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钢管扣件脚手架稳定问题探究 　　摘要：本文对现有的高层施工扣件脚手架的计算模型进行分析，通过对比分析，提出一个较为合理的计算模型，推导出在弹性支座的情况下杆长和临界力的关系，并用曲线描叙他们的变化关系，根据实际算例提出计算建议。 关键词：临界力；计算模型；脚手架； 中图分类号： TU731.2 文献标识码： A 1、引言 在高层建筑的建设中，为了安全防护，让施工人员在高空施工有安全感，便于施工人员进入相应楼层的施工部位装修和设备安装，以及临时堆存拆卸下来的模板和装修材料，常在建筑的外檐设脚手架。高层建筑施工中最常用的外檐脚手架是钢管扣件脚手架。关于钢管脚手架的计算，一般采用GB50017-2003《钢结构设计规范》，由于钢结构设计规范只是有一般构件的计算方法，并没有明确的说明计算钢管扣件脚手架的简化方法，即计算简图没有确定，所以不同的简化方法得到不同的计算简图，所以计算方法有很大的区别。而钢结构构件发生的破坏一般是失稳破坏，所以在计算钢管扣件脚手架的稳定的方法和计算模型很多，本文在模型简化和计算简图上做一些补充和完善。 2、钢管脚手架 钢管扣件脚手架由于搭卸容易，应用很广泛，由立杆、大横杆、小横杆、剪刀撑、横向斜撑、连接扣件、脚手板、踢脚板、护栏、扶手和底座组成。钢管采用规格为Ф48.25X2.25和Ф48X3.5无缝钢管。常用的扣件有直角扣件、旋转扣件、对接扣件。扣件的作用就是把钢管连接起来，使之成为一个整体[1]。 3、基本假设和计算简图[2] 3.1已有计算模型和简图 目前对钢管扣件脚手架的简化主要围绕扣件的简化问题。有下面几种基本的假定： 铰接结点假设 视竖杆和横杆的扣件接点为“铰”为其立足点（下图②）。其基本原理有以下几点：1、把空间体系化为平面体系计算，忽略空间作用。2、立杆只承受轴向荷载。3、横杆在体系中仅仅承受竖向荷载，它作用还减少立杆的有效长度。4、斜杆承受水平荷载并将其传至基础。5、扣件的连接点当作铰接进行计算，认为无滑移，无刚接影响。 二、无侧移刚架假设 这种假设以脚手架的横杆及立杆的交叉点为“刚结”（如图1中①），视脚手架整体为“无侧移刚架”，然后考虑，取一单元，横杆对竖杆两点“刚结”造成约束，使之作为立杆两端的约束，这种约束介于“铰接”和“刚结”之间，利用相邻杆的刚度来确定约束作用的大小。 图1 图2图3图4 半刚性结点假设 该假设认为“双排扣件或钢管脚手架是由纵、横相水平杆组合的多层多跨空间框架结构，而采用扣件连接而具有半刚性”[3]。 以上三种假设中：第一二种假设都没有考虑整体的侧移，其中第一中忽略了横杆的作用，对于用直角扣件连接的钢管，按照正常的搭设方法，扣件与钢管之间的滑和抗转动的能力很强，所以具有较强的约束作用，显然忽略这一实际情况的假设是很不合理的。第二假设中考虑为“刚结”，而实际达不到刚结。假设三和假设二相似，但由于考虑了整体，计算起来比较麻烦。 3.2对已有的模型和简图的分析 基于以上三种假设，计算竖杆的计算模型有以上几种如图所示：如图2中①按照假设一的铰接，不考虑侧移和轴向变形；图2中②考虑了整体的位移，认为一端是自由端一端是固结；图2中③按一端固结一端铰接，没有侧移；图2中④两端固结，但考虑了支座的下移，没有考虑水平移动；图2中⑤两端固结，但考虑了支座的下移和水平移动；图2中⑥考虑弯矩的作用。以上六种计算模型，可按不同的情况适当选择，但都存在某些情况没有考虑到的情况：在实际的情况下，在直角扣件连接的钢管脚手架，单纯的“铰结”和“刚结”很片面，都不能反映实际的情况，将一端考虑为自由端过分夸大了侧移，在实际的情况下，侧移是存在的，由于有斜支撑的存在，而对于竖直的位移，与实际相差过大，在钢管受轴心力的作用下，一般是失稳破坏，所以临界力只占屈服强度的80%左右，一般如果是竖杆较长，这一比例更小，所以支座的竖向的位移很小，但对承载力影响显著。而由支座的侧移，最大承载力只有轴心的压力19%-64[4]，不过文献[4]中的偏心到53mm，在实际的高层建筑施工用的脚手架竖杆（上下横杆之间）的位移不可能那么大，但其不利的影响很大，特别是钢管脚手架向垂直于墙面的方向位移，所以在模型建立和计算简图时要考虑支座的相对位移，上面只有②和⑤考虑了。对于横杆的刚度和对结点的约束，处理问文献[2]中介于“刚结”和“铰结”，但具体的处理办法没有给出来。在这个问题上，一个接点的横杆和竖杆对接点的转动有直接的影响，所以可以根据相邻横杆和竖杆的刚度来确定。 计算模型的确定 4.1、模型的基本假设及模型的建立[5][6] 根据上面的分析，在建立计算模型的时候要考虑以下的因素和基本假设：