對《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》及理解與應(yīng)用_secret

1、對建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范的理解與應(yīng)用建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ130-2001（以下簡稱扣件架規(guī)范）自2001年頒布以來，對施工扣件式鋼管腳手架的設(shè)計計算、構(gòu)造要求和搭拆等方面起了良好的規(guī)范作用，有效地減少了安全事故的發(fā)生，在實際應(yīng)用中，施工技術(shù)人員對規(guī)范中一些規(guī)定的由來不清楚，對一些條文誤解誤用；另外，規(guī)范中有些條文確有值得爭議、探討、甚至修改之處，本文就扣件架規(guī)范外腳手架和模板支架的幾個問題談?wù)劰P者的理解和看法。一、水平風(fēng)荷載標準值的計算扣件架規(guī)范第規(guī)定：作用于腳手架的水平風(fēng)荷載標準值Wk0.7z·s·Wo，式中基本風(fēng)壓Wo是根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷

2、載規(guī)范（GBJ9-87）重現(xiàn)期為30年（即30年一遇）確定的，系數(shù)0.7是按腳手架使用期限為5年確定的對基本風(fēng)壓Wo（重現(xiàn)期為30年）的折減系數(shù)，現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001附表D-4給出的是重現(xiàn)期為10年、50年和100年的基本風(fēng)壓。重現(xiàn)期30年的基本風(fēng)壓需換算確定。工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計原理（第二版）給出了我國不同重現(xiàn)期風(fēng)壓與50年重現(xiàn)期風(fēng)壓的比值，見下表1。不同重現(xiàn)期風(fēng)壓與50年重現(xiàn)期風(fēng)壓的比值表1重現(xiàn)期To（年）100503020105310.51.1141.000.9160.8490.7340.6190.5350.3530.239從表1可得重現(xiàn)期5年與30年的風(fēng)壓比

3、值為0.619/0.9160.6750.7，故規(guī)范采用了折減系數(shù)0.7。GB50009-2001規(guī)定基本風(fēng)壓按50年一遇的風(fēng)壓采用，從表1知腳手架使用期限為5年的風(fēng)壓折減系數(shù)為0.619，偏安全地取0.65，于是對于重現(xiàn)期為50年的基本風(fēng)壓值Wo，作用于腳手架上的水平風(fēng)荷載標準值Wk0.65z·s·Wo，如果仍采用Wk0.7z·s·Wo，將使Wk值偏大。二、連墻件計算1、連墻件軸向力設(shè)計值的計算扣件架規(guī)范第5.4.1規(guī)定：連墻件的軸向力設(shè)計值Nl=Nlw+No，其中Nlw是由風(fēng)荷載產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計值，No是連墻件約束腳手架橫向平面內(nèi)變形所產(chǎn)生的軸向

4、力，雙排架取5KN。對于No5KN，該條文說明解釋如下：連墻件除受風(fēng)荷載作用外，還受到以下兩方面水平力的作用：連墻件為保證腳手架橫向整體穩(wěn)定承受的屈曲剪力，連墻件為起到防止腳手架發(fā)生橫向整體失穩(wěn)的約束，必然會因阻止腳手架橫向變形產(chǎn)生一個軸向力，即立桿的屈曲剪力。施工荷載偏心作用產(chǎn)生的水平力，腳手架的荷載作用實際上是偏離腳手架形心軸作用的，在偏心力作用下，腳手架承受傾覆力矩作用，此傾覆力矩由連墻件的水平反力即軸向力抵抗，該力與施工荷載偏心大小、連墻件豎向間距有關(guān)，由于對施工荷載偏心情況缺少調(diào)查統(tǒng)計資料，難以給出水平力數(shù)值。將上面屈曲剪力和施工荷載偏心作用產(chǎn)生的水平力合在一起暫取為No5KN。根據(jù)

