双排脚手架承载力计算方法

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!""#年$月第$%卷第$期施工技术

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双排脚手架整体稳定极限承载力通用计算方法

敖鸿斐，罗兴隆

（同济大学，上海

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［摘要］将双排脚手架简化为格构式轴心受压柱，并在剪切变形中考虑了连接件半刚性连接特点的影响，得到一个通用的双排脚手架整体稳定极限承载力计算方法，最后通过与试验对比验证了方法的可行性。［关键词］双排脚手架；极限承载力；格构式轴心受压柱；半刚性［中图分类号］*,4$56!

［文献标识码］7

［文章编号］5""!89%39（!""#）"$8""$38"$

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双排脚手架是大、小横杆、立杆、连墙杆及各种支撑用连接件连接起来的多层多跨空间框架结构体系。在实际施工环境下，双排脚手架有竹木式、钢管式、扣件式或碗扣式等，然而目前双排脚手架的试验与理论研究只针对某些具体的形式，如双排扣件式钢管脚手架等，因此缺乏能灵活适用于各种形式双排脚手架的通用计算方法。本文引入格构式轴心受压柱模型来分析双排脚手架稳定承载力，得到一种通用的计算方法。该方法被试验证明是有效和正确的。

双排脚手架空间体系中存在多种框架，它的立杆与大横杆组成纵向框架，立杆与小横杆组成横向框架，大、小横杆组成水平框架。纵向框架具有较多的跨数，且受到剪刀撑约束，其刚度比横向框架大，因而脚手架的破坏一般表现为横向框架局部失稳引起的脚手架整体失稳，如图5所示。因此对脚手架极限承载力的研究实际上是对脚手架横向框架极限承载力的研究。

在脚手架的横向框架中，没有连墙杆支撑的横向柱作为连接连墙件，公式（$）是文献［!］建议使用的，考虑到高支撑架安全因素的立杆稳定性计算公式。

公式!、"、#的计算结果分别为：!P$963$、立杆的稳定性计算均满足!R［2］4$6$"、##6%3(QFF!，

框架的刚度较差，其自身临界荷载也不高，但由于水平框架对它有制约作用，整个脚手架还是能达到较高的临界荷载（见图!）。所以，对于脚手架的整体稳定极限承载力，主要是研究单榀有连墙杆脚手架横向框架极限承载力和水平框架空间作用对脚手架整体稳定极限承载力影响的程度。

用非线性有限元法研究了水平框架空间文献［5］作用对脚手架整体稳定极限承载力影响的程度。研究发现，单榀有连墙杆横向框架通过水平框架的作用能保证!榀无连墙杆横向框架的临界荷载不至于降低。也就是说，按照规范每$跨设置连墙杆，能保证单榀有连墙杆脚手架横向框架的稳定极限承载力就是整个脚手架的稳定极限承载力，因此，在研究中只需要分析单榀有连墙杆脚手架横向框架的稳定极限承载力。

［收稿日期］!""%8"%8!3

［作者简介］敖鸿斐（534"—），男，湖北武汉人，同济大学建筑工程系博士研究生，上海市浦东新区栖山路5""弄$$号T"!室

电话：（"!5）!""5$#，T9#$935"

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要求，但可以看到公式"的计算结果是最保守的。

参考文献：

［5］S1S5$"8!""5，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范［)］O［!］杜荣军O扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全［S］O施工技

术，（$）!""!，O

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施工技术第!#卷

的关系。

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图!双排脚手架

整体失稳模态

图"横向框架之间

的相互作用

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图%装有杆端转角

弹簧杆件的计算模型

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将式（!）代入式（"），得到：

!计算模型与算法

单榀有连墙杆脚手架横向框架的受力状态与格构

式轴心受压柱非常相似，如图!所示，如果将其内、外立杆看作格构式轴心受压柱的"个分肢，而将小横杆看作缀材，连墙杆看作减少受压柱计算长度的支撑，就可以按格构式轴心受压柱绕虚轴转动稳定承载力计算模型来计算单榀有连墙杆脚手架横向框架的稳定极限承载力。

图#单榀有连墙杆脚手架

图$剪切变形

横向框架的受力模型

计算模型

与普通的缀板格构式轴心受压柱相比，单榀有连墙杆脚手架横向框架有着刚度较弱的分肢和缀材，因此其抗剪刚度很弱，加之小横杆与立杆之间的连接为半刚性，更减弱了横向框架的抗剪刚度，必须考虑剪切变形对稳定承载力的影响。文献［#］给出了考虑剪切变形的格构式轴心受压柱绕虚轴整体稳定计算公式：

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#$")）

（)）式中，$为内、外立杆的面积之和；!&%’&&"%’’；")为

轴心受压杆件在单位剪力(&)时的剪切角变形，在计算")时须考虑半刚性连接的影响。

取一个缀材节间（见图#）计算")&#’%。由于小横杆与立杆之间的连接是半刚性的，可以将缀材节间看作半刚性连接框架，连墙杆与立杆的连接也为半刚性，弹簧的转角刚度为)。

将小横杆看作装有杆端转角弹簧的杆件来考虑半刚性连接的影响。在利用位移法计算#时，须先引入装有杆端转角弹簧杆件（见图*）的杆端转角位移方程。式（"）（、!）给出了图*计算模型中*&、$&、$&+之间

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