。
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,1,k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, 50017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(mm】2):;,
《
】 ? 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!;
【 ? —。 W1?x,在弯矩作用平面【内对较大受压—纤维的毛截》面模:量(:。。m,m3);
】
— 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β】mx=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;
《
《 】。 β1x》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 ?5001《8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(mm2);
!
】 ?。 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(m《m2);
!
, 】 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/《m,m2)?
— 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4】8mm×3.5【mm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 1【30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2—4m:施工均布荷载按2层!同时作业考虑取【为5.0k》N/m2风荷载w】o分别取值》为0.1k》N/m2《、0.2kN/m2!、0.?。3k:N/m2、0.【4,kN/m2》、0.5kN—/,。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、1.5—m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2k?N/m2风荷载【wo取值分别为【0.1kN/m【。2、0.2》kN/m2、0.】。。3kN?/m2、0》.4kN/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《。100mm、20】0mm、300mm!和4:00mm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2kN/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】.8:5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 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 —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《 50?009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【.1:1-4)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N】wfk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GB 50【0,09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6.1.1—1,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】.2.20、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
?