5、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論，屈曲剪力可取壓桿穩(wěn)定承載力的2，步距h1.8m的常用腳手架的層曲剪力見下表2。連墻件承受的屈曲剪力表2架寬lb（m）連墻件豎向間距連墻件承受的屈曲剪力（KN）1.052h3h2.211.741.302h3h1.951.641.552h3h1.851.52以上是扣件架規(guī)范條文說明，表2僅給出連墻件承受的屈曲剪力數(shù)據(jù)，而沒有數(shù)據(jù)的推導(dǎo)過程?，F(xiàn)僅就lb1.05m，連墻件豎向間距2h、3h的連墻件承受的屈曲剪力進行計算：連墻件豎向間距2h時，1.5，lo1.155×1.5×18003118.5，lo/i=3118.5/15.8197.37，0.184，一根立桿穩(wěn)定承

6、載力NAf0.184×489×20518445.08N，一根連墻件承受的屈曲剪力Nc按6根立桿（二步三跨，三跨共6根立桿）計算，Nc18445.08×2×62213.4N2.21KN。連墻件豎向間距3h時，1.7，lo1.155×1.7×18003534.3，lo/i3531.3/15.8223.689，0.145，NAf0.145×489×20514535.53N，Nc14535.53×2×61744.3N1.74KN。表2中數(shù)據(jù)過大，現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）第5.1.7

7、重新規(guī)定了受壓構(gòu)件自由長度的支撐力，不再借用受壓構(gòu)件的偶然剪力，對于腳手架，“受壓構(gòu)件”是內(nèi)、外立桿，“支撐力”是連墻件的軸向力（不再借用屈曲剪力取立桿穩(wěn)定承載力的2）GB50017-2003第5.1.7第3款：“被撐構(gòu)件為多根柱組成的柱列，在柱高度中央附近設(shè)置一道支撐時，支撐力應(yīng)按下式計算：Fbn”式中n為柱列中被撐柱的根數(shù)，Ni為被撐柱同時存在的軸心壓力設(shè)計值之和。對于雙排腳手架，n2，Ni2N1（N1為一根立桿軸心壓力設(shè)計值，支撐力Fbn1，連墻件水平間距為3跨，一根連墻件的軸向力Nc3Fbn3×0.0267N10.08N1。腳手架lb1.05，連墻件豎向間距2h時，Nc0.0

8、8×18445.081476N1.476KN；連墻件豎向間距3h時，Nc0.08×14535.531163N1.163KN。表2中數(shù)值均大50（）建筑施工門式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ128-2000）（以下簡稱門架規(guī)范）規(guī)定No3KN，建議扣件架規(guī)范下次修改時，對于雙排腳手架取No3KN（對于單排腳手架可取No2KN）,避免連墻件構(gòu)造過于復(fù)雜。2、連墻件的強度和穩(wěn)定性計算扣件架規(guī)范未給出具體計算公式，對于施工習(xí)慣采用的與預(yù)埋在梁板砼中的短鋼管扣件連接的連墻件（連墻鋼管），可借用門架規(guī)范：連墻件強度 （1）連墻件穩(wěn)定 （2）Nt（Nc）Nw+3.0（KN）式中：An、A

9、連墻件的凈截面積、毛截面積； Nt、Nc風(fēng)荷載及其他作用對連墻件的拉、壓力設(shè)計值； Nw風(fēng)荷載作用于連墻件的拉（壓）力設(shè)計值；連墻件的穩(wěn)定系數(shù)。式（1）、（2）是將連墻件簡化為軸心受力構(gòu)件進行計算的表達式，由于扣件連接存在的偏心受力（偏心距e=53mm），所以在公式右端對強度設(shè)計值乘以0.85的折減系數(shù)，以考慮這一不利因素。三、立桿長度附加系數(shù)k扣件架規(guī)范k取1.155，此值是將鋼管抗力調(diào)整系數(shù)0.9rm（rm1.59，SQK、SGK分別為可變荷載與永久荷載的標準值的軸力和）近似取1.333后，將此系數(shù)的作用轉(zhuǎn)化為對立桿計算長度的調(diào)整值，k取為1.155有些偏小，較合適的k值見下表3。立桿長度

