壁 王 ：
新 型 承 插 式 脚 手 架 极 限 承 载 力 的 研 究 与 应 用
饶 淇 吕伟 才 林 国 潮 鲁 少 虎 孙 常 力 兰 云 院
中建三局第二建设工程有限责任公司 武汉 430074
摘要：以市场上新出现的一种无自由端承插型键槽式脚手架为研究对象，借鉴碗扣式钢管脚手架和门式脚手架的计算
方法，运用轴心受压构件理想状态下的屈曲理论对该脚手架体系的极限承载力进行了有限元理论计算分析。有限元模
型为一个双；jt~6步3跨的脚手架支撑体系，通过特征值屈曲分析其4种失稳形式及其极限承载力大小。在此基础上再通过
调整立杆步距、纵距、横距及剪刀撑和水平加强层的设置参数，研究其对该脚手架体系极限承载力的影响，最后得出
该新型脚手架极限承载力的影响因素。
关键词 ：新型承插式脚手架；有限元分析；无自由端；失稳形式 ；对比分析 ；极限承载力
中圈分类号 ：TU755．2 文献标志码：B D0I：1 0．1 41 44／j．cnki．jzsg．201 7．01．028
Research and Application of New Type Socket Scaffold Ultim ate
Load。’Bearing Capacity
RAO Qi L0 Weicai LIN Guochao LU Shaohu SUN Changli LAN Yunhuan
The Second Construction Co．，Ltd．of China Construction Third Engineering Bureau Wuhan 430074
本文 的研究对象为一种新型承插式钢管脚手架体系，
其主要特点为该脚手架体系无悬挑 自由端 ，顶部利用 自身
加强小横杆充当主龙骨 ，并且架体的承插 式节点采用燕尾
键槽式设计，横杆和立杆通过节点组成受力体系。这种全
新设计 的连接方式和无 自由端 的体系特点，实现了脚手架
体系中心传力的工作模式 ，有效避免 了在较高状态下容易
出现的架体屈曲现象，提高了架体 的使用性能。但在实际
应用过程 中，针对新型架体的极限承载力和稳定性一直是
工程师所关心的问题。
为此，本文主要通过有限元法计算该新型脚手架的极
限承载力，分析其稳定性，在此过程 中首先计算架体的4种
主要失稳形式及其失稳形式下 的极限承载力，然 后通过调
整步距 、纵距 、横距及剪刀撑和加强层参数 ，研 究分析影
响脚手架极限承载力的主要因素f1 。
1 脚 手 架 极 限承 载 力条 件 假 设
新型承插式脚手架主要是靠框架立杆的轴心受压将上
部荷载传递给基础 ，所 以，新型脚手架主要受竖向向下的
压力，侧 向虽有弯矩作用 ，但是影响效果较小 。因此 ，竖
向立杆的稳定性很大程度上决定 了脚手架体系的承载力大
小。
因为在实际加工和使用过程 中的误差，使轴心受压的
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立杆具有初曲率、外力作用线与轴线不重合及立杆材质不
均匀的现象，因此，在研究脚手架体 系极限承载力的过程
中，我们假 设：立杆轴线为直线，压 力F作用线与轴线重
合，压杆材质均匀，忽略地震荷载、风荷载及动力荷载影
响，在同一层中各立杆会同时发生屈 曲。
2 脚 手 架 计 算 的有 限 元 建模
2．1 模型参数设置
本文建立 的模 型形式为双排6步3跨 的脚手架支撑形
式，采用Midas／Civil中三维实体单元 ，横杆与立杆采用 半
刚性连接，力矩传递系数为0．8。按照架体杆件模数设计，
布置立杆 步距 (立杆 高度 )为 1．8 in，立 杆纵距 (2立杆
间纵向X间距 )为 1．2 In，立杆横距 (2立杆横 向’，间距 )为
1．2m。
脚手架所用材料为低碳钢Q235，常温下材料特性见表
1，立杆和横杆均为薄壁构件 ，截面为圆圈环形 ，直径为
48 mm，壁厚为3．5 mm。
表1 构件材料特性
密度，(kg·I13一 )l弹性模量，GPa 泊松比 1屈服强度 Pn
7 850 I 206 0．28 I 235
2．2 边界条件设定
新型承插式脚手架极限承载力的研究与应用（论文）.pdf
