建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范--张有闻

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）宣讲稿主讲人：张有闻哈尔滨工业大学土木工程学院一、规范修订的背景•《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）的编写工作于1986年开始，经历了调研、统计、实验研究、结构分析、总结和讨论后，于1993年定稿上报，2001年修改后批准实施。•规范使用期内国家的建设规模、建筑工地的安全管理和脚手架使用等方面都发生了很大变化，规范内容应适应变化。•和本规范配套的相关规范在内容上作了修订，使本规范的内容也应作出修改，和相关规范协调。•施工现场高大模板工程数量增多，事故频发。在技术上亟待给予指导和规范。•2005年开始对《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）规范进行修订。二、本次规范修订的主要内容•修订了钢管的规格。取消φ51×3.0钢管；为符合《焊接钢管尺寸及单位长度重量》（GB/T21835-2008），将原标准中φ48×3.5的脚手架用钢管改为φ48.3×3.6。•对钢管壁厚的下差限制更严格。将原规定壁厚下差为0.5mm改为0.36mm。当所用钢管的壁厚不符合规范规定时，可以按钢管的实际尺寸进行设计计算。•双管立杆脚手架的经济性不好，很少使用，本次修订中予以取消。•柔性连墙件的做法粗糙，可靠性差，不符合安全要求，本次修订中予以取消。•与建筑结构荷载规范的内容统一。将作用于脚手架上的风荷载标准值的计算公式由：wk=０.７μz·μs·w0（w0取n=50的值）修改为：wk=μz·μs·w0（w0取n=10的值）•将荷载效应组合表中的可变荷载组合系数修改为0.9。荷载效应组合计算项目荷载效应组合纵向、横向水平杆强度与变形永久荷载+施工荷载脚手架立杆地基承载力型钢悬挑梁的强度、稳定与变形永久荷载+施工荷载永久荷载+0.9（施工荷载+风荷载）立杆稳定永久荷载+可变荷载（不含风荷载）永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）连墙件强度与稳定单排架，风荷载+2.0kN双排架，风荷载+3.0kN•将连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力由单排架取3kN改为2kN，双排架取5kN改为3kN;•根据现场施工脚手架应采用密目式安全立网全封闭的安全管理规定，此次修订弱化了开敞式脚手架，对常用脚手架的允许搭设高度做了调整。常用密目式安全立网全封闭式双排脚手架的设计尺寸（m）连墙件设置立杆横距lb步距h下列荷载时的立杆纵距la(m)脚手架允许搭设高度[H]2+0.35(kN/m2)2+2+2×0.35(kN/m2)3+0.35(kN/m2)3+2+2×0.35(kN/m2)二步三跨1.051.52.01.51.51.5501.801.81.51.51.5321.301.51.81.51.51.5501.801.81.21.51.2301.551.51.81.51.51.5381.801.81.21.51.222三步三跨1.051.52.01.51.51.5431.801.81.21.51.2241.301.51.81.51.51.2301.801.81.21.51.217注：地面粗糙度为B类，基本风压Ｗo=0.4kN/m2。•增加了悬挑脚手架挑梁结构及其锚固的构造和计算内容。•补充了与满堂脚手架和满堂支撑架相关的内容。包括结构体系、构造要求、荷载取值、设计计算等。规范中将此类支架体系划分为满堂脚手架（顶部荷载通过纵、横向水平杆传至立杆）和满堂支撑架（顶部荷载通过立杆顶端的可调顶撑传至立杆）二种体系。满堂支撑架根据剪刀撑的间距（5m）细分为普通型满堂支撑架和加强型满堂支撑架。