)面設(shè)斜桿時，起作用相當(dāng)于加設(shè)連墻構(gòu)造；

3）設(shè)置四側(cè)斜桿的單元架（屬于“幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)”構(gòu)架），其試驗極限荷載為計算值的3.33和3.86倍，平均K＝3.60。

（2）室內(nèi)試驗的支架高度為5m左右，約為室外試驗支架高度的一半，由于支架的結(jié)構(gòu)剛度和約束條件顯著加強，因而極限荷載提高，其分析結(jié)果為：

1）無斜桿單元架按“3步3跨”連墻計算時K＝4.27，按“2步2跨”連墻計算時，K也達到了3.28（為室外試驗的221.6%）；

2）四側(cè)斜桿單元架的K達到4.06，為室外試驗的112.8%；

3）3排立桿的多單元架的K值，按“3步3跨”連墻計時達到5.7，按“2步3跨”連墻計時，也達到4.4，分別將其μ1w值乘以0.85或0.80系數(shù)后，K值仍可達到3.25和2.9。

以上分析結(jié)果表明，3排以上的支架可按“2步3跨”連墻計算，并可按支架高度調(diào)低μ1w的取值。

3．碗扣式鋼管模板支撐架設(shè)計的要點和參考資料

（1）構(gòu)造要求

1）支架的步距h應(yīng)不大于1.8m，立桿的縱距l(xiāng)a和橫距l(xiāng)b應(yīng)不大于1.5m，且h/la和h/lb必須≥1.0；

2）支架立桿在頂層橫桿之上的伸出長度a≤0.5（μ1w－1）h，且應(yīng)盡量減�。�

3）雙排支架的兩個長向外側(cè)面和多排（3排以上）支架的四周外側(cè)面均應(yīng)設(shè)置不少于占其1/3框格的節(jié)點斜桿；

4）各層橫桿和掃地桿必須雙向滿設(shè)。

（2）設(shè)計計算要點

由于絕大多數(shù)碗扣式鋼管支撐架的斜桿設(shè)置數(shù)量不會達到占其框格總數(shù)的一半，屬于“非幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)”構(gòu)架，但其穩(wěn)定承載能力顯著高于扣件式鋼管腳手架，因此，在計算規(guī)定上作必要的調(diào)整，要點如下：

1）雙排碗扣式鋼管支撐架，按“3步3跨”連墻計算；3排以上碗扣式鋼管支撐架按“2步3跨”連墻計算；

2）碗扣式鋼管支撐架穩(wěn)定性驗算中立桿計算長度系數(shù)μ1w按表5-22查出并按以下情況乘以相應(yīng)的調(diào)整系數(shù)后使用；

a.雙排支架，當(dāng)斜桿設(shè)置的框格數(shù)≥1/3支架框格總數(shù)時，取調(diào)整系數(shù)為0.95；＜1/3框格總數(shù)時不調(diào)。

b.多排支架（斜桿設(shè)置符合上述構(gòu)造要求），當(dāng)支架高度≤4m時，取調(diào)整系數(shù)為0.85；當(dāng)支架高度＞4m時，取調(diào)整系數(shù)為0.9。

（3）設(shè)計驗算步驟

1）～3）同前述扣件式鋼管支架的驗算步驟；

4）確定初設(shè)支架立桿的μ'1w，按表5-92計算；

碗扣式鋼管支架立桿μ'1w的計算式表5-92

5-3-2-4門式鋼管模板支撐架的設(shè)計計算
用門式鋼管腳手架搭設(shè)的模板支撐架，由于各層門架之間為平接，使得由多層單列門架構(gòu)成的支架的橫向（門架平面方向）剛度較差。在支架較高且無連墻撐設(shè)置時，較易產(chǎn)生過大的側(cè)向變形（大波鼓曲失穩(wěn)），使其承載能力顯著降低。而門式鋼管腳手架的穩(wěn)定性計算取門架立桿的計算長度系數(shù)為1，即，，（I0、A1和h1、I1分別為門架立桿的毛截面慣性矩和毛截面積與加強桿的高度和毛截面積），當(dāng)取k＝1.17，h0和i分別取1.93m和1.525cm（立桿為φ42×2.5）與1.90m和1.652（立桿為φ48×3.5）時，其λ、φ和Rd分別為148、0.316、20.08kN和135、0.371、37.19kN，后者大致相當(dāng)于表5-93所列μ'h＝1.8的4m高普碳鋼管支架立桿的穩(wěn)定承載力（Rd＝37.2），而該表μ'h＝1.92的Rd為33.3，僅為其90%。為安全起見，將門式鋼管腳手架的穩(wěn)定承載能力乘以0.9的降低系數(shù)作為門式鋼管支撐架的穩(wěn)定承載力設(shè)計值，列于表5-93中。

門式鋼管支撐架的穩(wěn)定承載能力表5-93

當(dāng)按前述方法確定的門架立桿荷載的設(shè)計值N≤表5-93的Rd時，即為驗算合格。