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∑N?G,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 50《01:7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′E】。x,。参数;
《
?
】 : , φx?弯,矩作:用平面内的》轴心受压《构件:稳定系数;》
》
》 —A毛截面面积(m】。m2);
【
】 Mx所计!算构件段范围内的最!大弯矩(N·m【m);
》
— 》 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(mm!。3);?
,
:
【 ? : 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;
—
《。。 ? φ【b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 5《。0,018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·m?m,。);
?
?
【 , : φ轴心》受压构件《。。的稳定系《数;
】 【 Ae有效截面!面积(m《m,2);?
《
,。
! 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(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·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(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【JG:J 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1.8m》纵距1?.,5m横距1》.05?m架体总高24m施!工均布荷载按2层同!时作业考虑取—为5.?0kN/m2—。风荷载wo》分别取值《为0:.1:kN/m2、0.2!kN/m2、0【.3:kN/m2、0.4!k,N/m2、0.5】k,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1.2》m、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w《o取值分别》为0.1《kN/m《2、0.2》k,N/m2、0.3k!N/m2《、0.4k》N/m?2,、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10—。0mm、2》00m?。m,、,300mm》和,400mm步—距1.8m纵距0.!。9m横距0》.9m架《体总:。高8:m,架体长度和》宽度都为8》m施工均《布荷:载,取值为2kN—。/m:2风:荷载取值《为0:.3kN/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!。G,B 50018【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 5—0010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 500【09的?规定调整的
】
6.2.【1,0~6.2.13】。 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(6.2.1】1,-,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Nw【fk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 50《009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μs?tw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(6.2.17】)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)—
?
6.2.1】8、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》.2:1 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
—