腳手架彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定承載力計(jì)算公式

腳手架彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定承載力計(jì)算公式6．2 承載力量極限狀態(tài)本條列出了三種承載力量極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式，應(yīng)依據(jù)三種狀態(tài)性質(zhì)不同，ad d含材料系數(shù)(或抗力系數(shù))。地基的承載力量極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，如取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合值，相應(yīng)的地基承載力值應(yīng)取特征值。腳手架桿件連接節(jié)點(diǎn)的承載力計(jì)算，應(yīng)依據(jù)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造和受力特征具體確定。因不同種類腳手架桿件連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不同，存在著肯定差異，其所承受荷載的性質(zhì)也不一樣，這要在連接節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算時具體分析確定。(單跨)、22)33)2計(jì)算。受彎桿件彎矩設(shè)計(jì)值的荷載組合計(jì)算公式如本標(biāo)準(zhǔn)公式(6．2．3-2)所示，式中，永久荷載和可變荷載產(chǎn)生的彎矩值應(yīng)分項(xiàng)計(jì)算后累計(jì)?！?．2．6 作業(yè)腳手架立桿(門架立桿)穩(wěn)定承載力按室內(nèi)或無風(fēng)環(huán)境搭設(shè)和室外搭設(shè)兩種工況分別進(jìn)展計(jì)算。室內(nèi)或無風(fēng)環(huán)境搭設(shè)的作業(yè)腳手架不需組合風(fēng)荷載值，室外搭設(shè)的作業(yè)腳手架必需組合風(fēng)荷載值。因是兩種不同工作環(huán)境下的作業(yè)腳手架，所以需單獨(dú)計(jì)算各自的立桿(門架立桿)穩(wěn)定承載力。公式(6．2．4-2)左端可分為兩項(xiàng)來理解，其中： 項(xiàng)為立桿軸向力產(chǎn)生的應(yīng)力值；項(xiàng)為立桿在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力值。62k含架體構(gòu)造件和安全網(wǎng)、腳手板、欄桿等附件自重標(biāo)準(zhǔn)值。依據(jù)。擬計(jì)算分析并與各類作業(yè)腳手架原公式計(jì)算結(jié)果比較分析的根底上給出的。作業(yè)腳手架在水平風(fēng)荷載的作用下，外立桿通過水平橫桿將一局部水平力傳遞給內(nèi)立桿，內(nèi)外立桿共同抵抗水平風(fēng)荷載，并通過連墻件將水平風(fēng)荷載的水平力傳遞給建筑構(gòu)造。因此，內(nèi)外立桿與水平桿是組成了一個桁架，共同擔(dān)當(dāng)風(fēng)荷載，并形成以連墻件為支點(diǎn)的豎向多跨連續(xù)桁架梁。經(jīng)分析爭論，作業(yè)腳手架立桿由水平風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值與連墻件豎向間距的平方成正比，連墻件豎向間距越大，立桿由風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩值也越大。應(yīng)說明的是，由于有的作業(yè)腳手架局部內(nèi)外立桿跨間設(shè)有豎向斜桿，對水平風(fēng)荷載在立桿中產(chǎn)生的彎矩值有減小作用，因此在計(jì)算時，應(yīng)選擇無斜桿的部位作為計(jì)算單元。