6.2 !承载能力极限状态】
》
,
6.《2.1 本条列】出了三种承载—能力:极限状态《设计表达式应根据三!种状态性质不—同采:用相应的设计表达】式及相应的分项【系数进行设计公【式(6.2.1-1!)中:Nad含《荷载:。系数R?d含材料系数(【或抗力系数)地基的!承载能?力极限状态设计【时如取荷载的标【准组合值相应的【地基承载力值应取】特征值
—
6.》2.2? 脚手架杆件【连接节点的承载【力计算应《根,。据节点的构造和【受力特?。征具体确定因不【同种类脚手》架杆:件连接节点构—造不同存在着—。一,定差异其《所承受荷载的性【质也不相同这—要在连?接节:点承载力计算时【具体分析确定—
6.2!.3 作》业脚:手架横杆应计算抗弯!强度:和节点?连接强度抗弯—。强度是分别按简【支梁(单跨》)、2跨连续梁(2!跨)、3跨》连续梁(3跨以上】)来计算《的各类?受弯杆件的》强度计算按公式【(6:.2.3-1)计】算受弯杆《件弯矩设《计值的荷《。。载组:合计算?公式如本标》准公式?(6.2.3-2)!所示:式中永?久荷载?和可变荷载》。产生的弯矩值应分】项计算后累计
!
6.2.4~!。6.2.6》。 作?业脚手架立杆—(门架立杆)稳定】承载力按室内—或无风环境搭设【。和,室外搭设两种工【。况,分别进行计算室内或!。无风环?境搭设?的作:业脚手架《不需组合《风,荷载值室外搭—设的作业脚手架必须!组合风荷载值因【是两种?。不同工作环》境下:的作业脚手架—所以需单独计算各自!的立杆(门架立杆】)稳定承载力—
《
—公式(6.2—.4-2)左—端可分为两项来理】解,其中项为立杆轴向】力产生的应力—值;项为《立杆在?风荷:载,作用下产生的应力】值
:
【 :所选:取的单元立杆的轴向!力设:计值按本标准公式】(6.?2.5)《计算其中∑NG【1k含?架体结构件和—安全:。网、脚手板》、栏:杆等附件《自,。重标准?。值
》
《 ?作业脚?手架计算立》杆段:由风荷载《产生的应力值计算】。是以架体顶部最大】风荷载标《准值为依据
【
本!。标准公?式(6?.2.6-1)、公!式(6.2.—6-2)是经对【作业脚手架在水平风!荷载:。的作用下模拟计算分!析并:。与各类作业脚—。手架:原公式?计算结果比较分析的!基,础,上给出的作业脚手】架在水平风荷载的】作用下外立杆—通过:水平横杆将一部分水!平力传递给内立杆内!外立杆?。共同抵抗《水平风荷《载并通?过连墙件将水平风荷!载的水平力传递给建!筑结构因此内外立】杆与:水平杆是组成了一个!桁架:共同承担风荷载并形!成以连墙件》为支点的《竖向多?跨连续?桁架梁经分析研【究作业脚手》架立杆由水》。平风荷?载产生的弯矩设计值!与,连,墙件竖向《间,距的平方成正—比连墙?件竖向间距越大立杆!由,风荷载?。产生的?。弯矩:值也越大应说—明的是因为》有的作业脚手架【部分内外立杆—跨间设有竖向斜杆对!水平风?荷,载在立?杆,中产生的弯矩值有减!小作用因《此在计算《时应选择无斜—杆的部位作为计【算单元
《。
,
【 应该特殊说明的是!脚手架立杆》在轴向压《力和水平风荷载的】共同:。作用:下是按?压弯构件计》算的在现行国家规范!钢,结构设计规》范G:B 500》17中弯矩》作用:在对称轴平面—内(绕X轴)的【实腹式压弯构件其稳!定承载力是按下列】公式计算
》
—
,
》。 :。 式中N所计—算构件段范围内的轴!心压力(N)—;
《。
:
: 《 《 N′Ex参数;】
】 : φ【x弯矩作《用平面内的轴—心受压构件稳定系】数;:
,
》 — A毛截面面!积(mm2);
!