三、双排脚手架的结构性能及其规范修订内容1、双排脚手架的结构性能•在作用极限荷载时，双排脚手架结构的可能破坏形式是以连墙件为反弯点的脚手架平面外大波整体失稳或脚手架较大步距间立杆段的局部弯曲失稳二种形式。通常情况下，脚手架的破坏形式表现为前一种，其承载力由平面外大波整体失稳时的承载力值确定。但是，如果脚手架的步距过大（超过二米），立杆段的稳定承载力可能低于整体失稳时的承载力。影响脚手架结构承载力的主要因素•跨距和排距•连墙件的布置方式和间距•立杆截面面积和步距。2、双排脚手架的设计计算公式（以不组合风荷载为例）•扣件的偏心距很小，脚手架有一定高度，底部立杆接近轴心受力，计算时视为轴心受压构件。•脚手架立杆稳定性的计算公式：；式中：N—脚手架立杆的轴力设计值；A—脚手架立杆的毛截面面积，f—钢材的设计强度值。φ—轴心受压构件的整体稳定系数，由考虑脚手架整体稳定因素的换算长细比λ0查表或由公式：确定；，l0=k•μ•h，fAN207320il00其中：k—计算长度附加系数，μ—考虑整体稳定因素的计算长度系数，它们可以通过规范查得；h—立杆步距。根据以上公式，可以验算计算部位立杆的稳定性。•钢结构设计规范中，轴心压杆的稳定承载力设计值可以由公式:表达，式中：φ—轴心受压构件的整体稳定系数，A—轴心压杆的毛截面面积，f—钢材的设计强度值。轴心压杆的稳定承载力设计值=稳定承载力极限值／(γR•γs)，式中：γR—钢材的抗力分项系数，γR=1.165，γs—荷载分项系数的总和。fAN•脚手架立杆的极限承载力值通过结构实验和结构计算分析确定。可以表达为：根据建筑施工脚手架结构安全度的要求，脚手架立杆的设计承载力=脚手架立杆的极限承载力／K，式中：K—安全系数，根据工作条件不同取2.0~3.0。yfA•脚手架的工作条件较差，施工误差大，其安全度水平显然应该高于钢结构。因此，当按照钢结构设计规范的形式表示脚手架的计算公式时，应考虑脚手架在安全系数上和钢结构的差别，脚手架立杆的设计承载力可以表达为:或:，式中：γ’R—立杆的抗力调整系数，应由计算确定，fy—钢材的屈服强度。'RfARRyfA'•脚手架立杆的轴力设计值根据脚手架自重和外荷载计算求得。由于脚手架属于临时性结构，安全等级为三级，结构重要性系数取0.9。其轴力设计值可以表达为：0.9（1.2NGk+∑1.4NQk）。式中：NGk—结构自重和构配件自重标准值产生的轴力，∑NQk—施工荷载等的标准值产生的轴力之和。•脚手架立杆的设计计算应满足：0.9（1.2NGk+∑1.4NQk）≤'RfA•在规范中，将上式改写为：（1.2NGk+∑1.4NQk）≤=•γ’R的值根据以现行规范表达的脚手架立杆的可靠度水平应符合安全系数为K的条件求得，即：（NGk+∑NQk）≤应等效于（1.2NGk+∑1.4NQk）≤可以求出：γ’R=×RRyfA'9.0'9.0RfAKfAyRRyfA'9.0165.19.0KQkGkQkGkNNNN4.12.1可见，γ’R是反映脚手架安全性水平与脚手架上作用的恒、活荷载比例关系的系数。扣件式脚手架的安全系数取为：K=2.0。对于不同的NGk和∑NQk的比值，经计算和统计：0.9•γ’R≈1.33。•脚手架立杆的整体稳定系数φ根据考虑脚手架整体稳定因素的换算长细比λ0查表或由公式：计算确定。，l0—脚手架大波失稳时的半波长度或连墙件的竖向间距，由脚手架的构造和连墙件的布置方式确定。207320il00以步距h表示，l0可以写为单榀架体大波失稳的计算长度系数和步距的乘积：μ•h。同时将调整结构安全度的作为计算长度附加系数也写入l0。立杆计算长度就写成为如下形式：l0=k•μ•h。故：经比较可见：。'9.01R22'2202'20'')()9.0(7320)()9.0(7320)(9.073209.0hiRRRR155.1333.19.0'Rk经以上变换，脚手架立杆设计计算公式写为：1.2NGk+∑1.4NQk≤•允许搭设高度计算：结构自重和构配件自重标准值产生的轴力NGk=NG1k+NG2k，其中NG1k—脚手架结构自重标准值产生的轴力，其值等于脚手架立杆承受的每米结构自重标准值gk和架体总高度H的乘积：NG1k=gk·H；NG2k—脚手架上构配件自重标准值产生的轴力。