GB50017中，彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)(X軸)的實(shí)腹式壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定承載力是按以下公式計(jì)算：所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的軸心壓力(N)；N′——參數(shù)， ；Exφ彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；xA)；M所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎矩(N·mm)；xγ與截面模量相應(yīng)的截面塑性進(jìn)展系數(shù)；xW——在彎矩作用平面內(nèi)對較大受壓纖維的毛截面模量(mm；1x 3β——等效彎矩系數(shù)(彎矩作用平面內(nèi))，對于腳手架鋼管，兩端彎矩一樣，可mxβ＝1．0；mxφ彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；yφ——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)；bη——0．7；β——等效彎矩系數(shù)(彎矩作用平面外)1．0。1xλ和偏心率e-應(yīng)變特性以及失穩(wěn)的方向等因素有關(guān)，也與軸心力與彎矩的聯(lián)合作用有關(guān)。公式(10)是實(shí)腹式截面壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)時(X軸)，其彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定承載力計(jì)算式。公式(11)是雙軸對稱截面壓彎構(gòu)件，其彎矩作用平面外的穩(wěn)定承載力計(jì)算式。GB50018中，對于雙軸對稱截面的壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用于對稱平面內(nèi)時，壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定承載力按下式計(jì)算：軸向力設(shè)計(jì)值(N)；M——彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；φ——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；A有效截面面積(mm；e 2β——等效彎矩系數(shù)；mN′——系數(shù)， ；E12E——鋼材彈性模量(N／mm；2λ——構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長細(xì)比；W構(gòu)件對最大受壓邊緣的有效截面模量(mm。e 3公式(12)是依據(jù)構(gòu)件邊緣屈服準(zhǔn)則，假定鋼材為抱負(fù)彈塑性體，構(gòu)件兩端簡支，作用著軸心壓力和兩端等彎矩，并考慮了初始彎曲和初始偏心的影響，構(gòu)件的變形曲線為半個正弦波，在這些抱負(fù)條件均滿足的前提下導(dǎo)出的。在此根底上，又計(jì)入長度系數(shù)來考慮構(gòu)件端部約束的影響，以等效彎矩系數(shù)β來考慮其他荷載的影響，又以 (壓力和彎矩聯(lián)合作用下m)考慮了軸心力和彎矩的聯(lián)合作用下，軸心力對彎矩的放大作用。公式(12)適用于各類薄壁雙軸對稱截面壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定承載力計(jì)算。依據(jù)鋼構(gòu)造壓彎構(gòu)件穩(wěn)定承載力計(jì)算公式和有關(guān)鋼構(gòu)造壓彎構(gòu)件穩(wěn)定承載力計(jì)算理論，在不考慮鋼材塑性開放狀況下，可推導(dǎo)出鋼管腳手架立桿在豎向軸向力和水平風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩聯(lián)合作用下的穩(wěn)定承載力計(jì)算公式：立桿軸向力設(shè)計(jì)值(N)；2φ——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；A——立桿毛截面面積(mm；23(N·mm)；W——立桿截面模量(mm；3N′——立桿歐拉臨界力(N)， ；Eλ——計(jì)算長細(xì)比， ；l立桿計(jì)算長度(mm)；02i——立桿截面回轉(zhuǎn)半徑(mm)；E——鋼材彈性模量(N／mm；22f——鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N／mm。