《。 — , : ,Mx:所计算构《件段范围内的最大】弯矩(N·mm)】。;
! 》 ?γx与截面模量相】应的截面塑》性,发展系?。。。数;
?
】 》 , W1x《在弯矩作用平面内对!较大受压纤维的【毛截面模量(mm3!);
《
《 》 , βmx【等效弯矩《系数(弯矩作—用平面内)对于【脚手架钢管两端弯矩!相同可取βmx=1!.,0,;
! φ!y弯矩作用平面外的!轴心:受压构件稳定系【数;
】 ? φb!均匀弯曲的受弯【构件整体稳定系数;!
,
— 】 η截面影响系数】。钢,管,可取0.7;
!
】 : β《1x等效弯》矩系数(《弯矩作?用平面外《)脚手架钢管可取】1.0
】
钢结构】压弯:构件的稳定承载【力,值不仅与《构件的长细比λ和】偏心率e有关且与】构,件的截面《形式和尺寸、构件】轴线:的初弯?曲、截面上》残余应力的分—布和大小、材料的】应,力-应变《特性以?及失稳的方向等因】素有关?也与轴心力与弯矩的!联合作?用有关公《式(10)》。。是实腹式截面压弯构!件当弯矩作用—在对称轴《平面内时《(绕X轴)其—弯矩作用平面内【的稳定承载力计算式!公式(11)是双轴!对称截面《压弯构件其弯矩【作用平面外的稳定承!载力计算式
【
— 在现行国家规】范冷弯薄壁型钢结构!技术规范GB— 50018—中对:于双轴对称截面的】压弯构件当》弯矩作?用于对称平面—内时压弯构件—弯矩作?用平面内的稳定承载!力按下式计算
!
—
》 式中N轴向力设!计值(N)》;
【 , , 《 M弯矩设计!值(:N·mm);
【
! : φ》轴心受压《构件的稳定》系,数,;
:
— —。 ?Ae:有效截面面积(【mm:2);
【
《 【 β:。。m等效弯矩》系数;
—
,
?。 】 N′E1系数;!
【 — : E钢材弹性模量】(N/mm2)【;
! —。 λ?构,件在弯矩作用平【面内的长《细比;
》
,
:
? 》 , We构件对【最大受压边缘的【有效截面模》量(mm《3)
—
—公式(12)—是,根据构件边缘—屈服准则《假定钢材为》理想弹塑《。性体构件两》端简:支,作用着轴《。心压力?和两:端等弯矩并考—虑了:初,始,弯曲和?初始偏?。心的影响构件的变】形曲线为《半个正弦波在这些理!想条:件均满?足的前提下》导出:的在此?基,础上又计《入长度?系数来考虑构件端部!约束的影响》以,等效弯矩系》数β:m,来考虑其《他荷载的影响又以(!。压,力,和弯矩?联合作用下的—弯矩:放大系数)考虑了轴!心力和?弯矩的联合》作用下轴《心力对弯矩的—放大作?。用公式?(12)适用—于各类薄壁双轴对】称截面压弯构—件弯矩作用平面【内,的稳:定承载力计算
!
根】据,钢,结构压弯构件稳【。定,承载力计算公式【。和,有关钢结构压弯构件!稳定承载力计算理论!在不考虑钢材塑【性展开情《况下:可推导出钢管脚手】架立杆在竖向轴【。向力:。和水平?风,荷载产生的弯矩【联合作用下的稳定】承载力计《。算公:式
》
! ?式中N立杆轴向力】设计值(N》);
! : φ轴!心受:。压构件的稳定系数;!
— — , , A?立杆毛截《面面积(《mm2);
【
— —。 M风荷载引起】的,立杆弯矩设计—值(N·m》m,);
】 【 , :W立杆截面模—量(mm3)—;
】 》 N′E立】杆欧拉临界力(【N):;
《
! λ》计算长细《。比;
】 【 l《0立杆计算长—度(mm);
】
,
】 ? i立《杆截面回转半径【(mm)《;
—
》。 : : E钢材弹性模量!(N/mm2)【;
?
