腳手架結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分析

1）承載能力極限狀態(tài)  結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到其最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形的某一特定的狀態(tài)。對于建筑工程結(jié)構(gòu)，當出現(xiàn)下列狀態(tài)時，即認為超過了承載能力極限狀態(tài)：

①整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；

②結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接節(jié)點構(gòu)造的承載因超過材料的強度而破壞（包括疲勞）或因出現(xiàn)過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載；

③結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；

④結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）。

2）正常使用極限狀態(tài)  結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的特定狀態(tài)。對于建筑工程結(jié)構(gòu)，當出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正常使用狀態(tài)；

①影響正常使用的外觀的變形；

②影響正常使用的耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；

③影響正常使用的振動；

④影響正常使用的其他特定狀態(tài)。

對于建筑腳手架結(jié)構(gòu)（包括使用腳手架材料組裝的支撐架）來說，由于對構(gòu)架桿配件的質(zhì)量和缺陷都作了規(guī)定，且在出現(xiàn)正常使用極限狀態(tài)時會有明顯的征兆和發(fā)展過程，有時間采取相應措施而不會出現(xiàn)突發(fā)性事故。因此，在腳手架設(shè)計時一般不考慮正常使用極限狀態(tài)，而主要考慮其承載能力極限狀態(tài)。

在上述4種承載能力極限狀態(tài)中，傾覆問題可通過加強結(jié)構(gòu)的整體性和附墻拉結(jié)來解決（對拉結(jié)件進行抗水平力作用的計算）；轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系的問題也可用合理的構(gòu)造（如加設(shè)適量的斜桿和剪刀撐）來解決而不必計算。因此應考慮的是強度和穩(wěn)定的計算。而腳手架整體或局部喪失穩(wěn)定破壞是腳手架破壞的主要危險所在，因而是最主要的設(shè)計計算項目。

對于結(jié)構(gòu)的各種極限狀態(tài)，均應規(guī)定或給予明確的標志或限值，即給定或預先規(guī)定用以量度結(jié)構(gòu)的可靠度的可靠指標。

結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定的條件下完成預定功能（即設(shè)計要求）的概率，稱為結(jié)構(gòu)的可靠度。它是結(jié)構(gòu)可靠性的概率量度，并采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法確定。在各種因素的影響下，結(jié)構(gòu)完成預定功能的能力不能事先確定，只能用概率來描述，這是從統(tǒng)計數(shù)學出發(fā)的、比較科學的方法。

能夠完成預定功能的概率稱為“可靠概率”（p_s），不能完成預定功能的概率為“失效概率”（p_f），p_s＋p_f＝1。p_s和p_f都可以用來度量結(jié)構(gòu)的可靠性，而一般習慣于采用后者。但計算p_f比較復雜，需要通過多維積分，因而采用可靠指標β來代替p_f具體量度結(jié)構(gòu)的可靠性。

p_f和β的計算式由結(jié)構(gòu)的“極限狀態(tài)方程”（Z＝R－S＝0，Z為結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)，S為作用效應，R為結(jié)構(gòu)抗力）導出。設(shè)R、S均為正態(tài)變量，則Z亦為正態(tài)變量。

β和p_f的對應關(guān)系列入表5-3中�？梢钥闯�，β愈大，p_f愈小，結(jié)構(gòu)愈可靠，故稱β為“可靠指標”。

注：I級重要建筑物，破壞后果很嚴重；

II級一般建筑物，破壞后果嚴重；

III級次要建筑物，破壞后果不嚴重。

腳手架結(jié)構(gòu)的安全等級采用三級。

由于“概率極限狀態(tài)設(shè)計法”中所涉及的作用效應和抗力值等都是以大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)并經(jīng)過概率分析后確定的，而對于各種腳手架結(jié)構(gòu)來說，雖然也作了一些工作，但遠遠達不到用概率理論確定它的數(shù)據(jù)的程度。為了與現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的計算理論和方法銜接，以便可以利用它們的計算方法和有關(guān)適合的數(shù)據(jù)。因此，就必須給腳手架的計算穿上概率極限狀態(tài)設(shè)計的“外衣”，而所用的計算方法實際上仍是半理論和半經(jīng)驗的，有待以后繼續(xù)積累數(shù)據(jù)，向真正的極限狀態(tài)設(shè)計法過渡。

因此，建筑腳手架結(jié)構(gòu)可靠度的校核方法規(guī)定為：按概率極限狀態(tài)設(shè)計法計算的結(jié)果，在總體效果上應與腳手架使用的歷史經(jīng)驗大體一致。亦即按新方法設(shè)計的腳手架結(jié)構(gòu)，如按原《工業(yè)與民用建筑荷載規(guī)范》（TJ9-74）、原《薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（TJ18-75）和原《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GBJ5-73)進行安全度校核，其單一安全系數(shù)應滿足下列要求：

強度計算                           K≥1.5；

穩(wěn)定計算                           K≥2.0。

當不能滿足上述要求時，主要應通過調(diào)整材料強度附加分項系數(shù)γ_m（γ'_a、γ'_t、γ'_b）來解決。必要時，也可采取其他有效措施（調(diào)整構(gòu)架結(jié)構(gòu)、卸載等）。