扣件式钢管脚手架模板支架的承载力计算及分析

1、8扣件式钢管脚手架模板支架的承载力计算及分析扣件式钢管脚手架作为梁板混凝土模板支架在房屋建筑施工中应用广泛，2011年12月1日实施的建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2011（以下简称规范JGJ130-2011）,把扣件式钢管模板支架按立杆偏心受压 和轴心受压分别称之为满堂扣件式钢管脚手架和满堂扣件式钢管支撑架，两者的区 别是：前者架体顶部作业层施工荷载通过水平杆用直角扣件连接传递给立杆，顶部 立杆呈偏心受压状态（偏心距53伽）；后者架体顶部作业层施工荷载通过可调托撑 轴心传力给立杆，顶部立杆呈轴心受压状态，此两种架体分别简称为满堂脚手架和 满堂支撑架。在立杆纵横向间距、纵

2、横向水平杆竖向间距（亦即步距）、纵横向垂直剪刀撑间距、纵横向扫地杆距立杆底端高度、模板支撑点至顶层纵横双向水平杆 中心线的距离均相同的情况下，两种架体的稳定承载力是不相同的，满堂脚手架因 立杆呈偏心受压，其稳定承载力低，满堂支撑架因立杆呈轴心受压状态，其稳定承 载力高。这可从下面两端铰接的单根立杆的稳定承载力理论分析得到证明。一两端铰接的单根立杆的稳定承载力理论分析1 .两端铰接呈轴心受压状态的单根立杆的稳定承载力 两端铰接呈轴心受压状态的单根立杆见下图一：tF图一：两端铰接呈轴心受压状态的立杆PP图二：两端铰接呈偏心受压状态的单根立杆以欧拉临界力作为稳定承载力，欧拉临界力c 二 2EI丨0二

3、 2ea,对于48X 3.5钢管，弹性模量E=2.06X 105N/mm截面积A=489mrp回转半径i=15.8mm,当立杆长 度 l=1800mm寸，长细比入=lo/i=18OO/15.8=113.9 ，欧拉临界力 Pe=3.142x2.06 X 105X 489/113.9 2 =76557N 76.56KN,同样地可计算出立杆长度 I =1700mm1600mm 1500mm勺欧拉临界力FE,结果见下表1 （表中最后一列同时列出了按冷弯薄壁型 钢结构技术规范GB50018-2002计算的立杆承载力设计值）。表1轴心压杆的稳定承载力钢管规格(mm)长度l o(mm)长细比入欧拉临界力(K

4、N)承载力设计值(KN) 48x 3.51800113.976.5649.021700107.685.7853.131600101.396.7858.14150094.9110.2862.75注：表1中承载力设计值=Af ,是按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002计算的,f=205N/mm2。2.两端铰接呈偏心受压状态的单根立杆的稳定承载力 两端铰接呈偏心受压状态的单根立杆见上图二。由弯矩 M (x) =P(y e)和 M (x) - -Ely,有平衡方程 Ely P( y e) = 0 ,令 k2y = Asinkx + Bcoxkx - eP=一,有y k2y = -k2e,此

5、方程通解为：EI由边界条件：x=0时,y=0，有B=ex=l0 时,y=0，有 A 二1cxkl esin kl0挠度曲线为 y=e( 1 Yoxk|o収 coxkx -1)sin kl01杆件最大挠度发生在压杆中点x =丄|。处，代入上式得最大挠度2ymax r(sec芈-1)e2最大弯矩 M max 二 P(ymax 飞)二 P eGeC0 )2由高等数学，将sec B展开成泰勒级数有sez T 1J 十型十224720兀2 EI对于两端铰接呈轴心受压状态的单根立杆，欧拉临界力Pe= e，将bI0kl2l0：l02PEji21 PE代入sec e泰勒级数有sec12丄(心)2 . A(kl

6、0) _6l(k!o)6 .222427202Pp 2p 3=11.2341.268()1.273()PePePe1 0.234上Pe故边缘最大压应力1 0.234 (1)式中A为杆件截面积，W为杆件截面抵抗矩规范JGJ130-2011中模板支架立杆是以边缘屈服原则作为立杆失稳的条件， 所以当立杆失稳时最大压应力二max二fy=235N/m（钢管立杆抗压屈服强度标准值） 此时立杆压力P等于计算临界力巳，见下式（2），由式（2）可解得两端铰接呈偏心 受压状态的单根立杆计算临界力 巳。1 0.234P对于 48X 3.5钢管，W=5080mp当l0=18OOmn时，欧拉临界力 P=76.56KN（