代入脚手架立杆设计计算公式：1.2（gk·H+NG2k）+∑1.4NQk≤fAfA可以求出：[H]=•3、双排脚手架的使用成熟、经验丰富，本次修订中改动很少。主要改动内容：1）密目式安全立网自重标准值不应低于0.01kN/㎡。2）密目式安全立网全封闭脚手架挡风系数Φ不宜小于0.8。3）取消了当26m≤Hs≤50m时，对允许搭设高度限制的调整：kQkkGgNNAf2.1)4.12.1(2ssHHH001.01][4）强调连墙件的重要性，对连墙件的计算写得更明确：a）连墙件杆件的强度及稳定应满足下列公式的要求：Nl=Nlw+N0强度：稳定：式中：Nl——连墙件轴向力设计值；Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值；fANcl85.0fANl85.0N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力。单排架取2kN，双排架取3kN;σ——连墙件应力值（N/mm2）；Ac——连墙件的净截面面积（mm2）；A——连墙件的毛截面面积（mm2）；φ——连墙件的稳定系数，应根据连墙件长细比按本规范附录A表A.0.6取值；f——连墙件钢材的强度设计值（N/mm2）。b）连墙件与脚手架、连墙件与建筑结构连接的连接强度应按下式计算：Nl≤Nv式中：Nv——连墙件与脚手架、连墙件与建筑结构连接的抗拉（压）承载力设计值，应根据相应规范规定计算。c）当采用钢管扣件做连墙件时，扣件抗滑承载力的验算，应满足下式要求：Nl≤Rc式中：Rc——扣件抗滑承载力设计值，一个直角扣件应取8.0kN。5）加强了对扣件的质量控制，增加了相应的强制性条文。8.1.4扣件进入施工现场应检查产品合格证，并应进行抽样复试，技术性能应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》GB15831的规定。扣件在使用前应逐个挑选，有裂缝、变形、螺栓出现滑丝的严禁使用。6）对脚手架及其地基基础的阶段检查验收由每搭设完10~13米高度后改为6~8米高度后。•单排脚手架的使用已经很少，接近淘汰。四、悬挑脚手架挑梁结构及其锚固•规范中推荐以双轴对称截面钢梁做悬挑梁结构。悬挑脚手架的搭设高度不超过20米。悬挑梁截面高度不应小于160mm。每个型钢悬挑梁外端宜设置钢丝绳或钢拉杆与上一层建筑结构斜拉结，钢丝绳、钢拉杆作为附加安全措施，在悬挑钢梁受力计算时不考虑其作用。悬挑梁尾端应有不少于二点和钢筋混凝土梁板结构拉结锚固。用于锚固型钢悬挑梁的U型钢筋拉环或锚固螺栓直径不宜小于16㎜。•挑梁结构及其锚固的验算内容：悬挑梁的强度；悬挑梁的挠度；当无有效支撑体系时悬挑梁的稳定性；悬挑梁锚固段压点处U型钢筋拉环或螺栓的强度；压点处楼板承受锚固负弯矩时的抗弯强度；悬挑梁前端支点下混凝土梁（板）的承载力。•型钢悬挑梁的抗弯强度计算公式：•型钢悬挑梁的整体稳定性验算公式：•锚固型钢悬挑梁的U型钢筋拉环或螺栓的强度计算公式：式中：Nm——型钢悬挑梁锚固段压点U型钢筋拉环或螺栓的拉力设计值；fWMnmaxfWMbmaxfANlmAl——U型钢筋拉环的净截面面积或螺栓的有效截面面积（mm2），一个U型钢筋拉环或一对螺栓按两个截面计算；fl——U型钢筋拉环或螺栓抗拉强度设计值，应按《混凝土结构设计规范》GB50010的规定，取fl=50N/mm2。•当型钢悬挑梁锚固段压点处采用2个（对）及以上U型钢筋拉环或螺栓锚固连接时，其钢筋拉环或螺栓的承载能力应乘以0.85的折减系数。•构造要求：•U型钢筋拉环或螺栓应采用冷弯成型。U型钢筋拉环、锚固螺栓与型钢间隙应用钢楔或硬木楔楔紧。•型钢悬挑梁固定端应采用2个（对）及以上U型钢筋拉环或锚固螺栓与梁板固定，U型钢筋拉环或锚固螺栓应预埋至混凝土梁、板底层钢筋位置，并应与混凝土梁、板底层钢筋焊接或绑扎牢固，其锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中钢筋锚固的规定。•悬挑梁间距