10、附加系數(shù)k表3步距h（m）h0.90.9h1.21.2h1.51.5h2.0k1.2431.1851.1671.163表3中k值推算見建筑施工手冊第四版。現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）（以下簡稱荷載規(guī)范）對建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GBJ9-87）修訂增加了由永久荷載效應(yīng)控制的組合：SrGSGK+rQi.ci.SQik。按照荷載規(guī)范，腳手架效應(yīng)（軸向力）如果由永久荷載效應(yīng)控制，不組合風(fēng)荷載時，N1.35NGK+1.4×0.7NGK，0.7為活荷載組合值系數(shù)，此時k值不能取1.155或表3數(shù)值，正確的方法是：不組合風(fēng)荷載時，不論由永久荷載效應(yīng)控制還是由可變荷載效應(yīng)控制，效應(yīng)均

11、取N1.2NGK+1.4NGK，k取1.155（或表3數(shù)值），原因如下：腳手架結(jié)構(gòu)采用的不是真正意義上的“概率極限狀態(tài)設(shè)計法”。概率極限狀態(tài)設(shè)計法所涉及的作用效應(yīng)和抗力值是以大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)并經(jīng)過概率分析后確定的，腳手架系暫設(shè)結(jié)構(gòu)，在荷載和結(jié)構(gòu)方面均缺乏系統(tǒng)積累的資料，不具備永久性結(jié)構(gòu)那樣的概率分析條件，腳手架結(jié)構(gòu)可靠度采用了校核法：把有長期使用經(jīng)驗的容許應(yīng)力法通過調(diào)整抗力值轉(zhuǎn)換為現(xiàn)行結(jié)構(gòu)規(guī)范采用的“概率極限狀態(tài)設(shè)計法”。這樣便于利用它的計算方法和有關(guān)適合的數(shù)據(jù)。扣件架規(guī)范腳手架強度和穩(wěn)定計算分別相當(dāng)于容許應(yīng)力法中安全系數(shù)K1.5（強度）和K2.0（穩(wěn)定）的要求，只是外表上穿的是“概率極限

12、狀態(tài)設(shè)計法”這件外套，其計算結(jié)果與容許應(yīng)力法是等同的。經(jīng)校核，N1.2NGK+1.4NQK時，k取1.155（或表3數(shù)值）與容許應(yīng)力法穩(wěn)定安全系數(shù)K2是相當(dāng)?shù)?；如果效?yīng)取N1.35NGK+1.4×0.7NQK，則k值需根據(jù)K2（穩(wěn)定）校核確定，校核如下（為了便于比較，將兩種不同效應(yīng)校核數(shù)據(jù)有些一同列出）：1、關(guān)于0.9rm的取值（1）N1.35N GK+1.4×0.7NQK（以下稱效應(yīng)1）軸心壓桿穩(wěn)定的承載能力極限表達式：0.9（1.35N GK+1.4×0.7NQK）·A· （1）rm鋼管抗力分項系數(shù)，取1.165；rm為使K2增設(shè)的結(jié)構(gòu)抗力

13、附加分項系數(shù)。容許應(yīng)力法的軸心壓桿穩(wěn)定承載能力極限表達式：NGK+NQK·A （2）k安全系數(shù)，采用經(jīng)驗系數(shù)2。聯(lián)合式（1）（2）得 rm1.41（2）N1.2NGK+1.4NQK（以下稱效應(yīng)2）方法同樣，可得rm1.590.9rm的理論值列表如下：0.9rm的理論值表40.20.40.60.81.01.21.41.61.8效應(yīng)1：0.9rm1.3331.3801.4171.4481.4741.4951.5141.5301.544效應(yīng)2：0.9rm1.3921.3651.3451.3301.3191.3101.3021.2951.2902、取0.9rm1.500，1.333時的安全系

