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1、对 JGJ130 规范相关问题的探讨 共 6 页 第 1 页对现行建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范相关问题的探讨易兴中 张喜一南通建工集团股份有公司 226006摘要：针对现行 JGJ130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范中荷载组合、风荷载计算取值、连墙杆的设计计算与构造、模板支架设计与计算、地基承载力要求、脚手架构造等相关问题进行了探讨，提出相应的改进措施建议，指出现行规范理论可能导致脚手架及模板支撑设计偏于不安全或偏于保守。关键词：JGJ130 规范；荷载组合；风荷载；连墙杆；模板支架；地基承载力；探讨建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （JGJ130-2001）广泛用
2、于钢管扣件脚手架及模板支架的设计，对保障施工安全起到重要的作用。但模板支架和脚手架的安全事故仍时有发生。笔者在某些具体钢管扣件脚手架及模板支架设计过程中，认为现行 JGJ130 规范中存在一些欠妥当之处，值得商榷。1、荷载效应组合根据建筑结构荷载规范（GB50009-2001） ，荷载效应组合的设计值 S 应从可变荷载效应控制的组合和永久荷载效应控制的组合中取最不利值确定。无论是钢管扣件脚手架，还是钢管扣件模板支撑，明显可分为工作状态与非工作状态两种主要工况，应根据具体环境的脚手架或模板支撑对象所处的工况条件，选取不利荷载效应组合确定设计值。如对于钢管扣件脚手架在工作状态时，选择由施工荷载为主
3、控制的可变荷载效应控制的组合或选择以脚手架自重荷载为主控制的永久荷载效应组合；在非工作状态，选择由风荷载为主控制的可变荷载效应控制的组合。对于厚大结构或超高钢管扣件模板支架，在工作状态时一般应选择以自重荷载控制的荷载效应组合，如下式所示： 之 和施 工 荷 载 产 生 的 轴 向 力 之 和自 重 荷 载 产 生 的 轴 向 力:2.135.QKGQKKNN厚大结构或高架模板支撑处于非工作状态时，应选择由风荷载为主控制的可变荷载效应控制的组合，而此时在进行抗倾覆验算时，自重荷载为有利荷载。但在 JGJ130 规范中，从头到尾千篇一律采用简化的可变荷载效应组合进行设计计算，缺乏技术的严谨性。这将
4、导致模板支撑或脚手架设计偏于不安全或过于保守。2、风荷载的设计计算由于脚手架的使用期较短，一般为 25 年，规范以 0.7 的基本风压（w 0）值确定为脚手架使用期内的基本风压值，以此计算风荷载标准值。下表 1 为国内七个城市不同重重期条件下的风压、风速、风力等级近似对照表。对 JGJ130 规范相关问题的探讨 共 6 页 第 2 页表 1 不同重现期条件下的风压、风速、风力等级近似对照表 5R 07.R 0R地区风压 风速 风力瞬时风速瞬时风力风压 风速 风力瞬时风速瞬时风力风压 风速 风力瞬时风速瞬时风力南 通 0.24 19.8 8级 28.7 11级 0.315 22.7 9级 32.