2按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6．2．4-2)計(jì)算。(6．2．4-2)計(jì)算，而不承受公式(13)計(jì)算，主要是基于以下理由：，偏差較小，可以無視不計(jì)。承受48mm×3．5mm的鋼管，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ130所規(guī)定的腳手架搭設(shè)的技術(shù)要求，對搭設(shè)的扣件式鋼管作業(yè)腳手架和扣件式鋼管模板支撐腳手架分別按公式(6．2．4-2)、公式(13)計(jì)算分析如下：1：作業(yè)腳手架。步距分別為1．5m1．8m1．5m1．05m，架體總高2層同時作業(yè)考慮取為5／2w分別取值為0o／20／2N202／，連墻件布置方式為兩步1。表1 作業(yè)腳手架計(jì)算結(jié)果分析比照0．9m0．9m8m，架體長度和寬度都為8m，施工均布荷載取值為N／2，風(fēng)荷載w取值分別為0．／2．／、．／20．／o2．／。在永久荷載、施工荷載不變的狀況下，計(jì)算結(jié)果分析比照見表。表2 模板支撐腳手架計(jì)算結(jié)果分析比照3100mm、200mm、300mm400mm，1．8m0．9m0．9m8m8m，施工均布荷載取值為N2，風(fēng)荷載取值為0／2。在施工荷載、風(fēng)荷載不變狀況下，3。表3 模板支撐腳手架計(jì)算結(jié)果分析比照從上面計(jì)算結(jié)果分析可知，公式(13)的計(jì)算結(jié)果比公式(6．2．4-2)的計(jì)算結(jié)果稍大，3％。變化規(guī)律與步距的關(guān)系不大，與軸力的關(guān)系也不是很明顯，與風(fēng)荷載呈線性關(guān)系。依據(jù)作業(yè)腳手架和支撐腳手架正常使用條件計(jì)算結(jié)果分析，兩個公式計(jì)算結(jié)果的偏3％，因此可無視不計(jì)。腳手架、構(gòu)配件的綜合安全系數(shù)β值已考慮腳手架的各種不利因素。本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定作業(yè)腳手架的綜合安全系數(shù)在立桿穩(wěn)定承載力計(jì)算時，取值為β≥2．0；支撐腳手架的綜合安全系數(shù)在立桿穩(wěn)定承載力計(jì)算時，取值為β≥2．2。腳手架綜合安全系β值已考慮了腳手架立桿穩(wěn)定承載力計(jì)算中的各種相關(guān)因素和各種不利影響，其中包括：立桿的初始彎曲和初始偏心影響；立桿端步約束影響；軸心力和彎矩聯(lián)合作用下，軸心力對彎矩的放大作用影響等。構(gòu)造和構(gòu)造措施保證是根本。腳手架立桿的穩(wěn)定承載力計(jì)算，是依據(jù)腳手架構(gòu)造設(shè)計(jì)所選定的立桿間距、步距、荷載立桿的穩(wěn)定承載力計(jì)算結(jié)果是一樣的；但是對于連墻件、剪刀撐、斜撐桿、掃地桿承受不同方式設(shè)置的作業(yè)腳手架，其實(shí)際立桿穩(wěn)定承載力是不一樣的。同理，對于支撐腳手架而言，剪刀撐、掃地桿承受不同方式設(shè)置的支撐腳手架，及縱向和橫向水平桿不通長滿設(shè)的支撐腳手架，其實(shí)際立桿穩(wěn)定承載力也是不一樣的。腳手架立桿穩(wěn)定承載力計(jì)算的先決條件是架體的構(gòu)造和構(gòu)造措施必需滿足其計(jì)算的邊界條件的要求，因此，必需強(qiáng)調(diào)腳手架的構(gòu)造和構(gòu)造應(yīng)滿足要求。施工現(xiàn)場的應(yīng)用計(jì)算應(yīng)強(qiáng)調(diào)簡便、正確、牢靠。按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6．2．4-2)計(jì)算腳手架的立桿穩(wěn)定承載力，已應(yīng)用多年，其計(jì)算方法及計(jì)算的技術(shù)要求已被寬闊工程技術(shù)人員所認(rèn)知。多年來，沒有發(fā)生因計(jì)算的誤差而發(fā)生腳手架質(zhì)量安全事故?？偨Y(jié)以往的閱歷教訓(xùn)，腳手架由于立桿失穩(wěn)而發(fā)生的質(zhì)量安全事故，多是由于使用了不合格鋼管和不合格的連接件、構(gòu)造上不符合要求、施工操作方法不當(dāng)?shù)染売稍斐傻摹亩嗄昴_手架應(yīng)用的實(shí)踐看，本標(biāo)準(zhǔn)公式(6．