7、见表1），架体顶部施工荷载通过水平杆（用直角扣件与立杆连接）传递给立杆，偏心距 e=53mm代入式（2）:76560解得 P = 15040N =15.040KN同样地可计算出偏心立杆长度l=1700mm 1600mm 1500mm勺计算临界力Pcr，结果见下表2 （表2中最后一列同时列出了按冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002计算的立杆承载力设计值）。表2偏心受压杆的稳定承载力钢管规格(mm)长度l o(mm)长细比入计算临界力(KN)承载力设计值(KN) 48x 3.51800113.915.0413.031700107.615.3713.311600101.315.7013

8、.63150094.916.0213.89注：表2中承载力设计值是按 冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002第5.5.2条计算的,其计算公式是 理.N *e _ f，式中N eEA2 ,f=205N/mm。瞅N山 一1.165九A (1 L)WN E二满堂支撑架的稳定承载力从上面的分析可以看出，承重大的模板支架，宜优先采用施工荷载通过可调 托撑轴心传力的架体满堂支撑架。房屋建筑施工模板支架安装常用到的一种满堂支撑架构造是：立杆( 48X 3.5 )纵向间距X横向间距=1.2mx 1.2m,步距h=1.5m, 架体高度HW8m架体高宽比不大于2,最少跨数4跨，横板支撑点至顶层纵横双 向

9、水平杆中心线的距离a=0.5m,竖向剪刀撑设置为普通型(竖向剪刀撑纵横向间距 6m或7.2m),现按规范JGJ130-2011和规范GB50018-2002分别计算立杆稳定承载 力设计值如下：1. 按规范JGJ130-2011计算立杆稳定承载力设计值顶部立杆段计算长度 lo=kj(h 2a) =1.155 x 1.298 x( 1.5+2 x 0.5 ) =3.748m非顶部立杆段计算长度l o=kbh =1.155 x 2.089 x 1.5=3.619m按整体稳定最不利考虑，立杆稳定承载力设计值计算取上述两立杆段计算长度中的最大值即 lo=3.748m,长细比入=3.748 x 1000/

10、15.8=237，查规范 JGJ130-2011附录A.0.6有稳定系数 =0.130 ,立杆稳定承载力设计值 =Af =0.130 x 489 x 205=13032N=13.032KN2. 按规范GB50018-2002计算立杆稳定承载力设计值顶部立杆段计算长度 lo=叫(h 2a)=1.298 x( 1.5+2 x 0.5 ) = 3.245m非顶部立杆段计算长度l o=2.089 x 1.5 = 3.134m立杆段计算长度取两者中的最大值即l=3.245m,长细比入=3.245 x1000/15.8=205，稳定系数 =0.172，立杆稳定承载力设计值 =Af =0.172 x 489

11、x 205=17242N=17.242KN两规范计算的立杆稳定承载力设计值不同的原因在于：前者(按规范JGJ130-2011计算)稳定承载力设计值是按稳定安全系数k=2校核而来，脚手架结构采用的不是真正意义上的“概率极限状态设计法”。概率极限状态设计法所涉及的作用效应和抗力值是以大量的统计数据为基础并经过概率 分析后确定的，脚手架系暂设结构，在荷载和结构方面均缺乏系统积累的资料，不具备永久性结构那样的概率分析条件，脚手架结构可靠度采用了校核法：把有长期 使用经验的容许应力法通过调整抗力值转换为现行结构规范采用的“概率极限状态 设计法”。这样便于利用它的计算方法和有关适合的数据。规范JGJ130

12、-2011中脚手架稳定计算相当于容许应力法中稳定安全系数K 2.0的要求，只是外表上穿的是“概率极限状态设计法”这件外套，其计算结果与容许应力法是一样的。后者（按规范GB50018-2002计算）稳定承载力设计值计算采用的是以概率理 论为基础的极限状态设计方法。后者稳定承载力设计值与前者之比=17.242 : 13.032=1.3231.333 （此即规范JGJ130-2011条文说明中0.9rR .333之值）。对于模板支架满堂支撑架这种暂设结构，为保证架体整体稳定系数K 2.0的要求，立杆稳定承载力设计值应按规范JGJ130-2011计算；按规范GB50018-2002计算是不安全的，因架