5、9 12级 0.45 27.1 10级 39.2 12级 以 上上 海 0.34 23.6 9级 34.1 12级 0.385 25.1 10级 36.3 12级 0.55 30.0 11级 43.4 12级 以 上天 津 0.21 18.5 8级 26.8 10级 0.35 23.9 9级 34.6 12级 0.50 28.6 11级 41.4 12级 以 上青 岛 0.375 24.7 10级 35.9 12级 0.42 26.2 10级 38.0 12级 0.60 31.3 11级 45.4 12级 以 上南 京 0.19 17.6 8级 25.5 10级 0.28 21.4 9级 31
6、.0 11级 0.40 25.5 10级 37.0 12级深 圳 0.315 22.7 9级 32.9 12级 0.525 29.3 11级 42.4 12级 以 上 0.75 35.0 12级 50.7 12级 以 上徐 州 0.205 18.3 8级 26.5 10级 0.245 20.0 8级 29.0 11级 0.35 23.9 9级 34.6 12级由表 1 可知： 以 计算风荷载标准值，参与荷载组合，进行脚手架结构承载力设计，07.R考虑是风力一般达 8 级以上，沿海地区风力 9 级以上，最大风力 11 级以上，沿海地区最大风力 12 级以上。可见此时的风力等级相当于台风。 以 计
7、算风荷载标准值，参与荷载组合，进行脚手架结构承载力设计，考5R虑是风力达 8 级以上，最大风力 10 级以上，沿海地区最大风力 11 级以上。可见此时的风力等级相当于强热带风暴或台风。 在 条件下计算出的风力等级、风速，均比 条件下一般大一个07.R 5R等级以上；前者较后者风压值大 12%以上。 同时参照建筑施工高处作业安全技术规范JGJ80 及施工惯例、常识，在表 3 中任一种基期风压作用下，均不可能存在任何形式的脚手架上的施工作业。存在大于表 3 中风压作用时，脚手架须处于非工作状态。 以 计算风荷载标准值，参与荷载组合，进行脚手架结构承载力设计，较5R以 计算风荷载标准值，参与荷载组合
8、，进行脚手架结构承载力设计，从技术经07.R济的角度考虑更为合理。按 50 年一遇的基本风压“0.7”作为计算脚手架风荷载标准值的依据，概念上较模糊，缺乏理论依据。3、连墙杆的设计与计算3.1 一般条件下的连墙杆的受力设计计算按 JGJ130-2001 规范，连墙杆的轴向力按下式进行计算： 5,3),(4.1)(00 双 排 取单 排 取产 生 的 轴 向 力约 束 脚 手 架 侧 向 变 形 所 按 下 式 计 算向 力 设 计 值风 荷 载 产 生 的 连 墙 杆 轴连 墙 杆 的 轴 向 力 设 计 值 KNNA，wklll对 JGJ130 规范相关问题的探讨 共 6 页 第 3 页根据
9、 JGJ130 规范：连墙杆约束脚手架侧向变形所产生的轴向力 N0中包括两项内容： 承受脚手架侧向变形所产生的轴向力，JGJ130 规范取值为脚手架立杆受压极限稳定承载力的 2%；（架宽 1.05m、连墙杆竖向间距 2h 时，连墙杆轴向力为 2.21KN） 考虑承受施工荷载偏心作用产生的水平力。主要问题： 如考虑连墙杆与脚手架铰接，偏心荷载仅作用在脚手架横向平面内，且方向一致，按二等跨及三等跨分别考虑，施工荷载的偏心作用导致连墙杆所受到轴向力为如下图 1 示。(d)三 跨 时 连 墙 杆 间 距 三 步 ）c二 跨 时 （ 连 墙 杆 间 距 三 步 ） 5l1Ml连 墙 杆 竖 向 间 距
10、）M45 45l92M15l2563l(连 墙 杆 竖 向 间 距 ） MMl(连 墙 杆 竖 向 间 距 ） l2186375M162l32l连 墙 杆 竖 向 间 距 ） M4la)二 跨 时 连 墙 杆 间 距 二 步 ）(b三 跨 时 （ 连 墙 杆 间 距 二 步 ）图 1 施工荷载偏心作用导致连墙杆轴向力计算简图则横距 1.05m、步距 1.8m，连墙杆间距二步三跨，施工荷载为二层、每层 2KN/，施工荷载偏心导致的连墙杆所受到的最大可能轴向力仅为：0.643KN。如果考虑连墙杆与脚手架连接刚度的影响，则施工荷载的偏心作用导致的连墙杆轴向力减小。 再有对于双排脚手架，施工荷载的偏心