:
,
【 : f钢材的抗压强!度设计值(N/【mm2)
》
?
—本,。标准规定轴向压【。力,。。和水平?风,荷载产生的弯矩共同!作用下?的脚手架立杆稳【定承载力是按本标】准公式(6.2.】4-2)计算
】
本!标,准规:。定在轴向力和弯【矩的共同《。作用下脚《手,架,立杆:稳定承载力按公式】(,6.2.《4-2)《计算而不采用公式】(13?)计算主要是基于】以下:理,由
?。
?
《 1 对》。于脚手架而言在正】。。常使用条《件下公式(6—.2.?4-2?)与公式(13)】的计算?结果相比较偏差较】小可以忽略》不计
》
》 , ,采用48mm—×3.5mm—的钢管按现行行业标!准建筑施工扣件式钢!管,脚手架安全技术规范!JGJ 130所规!定的脚手架搭设【。的技术要求对搭设的!扣件式钢管作业脚】手架和扣件式—钢管模板支撑—脚手架分别》按公式(6.2.4!-2)、公式(1】3)计算分析如【下
》
例【1作业脚手架—步距分别为1.5m!和1.?8m纵距1.—5m横距1》.05m架体总高】24m施工》均布:。荷载按2层同—时作业?考虑取为5.0【kN/?m,。2风荷载wo分【别取值?为0.1《kN/m《2、0?.,2kN/m2、0】.3k?。N/m2《、0.4kN/【m2、0.5k【N/m2连墙件【布置方?式为两步《三跨计算结果分析对!比见表1
【。
表1 【作业脚手《架,计算:结果分析对比
!
?
,
— 例2模—板支撑脚手架混凝】土,板200mm—厚步:距分别为1》.2m、《1.5m和1—.8m纵距0.【9m横距0》.9m?架体总?高,8m架体长度—和宽度都为8m【施工均布荷载—取值为?2,kN/m2风荷载】。wo取值分别为0】.1kN/m2、0!.2kN/m—2、0.3k—N/m2、0—.4kN/m—2、0.5》kN/m2在—永久荷载、施工荷】载不变的情》况下计算《结,果分析?对比见表2
—
《。
表:2 ?模板:支,撑脚:。手架计算结》果分析对比
!
—
? 例3模板支】撑,脚手架混凝土—板厚分别《为100mm、2】00mm、300】mm和4《。00mm步距1.】8m纵距0.9【m横:距0.9《。m架体总高》8m架体长度和宽度!都为8m施工均布】荷载取值为2k【N/:m,2,风荷载取值为0.3!kN/m《2,在施工荷载、风【荷载不变《。情况下计算结果分析!对比见表3
—
表3【 模板支撑脚【手架计?算结果分析对—。比
:
】
《。 从《上面计算结果—分析可知公》式(13)的计【算结:果比公式(6.2】.4-2)的计【算结果稍大但都不】超过3%变化规【律与:步距的关系不—大,与轴力的《关系也?不是很?明显与风荷载呈线】性关系根《据作业脚《手架和?支撑脚手架正常使用!条件计算结果分析两!。个公式计算结果的】偏差均不超过3%因!此可忽略不计
【
?
,
? 2 》脚手架、《构配件的综合安【全系数β值已考【虑脚手架的》各种不利因素
【
?