13、体达不到整体稳定 系数K 2.0的要求。三满堂脚手架的稳定承载力满堂脚手架因偏心受压承载力小，适用于恒荷载和施工活荷载较小的模板支 架，混凝土结构工程施工规范GB50666-2011第4315条第3款规定：立杆顶部 承受水平杆扣件的竖向荷载时，立杆应按不小于50m m的偏心距进行承载力验算，高大模板支架的立杆应按不小于100mm勺偏心距进行承载力验算。但如何验算，规 范GB50666-2011却未明确。不妨采用规范 GB50018-2002第 5.5.2条压弯构件弯矩 作用平面内的稳定性计算公式，公式如下：N訥财n（ 3）A （1 ） WNe等效弯矩系数，对于满堂脚手架，取京=1Ne系数,Ne

14、式中 M 计算弯矩，取构件全长范围内的最大弯矩,M=N *e二 2ea21.165E钢材的弹性模量入 构件在弯矩作用平面内的长细比现用式（3）计算房屋建筑施工模板支架安装常用到的一个满堂脚手架，其构 造是：立杆（ 48X 3.5 ）纵向间距X横向间距=1.2mx 1.2m，步距h=1.5m,架体高 度HW8m架体高宽比不大于2,最少跨数4跨，竖向剪刀撑设置为普通型（竖向 剪刀撑纵、横向间距6m或7.2m）。立杆计算长度系数卩=2.089 （见规范JGJ130-2011附录表C-4），杆段计算长 度 I 0=2.089 X 1.5=3.134m，长细比 入=3.134 X 1000/15.8=1

15、98,稳定系数 32=0.184， M=N e ,e=53mm,W=5080mfi=205N/mm。25Ne= 21746 N3.142.06 104891.165咒1982式（3）取等号时轴向力设计值N有最大值Nmax，此值即立杆稳定承载力设计值,将以上各数据代入式（3）并取等号:N max0.184 489Nmax2是相当或等同的，规范JGJ130-2011第5.1.2条对荷 载分项系数取值有明确规定。办公室卫生管理制度一、主要内容与适用范围1 本制度规定了办公室卫生管理的工作内容和要求及检查与考核。2 此管理制度适用于本公司所有办公室卫生的管理二、定义 1 公共区域：包括办公室走道、会议

16、室、卫生间，每天由行政文员进行清扫；2个人区域：包括个人办公桌及办公区域由各部门工作人员每天自行清扫。1. 公共区域环境卫生应做到以下几点：1) 保持公共区域及个人区域地面干净清洁、无污物、污水、浮土，无死角。2) 保持门窗干净、无尘土、玻璃清洁、透明一3) 保持墙壁清洁，表面无灰尘、污迹。4 )保持挂件、画框及其他装饰品表面干净整洁。5) 保持卫生间、洗手池内无污垢，经常保持清洁，毛巾放在固定(或隐蔽)的地方。6) 保持卫生工具用后及时清洁整理，保持清洁、摆放整齐。7)垃圾篓摆放紧靠卫生间并及时清理，无溢满现象。2. 办公用品的卫生管理应做到以下几点：1) 办公桌面：办公桌面只能摆放必需物品

17、，其它物品应放在个人抽屉，暂不需要的物品就摆回柜子里，不用的物品要及时清理掉。2) 办公文件、票据：办公文件、票据等应分类放进文件夹、文件盒中，并整齐的摆放至办公桌左上角上。3)办公小用品如笔、尺、橡皮檫、订书机、启丁器等，应放在办公桌一侧，要从哪取使用完后放到原位。4)电脑：电脑键盘要保持干净，下班或是离开公司前电脑要关机。5)报刊：报刊应摆放到报刊架上，要定时清理过期报刊。6)饮食水机、灯具、打印机、传真机、文具柜等摆放要整齐，保持表面无污垢，无灰尘，蜘蛛网等，办公室内电器线走向要美观，规范，并用护钉固定不可乱搭接临时线。7)新进设备的包装和报废设备以及不用的杂物应按规定的程序及时予以清除。3.个人卫生应