11、作用，一部分作用在脚手架纵向平面内，脚手架的纵向刚度较大，偏心荷载对连墙杆的影响几乎为零；一部作用在脚手架横向平面内，偏心荷载对内外立杆的偏心作用相对称，偏心荷载对连墙杆轴向力的增加有限。 根据钢结构稳定理论，钢结构压杆屈曲时将使连墙杆产生的压杆极限压力 2%的轴向力，本身考虑到立杆的初始缺陷与变形，施工荷载偏心作用可视作脚手架立杆的初始变位。如果受压构件已达到屈曲极限，连墙杆产生 2%的支撑轴向力，此时再给予脚手架立杆较小的偏心荷载作用，连墙杆支撑轴向力可增加与否已无意义。 同时在计算基期风压作用下，从保证施工质量的角度及保证安全的强制性要求，脚手架应处于非使用状态下，一般无施工荷载，N 0
12、一般为仅由约脚手架自重所产生的轴向力。因而 JGJ130 规范计算连墙杆的轴向力过于保守，将导致布置过多的连墙杆或更为复杂的连墙杆构造形式，按下列两个公式中最不利组合计算确定连墙杆的轴向力应该较为合理： 工作状态下（由永久性荷载控制）： 6.054156.0ww wklll ，ANN取风 荷 载 组 合 值 系 数 非工作状态下（由可变荷载控制）： 4.2.000取水 平 力 组 合 值 系 数 klwll3.2 特殊条件下的连墙杆轴向力计算当天气预报将出现大于脚手架设计计算基期的风荷载时，应按下式计算确定连墙杆所对 JGJ130 规范相关问题的探讨 共 6 页 第 4 页受的水平力，并对脚手
13、架进行临时性加固。 荷 载 标 准 值为 实 际 风 速 计 算 得 出 风:4.1kwkll AN在结构施工阶段，脚手架随楼层升高而升高并在结构施工前搭设或爬架在楼层结构施工前爬升，脚手架一层多高的高度处于悬臂状态，其风荷载导致的连墙杆轴向力的受力计算简图如下图 2 所示。 注 ： l为 连 墙 杆 间 距 ， h为 步 距 。 l=2=2qCBA图 2 脚手架上端悬臂状态受风压作用连墙杆轴力计算简图A 点、B 点连连墙杆的支撑轴压力均为 ql/2；C 点连墙杆支撑轴压力为 2ql。显然，如果脚手架悬臂段不采取与楼层临时性支撑拉结措施，C 点连墙杆所受的风荷载支撑轴力大大超过于规范计算规定，
14、这在脚手架应用过程中应予以高度重视。3.3 连墙杆的构造设计在脚手架中，连墙杆起到支座作用，有效缩短了支架立杆的计算长度，消减了偏心荷载的影响，它相当于一个弹性支座，须具有足够的刚度。如果它的弹簧刚度很弱，则起的作用不大，不能把脚手架立杆承载力提高很多。因而规范中所涉及的脚手架试验中，连墙杆的设置为刚性连接。但规范又规定 24m 高以下钢管扣件脚手架可采用拉撑结合的附墙连接方式，而很大部分钢管扣件脚手架的搭设高度均在 24m 高以内（包括悬挑脚手架，其搭设高度从悬挑支架起算，一般搭设高度小于 24m） 。规范中过分强调了连墙杆的轴向力要求，而较忽视了连墙杆的刚度要求，如果连墙杆虽可承担较高的轴
15、向力，但连接刚度较小，因P-效应将大大降低脚手架的稳定承载能力。因而规范中应强制所有附墙脚手架应采用刚性连墙杆与建筑物可靠连接。4、模板支架设计与计算4.1 模板支架立杆稳定性计算对于钢管扣件模板支架，不组合风荷载时，控制荷载应为自重荷载，而施工人员及振捣混凝土等产生的可变荷载应是非控制荷载。规范 JGJ130 中公式 5.6.2-1，将施工荷载认定为不组合风荷载工况时的控制荷载，违反结构荷载规范GB50009 的相关规定，其合理性有待商榷。对于一般性钢筋混凝土结构梁板支撑，其差别也许不大，但对于高架制模或对厚大结构支模设计计算，其差别明显。组合风荷载时，出现计算基期负荷载时，模板支架一般处于非工作状态下，即施工荷载为零。此时，由于风荷载可能对梁板底面产生负压作用，同时又有侧向风压作用，从而导致模板支架整体具有较大的偏心，部分模板支架立杆所受到的压力大大增加，从而导致失稳破坏。而规范 JGJ130 规定的进行组合风荷载时立杆稳定性计算公式 5.3.1-2，其意义不大，因为对于常规性模板支架，为敞开式，计算出的水平风荷载标准值对应于多排立杆组成的模板支架整体，而非仅仅对应为一根立杆。在脚手架立杆稳定性计算中，规范通过采用考虑综合因素的