》 本标准中》规定作业《脚手架的综合安【全系数在立杆—稳定承?载力计算时取值为β!≥2.0;支—撑脚手架的综合【安全:系数在立《杆稳:定承载?。力计算时取值为β】≥2.2脚》手架综合安全系数】β值已考《虑了脚手《。架立杆?稳定承载力计算中】的各种相关因—素和各种不利影响其!中包括立杆的初始弯!曲和初始偏心—影响;立《杆端:步约束?影响;轴心》力和弯矩联合作用下!轴心力对弯矩—的放大作用影—。响等
【
? 3 保证脚手!架的稳定承载一【是靠设计计算控【制二是靠结》构和构造措施保证其!中结构?。和构造措施保—证是根?。本
【 ? 脚手架立杆的【稳定承载力计算是】根据脚手架结构设计!所选定?的,立杆间距、步—距、荷载等技术参数!进行计算的对于【作业脚手架而言在】立杆间距、》架体步距、荷载【。相同的条件下立杆的!稳定承载力计—算结果?是相:同的;?但是对于连墙件、】剪刀撑、斜撑—杆、扫?地杆:采用不同方》式设置的作》业,脚手架其实际—立杆稳定承载力是】不,。相同的同理对于支】。撑脚手架而言—剪刀撑、扫地杆采用!不同方式设置的支】。撑脚手架及》纵向和横《向水平杆不通—长满设的支》撑脚手架《其实际立杆稳定承载!力,也是不相同的脚手架!立杆稳定承》载力计算《的先决条件是架体的!结构和构造措施【必须满足其计—算的:边界条件的要求因此!必须强调脚手架【的结构?和构造应《满足要求《
《。
,
? 4 施工【现场的应用计—算应强?调简便、正》确、可靠
】
按本标!准公式(6.2【.4-2)计算脚】手架的立杆稳定承】载,力已应用多年其计算!方,法及计算的技术要求!已被广大工程—技术人员所认知【多年来没《有发生因计算—的误:差而发?。。生,脚手架质量安全事故!总结:以往的经验教训脚】手,。架由于立杆失—稳而:发生的质量》安全事故《。多是因?。为使用了不合格钢】管和不合格的连接件!。、构造上《不符:。合要求、施工操【作方法不当》。等原因造成》的从多年脚手—架,应用的实践看本标准!公,式(6.2》.4-2)的计算简!便计算结果能够【保证:脚手架立杆安全【稳,定承:载的要求而》按公式(13—),进行计算较为繁【琐不便于施工现【场应用
!。6.2.7、—6.2?.8 作业—脚手架连墙件主要】需计算三项内容【连墙件的抗拉(压】)强度、抗压稳【定承载力、连接强】度本标?准,中是将连墙件简化为!轴心受?力构:件进行计《。算的由?于连墙件可》能偏心受力或可【能,有少量的弯矩、扭】。矩作:用故在公式的右【端对:强度设?计值:乘以0.85的折】减系:数以:考虑这一不利因素】应注意的是当采【用焊接或《。螺栓连接的连—墙件时对焊缝和螺栓!应按现行国家标【准冷弯薄壁型钢结构!技术规范GB 【500?1,8的规定《计算;当连墙件【与混凝土中的—预埋件连接时—预埋:件尚应按《现行国家标准混凝土!结构设计规范G【B 500》10:的规定计算
—
6.2.!9 支撑脚—手,。架横杆应《计算抗弯强度—、节点连《接强度其计》算方法与作》。业脚手架相》同一般多是需—计算架体《顶部直接《承受荷载的》水平:杆件应注意的—是支撑脚手》架横向?水平杆的《弯矩设计值组合【计算与?。作业脚手《架不同?其分为由永》。久荷载控制的组合和!由可变荷载控制的组!合两:。种情况这是根据【现行国家标准建筑结!构荷:载规范GB 5【0009的规定调】整的
6!.2.10~—6.2.《。13 《支撑:脚手架立杆(门【。架立杆)稳定承载】力,计,算,按室内或无风环【境,搭设:和室:外,搭设两种不同工况】分别单独计算室内或!无风环境搭》设的支撑脚》手架不需组合风【荷载值室外搭—设的支撑脚手架应】组合风荷载》值因是两种》不同工作环境—下的:。支撑脚手架所以【需单独计算其—各自:的立杆(门架—立杆)稳定承—载力在?计算时应注意以下几!点,
:。
》 1 》 室内或无风环境搭!设的支撑脚》手架:按本标准《公式(6.2.4】-1:)计算立杆稳定【。承载力按本标准公】式(6.2》.,11-?1,)、公?式(:6.2.11-2)!计算立杆轴》向力设计值》不组合风荷载
!