2．4-2)的計(jì)算簡便，計(jì)算結(jié)果能夠保證腳手架立桿安全穩(wěn)定承載的要求。而按公式(13)進(jìn)展計(jì)算，較為繁瑣，不便于施工現(xiàn)場應(yīng)用。6．2．7、6．2．8作業(yè)腳手架連墻件主要需計(jì)算三項(xiàng)內(nèi)容：連墻件的抗拉(壓)強(qiáng)度、抗壓穩(wěn)定承載力、連接強(qiáng)度。本標(biāo)準(zhǔn)中是將連墻件簡化為軸心受力構(gòu)件進(jìn)展計(jì)算的，由于連墻件可能偏心受力，或可能有少量的彎矩、扭矩作用，故在公式的右端對強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0．85的折減系數(shù)，以考慮這一不利因素。應(yīng)留意的是，當(dāng)承受焊接或螺栓連接的連墻件時，對焊GB50018的規(guī)定計(jì)算；當(dāng)連墻件與混凝土中的預(yù)埋件連接時，預(yù)埋件尚應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50010的規(guī)定計(jì)算。支撐腳手架橫桿應(yīng)計(jì)算抗彎強(qiáng)度、節(jié)點(diǎn)連接強(qiáng)度，其計(jì)算方法與作業(yè)腳手架一樣，一般多是需計(jì)算架體頂部直接承受荷載的水平桿件。應(yīng)留意的是，支撐腳手架橫向水平桿的彎矩設(shè)計(jì)值組合計(jì)算與作業(yè)腳手架不同，其分為由永久荷載掌握的組合和由可變荷載掌握的組合兩種狀況，這是依據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑構(gòu)造荷載標(biāo)準(zhǔn)》GB50009的規(guī)定調(diào)整的?！?．2．13 支撐腳手架立桿(門架立桿)穩(wěn)定承載力計(jì)算，按室內(nèi)或無風(fēng)環(huán)境搭設(shè)和室外搭設(shè)兩種不同工況分別單獨(dú)計(jì)算。室內(nèi)或無風(fēng)環(huán)境搭設(shè)的支撐腳手架不需組合風(fēng)荷載值，室外搭設(shè)的支撐腳手架應(yīng)組合風(fēng)荷載值。因是兩種不同工作環(huán)境下的支撐腳手架，所以需單獨(dú)計(jì)算其各自的立桿(門架立桿)穩(wěn)定承載力。在計(jì)算時，應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：室內(nèi)或無風(fēng)環(huán)境搭設(shè)的支撐腳手架按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6．2．4-1)計(jì)算立桿穩(wěn)定承載力，按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6．2．11-1)、公式(6．2．11-2)計(jì)算立桿軸向力設(shè)計(jì)值，不組合風(fēng)荷載。分別計(jì)算，并應(yīng)同時滿足承載力量要求，計(jì)算時應(yīng)留意：按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6．2．4-1)計(jì)算立桿的穩(wěn)定承載力時，立桿的軸向力設(shè)計(jì)值分別、公式(6．2．11-4)計(jì)算，并應(yīng)取較大值。計(jì)算公式中組合了由風(fēng)荷載在立桿中產(chǎn)生的最大附加軸向力值N ，而不組合由風(fēng)荷載在立桿中產(chǎn)生的彎矩值。wfk按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6．2．4-2)計(jì)算立桿穩(wěn)定承載力時，立桿的軸向力設(shè)計(jì)值分別按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6．2．11-1)、公式(6．2．11-2)計(jì)算，并應(yīng)取較大值。此時，計(jì)算公式中組合了由風(fēng)荷載在立桿中產(chǎn)生的彎矩值，而不組合由風(fēng)荷載在立桿中產(chǎn)生的最大附加軸向力值。