浅谈扣件式脚手架结构受力计算分析

杨露江　陈功

摘 要：扣件式脚手架可用于外脚手架的安全防护、外墙面装饰装修、卸料平台等，亦可用于房屋建筑内部的结构施工临时支撑、洞口临边防护等。扣件式脚手架用于外脚手架时，施工计算步骤和内容较为复杂，有必要系统对其进行研究分析。首先分析扣件式外脚手架的杆件受力计算，然后分析扣件式外脚手架的配件受力计算，最后得出相关结论。

关键词：脚手架；杆件；结构受力；计算分析；研究

脚手架根据使用用途可分为装饰装修脚手架和结构脚手架；根据所处位置可分为里脚手架和外脚手架；根据连接方式可分为承插式脚手架、扣件式脚手架和销栓式脚手架。其中，扣件式脚手架在房屋建筑工程中最为常见，扣件式脚手架由脚手板、小横杆、大横杆、立柱、扣件、连墙件、剪刀撑等组成，或扣件式脚手架由杆件及配件所组成。扣件式脚手架可用于外脚手架的安全防护、外墙面装饰装修、卸料平台等，亦可用于房屋建筑内部的结构施工临时支撑、洞口临边防护等。扣件式脚手架用于外脚手架时，施工计算步骤和内容较为复杂，有必要系统对其进行研究分析。

一、主要杆件受力计算分析

扣件式外脚手架的主要受力杆件由脚手板、小横杆、大横杆、立柱等组成。其传力途径为施工荷载→脚手板→小横杆→大横杆→立柱→地基，杆件之间通过扣件螺栓抗滑移力进行传力。

首先，根据永久荷载与可变荷载组合对脚手板进行结构受力计算，脚手板支撑于小横杆之上，其可按兩跨或三跨、多跨连续梁进行结构受力计算分析。

其次，脚手板将施工荷载传力至小横杆，小横杆支撑于大横杆之上，将脚手板上的施工荷载及脚手板自重简化为作用于小横杆上的均布线荷载，小横杆简化为支撑于大横杆之上的简支梁进行结构受力计算。在计算小横杆受力时，应对其跨中最大弯矩、支座处最大剪力以及跨中最大挠度进行结构受力计算分析，计算结果应与规范相对比，验算其是否满足受力及变形要求。

再次，将小横杆上的作用力传递至大横杆，可将大横杆简化为支撑于立柱上的三跨或多跨连续梁进行结构受力计算分析，在结构受力分析时，务必重视不同类型荷载不能线性叠加，这也是初学者、学生在学习或计算时最容易犯的低级错误。作用在大横杆上的有小横杆传递至大横杆的支座反力（集中荷载）、还有大横杆自重。

然后，在计算立柱的结构受力时，应将作用在每根立柱上的永久荷载、可变荷载全部考虑进去，且同时计算立柱的抗压强度和抗压稳定性，立柱的抗压强度属于材料受力强度问题，立柱的抗压稳定性属于压杆变形稳定性问题，在立柱的抗压强度和抗压稳定性计算时，切忌将以上问题混淆。

最后，还要计算立柱底座基础的承载能力。

二、配件受力计算分析

扣件式外脚手架的主要配件由扣件、连墙件等组成。扣件为杆件与杆件之间的联结，如前所述，横杆与横杆之间、横杆与立柱之间相互传力，其传力應由扣件承受，应对每个结点的扣件抗滑移能力进行计算并验算其是否符合规范要求。

此外，连墙件的作用与塔吊附墙的作用类似，在扣件式外脚手架上按照一定步距、跨度设置连墙件，即脚手架的小横杆牢固设置在建筑结构上，防止扣件式外脚手架由于水平风荷载、地震作用等影响而发生倾倒或往外产生过大变形。连墙件的结构受力计算分析应考虑风荷载引起的连墙件轴向压力设计值和由脚手架平面外变形在连墙件中产生的轴向压力作用。

三、其余计算分析

除了对扣件式外脚手架的脚手板、小横杆、大横杆、立柱、扣件、连墙件等进行结构受力计算分析外，还应对脚手架最大搭设高度进行计算和验算，脚手架的搭设高度不能超过规范允许限值，否则应采用悬挑式外脚手架。

四、结构受力最不利位置说明

横杆和脚手板结构受力计算分析应考虑施工活荷载、结构自重等荷载作用，且结构跨中受力和支座受力最大荷载布置工况不是荷载满布的情况，此概念应引起重视。

在多跨连续梁结构受力计算分析时，应认真查阅《结构静力计算手册》，取计算值的最大系数情况为荷载最不利布置工况，一般可采取施工活荷载隔一布一或其他间隔布置的形式。按照结构力学受力原理可知，通常情况下在跨中弯矩最大时，其相对应的跨中竖向挠度也为最大。

五、结语

扣件式外脚手架结构受力计算较为复杂，除此之外，在建筑结构施工过程中，还需计算扣件式内脚手架的受力，如楼板支撑脚手架计算，此类临时结构计算与外脚手架结构受力计算有差异，需考虑施工人员荷载、施工临时设施荷载、模板自重、混凝土自重、钢筋自重、混凝土振捣作用、混凝土浇灌作用、小车制动力等荷载作用。

综上所述，在计算此类临时设施的结构受力时，首先应明确荷载传力途径，其次考虑永久荷载与可变荷载作用，再次根据最不利荷载作用组合进行荷载设计值计算，然后将荷载施加于临时结构上，对其进行结构受力计算分析与结构变形计算分析，最后利用材料力学与结构力学理论知识验算其内力和变形是否满足规范要求。

作者简介：

杨露江（1962-），男，汉族，四川广安人，成都纺织高等专科学校建筑工程学院院长，教授，本科，研究方向：结构工程、工程管理。