》 2 《。。 室外搭《设的支撑脚手架立杆!稳定承载力》。按本标准公式(6】.2:。.4-1)、公式】(6.2.4-2】)分别计《算并应同时满足承载!能力要求计算—时,应注意
《
《
— : 1)按本标准公式!(6:.2:.,4-1)计》算立杆的稳定承载力!时立杆的轴》向力设?。。计值分别按》本标准公式(6【。.2.11-3)、!。公式(6.2.11!-4)计《算并应取较大值【计算公式中》组合了?由,风荷载在立杆中产】生的最大附加轴【向力值Nwfk【而不组合由风荷【载在立?杆中产生的弯矩值】
,
【。 《。 2)按本标准】公式(6.2—.4-2)》计算:立杆稳定承载力时】立杆的轴向力设计】值分别按本标准公】式(6.2.11-!。1)、公式(6【.2.11-2【)计:算并应取较》大,值此时计算公式【中组合了《由风荷载在立杆中】产生的弯矩值—而不组合由风荷【载在立杆中产生【的最大附加轴向力值!
:。。
》 经理》论分析表《明支:。撑脚手?架在水平风荷—。载的作用下》立杆产生的》最大附加轴向力与】最大弯?曲应力?不发生在同一个位】置,可视为不同》时出现在所选择的计!算单元内因》此在上?述风荷载《组,合计算时《应分:别进行组合》计算
》
《 :。 3 ? 支撑脚手架稳【定,承载力计算》所采用的稳定—系数φ是根》据支撑脚手架—结构:试验所取《得的承载力》极限值经综合理论计!算分析得出的—所,以支撑脚手架单【立杆(门架立—杆)稳定承载力计算!的结:果实际?上,。反映出来的》是,支撑脚手架的整【体承载?力
! 4 支—撑脚手架立杆(门架!立,杆)由?风荷载产生的弯曲应!力值计算时应注【意以下两点》。
》
— 1)弯矩标】准值计?算是按?三跨连续梁支座【负弯矩计算公式进】行计:算在进行风荷载标】准,值计算?时应取单榀》桁架的体型系—数μs?t按本标《准公式(5.1【.7:)计:算此:处应理?解为:使支撑脚手》架,产生弯曲作用的风荷!载是作用在单榀【桁架(支撑脚—手架)上的风荷载而!不是作用在整—体桁架(支》撑脚手架)上的风荷!载
《
】 2《)根据现行国—家标准建筑》。结构荷载规范GB】 50009—的规定风荷载组合值!系数均取0》.6:
】 5 混—凝土模板支撑脚手架!在轴向力《设计值计算时不计】入由:风荷载?产生的立杆》(门架?立,杆)附加轴向—力是因为《模板:支撑脚手架在浇【。筑混凝土前》立杆轴向力较小此】时增加的附》加轴向力不起—控制作用只要架体】整,体稳定能够满—足抗倾覆要求架体】就是安全的在—混凝土浇筑》后,。通过模板、建筑【结构件?已将风荷载水平作】用力传给了》建筑结?构此时支撑脚—。手架立杆《已不存在风荷载产】生,的附加轴向》力
! 表?6.2.1》3,中提:出的不计入由风荷】载产生的立杆附加】轴向力?的,条件是按序号分别】独立的只《要施工现场》。。所搭:设的支撑脚手架【。分,别同时满足某一【个序号?所列基本风压值、架!体高宽比、作—业层:上竖向封闭》栏,杆(模板《)高度这三》个条件?即可不计入风荷【载产:生的支?撑,脚手架?立杆:附加轴向力其—中设置?了连:。墙件或采《。取了其他防倾覆措】施,即可消除风荷载作用!下的:立杆:附加轴向力也可增】强架体抗倾覆能力】当支撑脚手》。架符合序号1~7所!列情况时经分析计算!风荷:载,产生的立杆附加轴】向力较小可不—计入:应,注意的是附加轴向力!受架体高宽比影响较!大在其他条件无【变化的?情况下附加》轴向力随架》体高宽比变化比较明!显
《
?6.:2.15 支【撑脚手?架由风荷载作用而产!生的倾覆《。力矩是风对支撑【脚手架的整体作【用一是风《对支撑脚手架上【部竖向封闭栏杆【。或模板?的作用?;二是风对架—。体的:作用为计算方便取】支撑:。脚手架一列横向立杆!作为计算《单元风作用在—架体上所《产,生的:风,荷载标准值应以【支撑脚手架整体【体型系?数μstw》。按本标准公式(【5.1.7)计算
!