14、數(shù)K值表4是K2時對應(yīng)于的0.9 rm值，現(xiàn)求效應(yīng)1、效應(yīng)2的0.9 rm分別為1.500、1.333對應(yīng)于的K值效應(yīng)1：比較式（1）、（2）可得0.9 rm （3）設(shè)0.9 rm1.500時穩(wěn)定安全系數(shù)為K，則1.500 （4）由式（3）、（4）得K×2同樣，效應(yīng)2：K，安全系數(shù)K值列于下表5。安全系數(shù)K表50.20.40.60.81.01.21.41.61.8效應(yīng)1：K2.2512.1742.1172.0722.0352.0071.9821.9611.943效應(yīng)2：K1.9151.9531.9822.0052.0212.0352.0482.0592.067效應(yīng)1：0.9rm1.5

15、00時K在1.9432.51之間，K2的點占33，最大者低2.85，即×1002.85；效應(yīng)2：0.9rm1.333時K在1.9152.067之間，K2的點占33，最大者低4.25，即×1004.25。取0.9rm分別為1.500和1.333大體上滿足K2的要求。3、將0.9 rm轉(zhuǎn)化為對立桿計算長度的調(diào)整后，立桿長度附加系數(shù)k的取值效應(yīng)1：計算0.9 rm1.500時的k值設(shè)不計k系數(shù)的計算長度lo（h）的立桿穩(wěn)定系數(shù)為；計入k系數(shù)的計算長度為lo（kh）的穩(wěn)定系數(shù)為，有：1.35NGK+1.4×0.7NQK·1.35NGK+1.4×0.7N

16、QK根據(jù)作用效果相等的要求，上邊兩邊右邊項相等，即·，得1.500，。，于是k,48×3.5鋼管ik值計算見下表。按確定的計算長度調(diào)整系數(shù)k值表6h （m）h（m）k區(qū)段平均0.91.51.3585.60.6880.459118.81.3881.3381.61.4491.30.6520.435122.81.3451.71.5397.00.6110.407127.81.3181.81.62102.70.5680.379133.41.2991.21.51.80114.10.4880.325145.81.2781.2661.61.92121.70.4420.295153.81.2

17、641.72.04129.30.4000.267162.31.2551.51.52.25142.60.3380.2251781.2481.2451.62.40152.10.3010.2011891.2431.72.55161.60.2690.1792011.2441.81.52.70171.10.2430.162211.51.2361.2351.62.88182.50.2150.1432261.2381.73.06193.90.1910.1272401.2382.01.53.15199.60.1810.1212461.2321.63.20202.80.1750.1172501.233效應(yīng)2：0

18、.9 rm1.333時，（1/1.333）=0.75，k值結(jié)果見表3，計算過程同上?？奂芤?guī)范將0.9 rm1.333轉(zhuǎn)化為對立桿計算長度的調(diào)整（即取lokh）有以下不足：（1）此調(diào)整不適合于組合風(fēng)荷載的情況，原因是·0.9 rm，lo（h）lo（kh），使，那么0.9 rm，取0.9 rm1.333時，0.75，k值必然比表3中數(shù)值要大；（2）將本來對抗力f進行的調(diào)整0.9 rm轉(zhuǎn)化為對lo的調(diào)整造成了概念上的混亂。如果取消此調(diào)整，那么不僅減小了累計誤差（因已對0.9 rm作了一次近似處理，取為1.333），而且概念明確，同時也適合于組合風(fēng)荷載情況，計算公式如下(loh)：不組合風(fēng)荷載時：（5）式中, N1.2（NG1K+NG2K）+1.4NQK組合風(fēng)荷載時：（6）式中N1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4NQK按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001），組合值系數(shù)0.85應(yīng)改為0.9。四、模板支架立桿的計算長度lo扣件架規(guī)范第5.6.2第2款：模板支架立桿的計算長度loh+2a，h為支架立桿的步距，a為模板支架立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點的長度。當(dāng)模板支撐點仍為鋼管和扣件連接時，a=0，loh，計算長度