1.2.1 脚手架设计
扣件式脚手架的设计应符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）的规定，由于满堂脚手架及支撑架的主要计算方法可参考单双排脚手架，因此仅介绍单双排脚手架的设计计算。
1.2.1.1 脚手架的基本要求
脚手架是为建筑施工而搭设的上料、堆料与施工作业用的临时结构架，也是施工作业中必不可少的工具和手段，在工程建造中占有相当重要的地位。
脚手架的正确选择和使用，关系到施工安全和施工作业的顺利与否，关系到施工进度，同时也对工程质量和企业效益产生直接的影响。因此，脚手架须满足以下基本要求。
（1）要有足够的搭设宽度和高度，能够满足工人操作、材料堆置以及运输方便的要求。
（2）应具有足够的承载力和稳定性，能确保在各种荷载和气候条件下，不超过允许变形，不倾倒、不摇晃，并有可靠的防护设施，以确保在架设、使用和拆除过程中的安全可靠性。
（3）应搭设简单、拆除方便，易于搬运，能够多次周转使用。
（4）应与楼层作业面高度相统一，并与垂直运输设施（如施工电梯、井字架等）相适应，以确保材料由垂直运输转入楼层水平运输的需要。
1.2.1.2 脚手架的设计计算
1.基本设计规定
（1）脚手架的承载能力应按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行设计。可只进行下列设计计算：
1）纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和连接扣件的抗滑承载力计算。2）立杆的稳定性计算。
3）连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算。4）立杆地基承载力计算。
（2）计算构件的强度、稳定性与连接强度时，应采用荷载效应基本组合的设计值。永久荷载分项系数应取1.2，可变荷载分项系数应取1.4。
（3）脚手架中的受弯构件，尚应根据正常使用极限状态的要求验算变形。验算构件变形时，应采用荷载效应的标准组合的设计值，各类荷载分项系数均应取1.0。
（4）当纵向或横向水平杆的轴线对立杆轴线的偏心距不大于55mm时，立杆稳定性计算中可不考虑此偏心距的影响。
（5）当采用JGJ130—2011规范第6.1.1条规定的构造尺寸，其相应杆件可不再进行设计计算。但连墙件、立杆地基承载力等仍应根据实际荷载进行设计计算。
（6）钢材的强度设计值与弹性模量应按表1.13采用。
表1.13
钢材的强度设计值与弹性模量
单位：N/mm2
（7）扣件、底座、可调托撑的承载力设计值，应按表1.14采用。
表1.14
扣件、底座、可调托撑的承载力设计值
单位：kN
（8）受弯构件的挠度，不应超过表1.15中规定的容许值。
表1.15
受弯构件的容许挠度
注 l为受弯构件的跨度，对悬挑杆件为其悬伸长度的2倍。
（9）受压、受拉构件的长细比，不应超过表1.16中规定的容许值。
表1.16
受压、受拉构件的容许长细比
2.单、双排脚手架计算
（1）纵向、横向水平杆的抗弯强度，应按下式计算：
σ=WM≤f
（1.1）
式中 σ———弯曲正应力；
M———弯矩设计值，N·mm，应按式（1.2）的规定计算；
W———截面模量，mm3，应按本书附表1采用；
f———钢材的抗弯强度设计值，N/mm2 ，应按本书附表2采用。（2）纵向、横向水平杆弯矩设计值，应按式（1.2）计算：
M=1.2MGk+1.4∑MQk
（1.2）
式中 MGk———脚手板自重产生的弯矩标准值，kN·m；
MQk———施工荷载产生的弯矩标准值，kN·m。
（3）纵向、横向水平杆的挠度，应符合式（1.3）规定：
υ≤[υ]
（1.3）
式中 υ———挠度，mm；
[υ]———容许挠度，应按表1.15采用。
（4）计算纵向、横向水平杆的内力与挠度时，纵向水平杆宜按三跨连续梁计算，计算跨度取立杆纵距la，横向水平杆宜按简支梁计算，计算跨度l0可按图1.42采用。
图1.42 横向水平杆计算跨度
1—横向水平杆；2—纵向水平杆；3—立杆
（5）纵向或横向水平杆与立杆连接时，其扣件的抗滑承载力应符合下式规定：
R≤RC
（1.4）
式中 R———纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
RC———扣件抗滑承载力设计值，应按表1.14采用。（6）立杆的稳定性，应符合下列公式要求：
不组合风荷载时：
N
φA≤f
（1.5）
组合风荷载时：
