。
:
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N】。ad含荷载》系数Rd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∑NG1k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!GB 5001【7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;!
《
: 》 ? W1《x在弯矩作用平面内!。对较大受压纤—维,的毛:截面模量(mm【3);?
! β】mx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;
!
》 : 》φy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(1!0,)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(m—m2);
】
— βm】。等效弯矩系数; 】。
》
, 》 ,。 N′E1系!数;:
! E】钢材:弹性模量(N/mm!2);
》
— 【 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?(mm3)
—
— 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(1—2)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·】mm:);
】 ! W:立杆:截面模?量(:mm3);
【。
:
,
! N?。′E:立杆欧拉临界力【(N:);
《
:
,
, ,。 《 λ—计算长细比;
!。
《 】 l0?。立杆:计算长度(mm);!
【 】 i立杆截面回转半!径(m?m):;
!。 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(1《3):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(1【3)的计算结果【相,比较偏差《较小可以忽略不【计
—
》采用:48mm×3.5m!m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 13!0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(《13)?计算分析如下
【
《
例1作业!脚手:架步距分别为1.】5m和1.8—m纵距?1,.5m横《距1.05m架【体,总高24《m施工均布荷—载按2层《同时作业考》虑取为?5,.0:kN/m2风—荷载w?o分别取值》为0.1kN/m】2、0.2k—N/m2《、0.3kN/m2!、0.4《kN/m2、0.5!kN/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?200?mm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—、0.2《kN/m2、0【.,。3kN/m2—、,0.4k《N/m2、0—.5kN/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1?00:mm:、20?0mm、3》00m?m和400m—。m步:距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2k】N/m2风荷载取】值为:0.3?kN/m2》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 》5,0,018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GB 【50010》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μst》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G!B, 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《.13?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μ】st:w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μ!st:w的值也较大
】
6》。.2.?16 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
:
:
:。
6.2.17【 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.!1,7,)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M—o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·《m,m,。)
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Nd【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《γ,o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
【
6.2.20!、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
《