—。 ,。 当支撑》脚手架的横向立杆排!数较多时按》上述公式《计算所得《μstw的值也较】大
》
,
6.2.1—6 在风荷—。载的作?用下:计算单元立杆产【生的附加轴向力【值是近?似(看?作是)按线性分【。布的因为支撑脚手架!有竖向剪刀撑斜杆】等,杆件作用使立杆产】。生的轴向力分布比较!复,杂本:标准是为了使—计算:方便、?简化给出了支撑【脚手架立杆在—风荷载作用下的最】大附:加轴向?力标:准值计算公》式应该说明》。的是这个公式计算】的结果是一个近似值!。
— 立》杆在风荷载作—用下产生《。的附加轴向力可做】如下理?解支撑?脚手架在水》平风荷载的作用下】使支撑脚手架的架体!和,竖向:栏杆(?。模板)分别》产生一个《水平:力两个水平力—共同作用使架体产】生了顺风向倾覆力】矩支:撑脚手架为抵抗倾】覆力矩在《立杆内产《。生了对?应的轴力《这些轴力行成了相】应的力偶矩架体【的立杆距倾覆原【点的:。距离不同其相应的】轴力值也不》同架体?倾覆原?点连线处的》。轴力最大《此轴力?即为立杆(门架立杆!)在风荷载作用【下产生的最大附加轴!向力
—
6.2.1【。。7 :。。 野外搭设的支【撑脚:。手,架需要?进行倾覆计算—支,撑脚手架倾覆计算可!。根据需要《选择对于一般架体高!宽比较小《的支撑脚手架可【。不必进行计算;【对,于架体高《宽比较大、风荷【载标准值较大、【上,部模板竖向高度较】高,时支:撑脚手架抗》倾覆计算成为必要】支撑脚手架》抗倾覆力矩是由支撑!脚手架自重力、架】体上模板及其—。物料自?重,力产生的架体自重】及架体上部模—。板、分布摆放的材料!一般可看作是按底平!面均匀分布的—架体:上部集中堆放的【物,料应按集中》。自重力来看待如果架!体上部无《集中堆放《的物料则公式(6.!2.17)中公式】(6.2.17)】变为下式
》
—
:
《 当支撑脚手】架即:将要出现倾》。覆时可认为》支撑:脚手架迎风面立杆】(门架立杆)—出现悬?空对:。。地面的压力为零【背风面立杆出—现,。最大附加轴向力【
:
【 公式(6》。.2.17)是依据!本标:准,第6:。.1.?11条规定》。。的,荷载分项《系,数按下式导出
【
!
《 式中《Mo支撑脚手架的倾!覆力矩?设计值?(N·?。mm);
】
: ! Mr支撑脚手架的!抗倾覆力矩设—计值(N·mm)】
6.】2.18、6.2】。.19? 脚手架立杆地】基承载力计算—应取立杆《轴向力标准值作为设!计值相对应的应取地!基承载力《特征值作为地基承】载力值本《标准为简化计算在公!式(:6.2.18—)中以?N,d代替立杆轴—向力标准值于之相】对应的将修正后的地!基承载力特征值【扩大γo倍
—
— 对地基承载】力特征值进行修正】是因为?脚,。手,。架立:杆地:基极易受《季节性天气》、雨水等外界—因素:影响故立杆的地基承!载力计算应与永久】建筑的地基》承载力计算》有所不?。同对地基承》。载,力特征值应进行必】要的修正《
,
《
6.2.》2,0、6?。.2.21 —。 钢:丝绳:是按:容许应力《法计算的《所取的荷《载值应?是荷载组合标准【值应按国家现行相关!标准:规定计算
》。
?
》 脚手架《搭设在?建筑结?。构上需?对建筑结构进—行承载力验算是【。为了防止出现—建筑结构倒塌类【。事故特别是在施工期!。间建筑结构》强度或稳定没—有达到设计要求的】工况下上述验算更】为,必要
《