φNA+MWw≤f
（1.6）
式中 N———计算立杆段的轴向力设计值，N，应按式（1.7）、式（1.8）计算；
φ———轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比λ由本附录表4取值，λ=λ0λ；l0———计算长度，mm，应按第（8）点相关规定计算；
i———截面回转半径，mm，可按本书附表1采用；
A———立杆的截面面积，mm2，可按本书附表1采用；
Mw———计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，N·mm，可按式（1.10）计算；
f———钢材的抗压强度设计值，N/mm2 ，应按表1.13采用。
（7）计算立杆段的轴向力设计值N，应按下列公式计算：不组合风荷载时：
N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk
（1.7）
组合风荷载时：
N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4∑NQk
（1.8）
式中 NG1k———脚手架结构自重产生的轴向力标准值；
NG2k———构配件自重产生的轴向力标准值；
∑NQk———施工荷载产生的轴向力标准值总和，内、外立杆各按一纵距内施工荷载总
和的1/2取值。
（8）立杆计算长度l0应按下式计算：
L0=kμh
（1.9）
式中 k———立杆计算长度附加系数，其值取1.155，当验算立杆允许长细比时，取k=1；
μ———考虑单、双排脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，应按表1.17采用；
h———步距。
表1.17
单、双排脚手架立杆的计算长度系数μ
（9）由风荷载产生的立杆段弯矩设计值Mw，可按下式计算：
Mw=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4Wklah2
10
（1.10）
式中 Mwk———风荷载产生的弯矩标准值，kN·m；
Wk———风荷载标准值，kN/m2；la———立杆纵距，m。
（10）单、双排脚手架立杆稳定性计算部位的确定，应符合下列规定：
1）当脚手架采用相同的步距、立杆纵距、立杆横距和连墙件间距时，应计算底层立杆段。
2）当脚手架的步距、立杆纵距、立杆横距和连墙件间距有变化时，除计算底层立杆段外，还必须对出现最大步距或最大立杆纵距、立杆横距、连墙件间距等部位的立杆段进行验算。
（11）单、双排脚手架允许搭设高度[H]，应按下列公式计算，并应取较小值。不组合风荷载时：
[H]=φAf-（1.2NG2k+1.4∑NQk）
1.2gk
（1.11）
组合风荷载时：[H]=φAf-[1.2NG2k+0.9×1.4（∑NQk+MWwkφA）]
1.2gk
（1.12）
式中[H]———脚手架允许搭设高度，m；
gk———立杆承受的每米结构自重标准值，kN/m，可按本书附表4采用。（12）连墙件杆件的强度及稳定，应满足下列公式的要求：
强度：
σ=ANcl≤0.85f
（1.13）
稳定：
Nl
φA≤0.85f
（1.14）
Nl=Nlw+N0
（1.15）
式中 σ———连墙件应力值，N/mm2；
Ac———连墙件的净截面面积，mm2；A———连墙件的毛截面面积，mm2；
Nl———连墙件轴向力设计值，N；
Nlw———风荷载产生的连墙件轴向力设计值，应按式（1.16）的相关规定计算；
N0———连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力。单排架取2kN，双排架取3kN；φ———连墙件的稳定系数，应根据连墙件长细比按本书附表3取值；
f———连墙件钢材的强度设计值，N/mm2 ，应按表1.13采用。
（13）由风荷载产生的连墙件的轴向力设计值，应按下式计算：
Nlw=1.4wkAw
（1.16）
式中 Aw———单个连墙件所覆盖的脚手架外侧面的迎风面积。
（14）连墙件与脚手架、连墙件与建筑结构连接的连接强度应符合式（1.17）：
Nl≤Nv
（1.17）
式中 Nv———连墙件与脚手架、连墙件与建筑结构连接的抗拉（压）承载力设计值，应
根据相应规范规定计算。
（15）当采用钢管扣件做连墙件时，扣件抗滑承载力的验算，应满足式（1.18）要求：
Nl≤Rc
（1.18）
式中 Rc———扣件抗滑承载力设计值，一个直角扣件应取8.0kN。