經(jīng)理論分析說明，支撐腳手架在水平風(fēng)荷載的作用下，立桿產(chǎn)生的最大附加軸向力與最大彎曲應(yīng)力不發(fā)生在同一個位置，可視為不同時消滅在所選擇的計(jì)算單元內(nèi)，因此，在上述風(fēng)荷載組合計(jì)算時，應(yīng)分別進(jìn)展組合計(jì)算。支撐腳手架穩(wěn)定承載力計(jì)算所承受的穩(wěn)定系數(shù)φ是依據(jù)支撐腳手架構(gòu)造試驗(yàn)所取得的承載力極限值經(jīng)綜合理論計(jì)算分析得出的，所以，支撐腳手架單立桿(門架立桿)穩(wěn)定承載力計(jì)算的結(jié)果，實(shí)際上反映出來的是支撐腳手架的整體承載力。支撐腳手架立桿(門架立桿)由風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力值計(jì)算時，應(yīng)留意以下兩點(diǎn)：準(zhǔn)值計(jì)算時，應(yīng)取單榀桁架的體型系數(shù)μ按本標(biāo)準(zhǔn)公式(5．1．7)計(jì)算。此處應(yīng)理解為使支st撐腳手架產(chǎn)生彎曲作用的風(fēng)荷載，是作用在單榀桁架(支撐腳手架)上的風(fēng)荷載，而不是作用在整體桁架(支撐腳手架)上的風(fēng)荷載。GB500090．6?；炷聊０逯文_手架在軸向力設(shè)計(jì)值計(jì)算時不計(jì)入由風(fēng)荷載產(chǎn)生的立桿(門架立桿)軸向力不起掌握作用，只要架體整體穩(wěn)定能夠滿足抗傾覆要求，架體就是安全的。在混凝土澆筑后，通過模板、建筑構(gòu)造件已將風(fēng)荷載水平作用力傳給了建筑構(gòu)造，此時，支撐腳手架立桿已不存在風(fēng)荷載產(chǎn)生的附加軸向力。6．2．13中提出的不計(jì)入由風(fēng)荷載產(chǎn)生的立桿附加軸向力的條件，是按序號分別獨(dú)立的。只要施工現(xiàn)場所搭設(shè)的支撐腳手架分別同時滿足某一個序號所列根本風(fēng)壓值、架體高寬比、作業(yè)層上豎向封閉欄桿高度這三個條件，即可不計(jì)入風(fēng)荷載產(chǎn)生的支撐腳手架立桿附加軸向力。其中：設(shè)置了連墻件或?qū)嵭辛似渌纼A覆措施，即可消退風(fēng)荷載作用下的立桿附加軸向力，也可增加架體抗傾覆力量。當(dāng)支撐腳手架符合序號1～7所列狀況時，經(jīng)分析計(jì)算風(fēng)荷載產(chǎn)生的立桿附加軸向力較小，可不計(jì)入。應(yīng)留意的是附加軸向力受架體高寬比影響較大，在其他條件無變化的狀況下，附加軸向力隨架體高寬比變化比較明顯。是風(fēng)對支撐腳手架上部豎向封閉欄桿或模板的作用；二是風(fēng)對架體的作用。為計(jì)算便利，取支撐腳手架一列橫向立桿作為計(jì)算單元。風(fēng)作用在架體上所產(chǎn)生的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)以支撐腳手架整體體型系數(shù)μ 按本標(biāo)準(zhǔn)公式(5．1．7)計(jì)算。stw當(dāng)支撐腳手架的橫向立桿排數(shù)較多時，按上述公式計(jì)算所得μ 的值也較大。stw(看作是)按線性分布的，由于支撐腳手架有豎向剪刀撐斜桿等桿件作用，使立桿產(chǎn)生的軸向力分布比較簡單。本標(biāo)準(zhǔn)是為了使計(jì)算便利、簡化，給出了支撐腳手架立桿在風(fēng)荷載作用下的最大附加軸向力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式。應(yīng)當(dāng)說明的是，這個公式計(jì)算的結(jié)果是一個近似值。立桿在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的附加軸向力，可做如下理解：支撐腳手架在水平風(fēng)荷載的作用下，使支撐腳手架的架體和豎向欄桿分別產(chǎn)生一個水平力，兩個水平力共同作用使架體產(chǎn)生了順風(fēng)向傾覆力矩，支撐腳手架為抵抗傾覆力矩，在立桿內(nèi)產(chǎn)生了對應(yīng)的軸力，這些軸力行成了相應(yīng)的力偶矩。架體的立桿距傾覆原點(diǎn)的距離不同，其相應(yīng)的軸力值也不同，架體傾覆原點(diǎn)連線處的軸力最大，此軸力即為立桿(門架立桿)在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的最大附加軸向力。對于一般架體高寬比較小的支撐腳手架，可不必