脚手架结构的设计规定和计算方法
1993年制订并下发的《编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定》（建标［1993］062号，以下简称《统一规定》），对涉及风荷载计算、实用设计表达式等脚手架设计计算方法的有关问题作出了规定。经4年的应用和研究，1997年通过并下发了该规定的修订稿，基本上形成了脚手架设计计算方法的框架，成为即将陆续颁布实施的各种建筑施工脚手架安全技术规范的指导性文件。
由脚手架杆（构）件和连接件搭设而成的各种形式的脚手架、支撑架和其他用途架子所形成的脚手架结构，具有其自身的特点，不同于工程结构，不能完全套用钢结构的计算方法，应依据《统一规定》确定的方法和要求进行设计和计算。
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1.1对设计方法和设计要求的规定
1.1.1 规定脚手架结构一律采用以概率理论为基础的极限状态设计法（简称概率极限状态设计法，即目前我国工程结构设计采用的方法）进行设计。
1.1.2 规定脚手架结构为临时工程结构，其结构重要性系数γ0取0.9
1.1.3 对脚手架结构设计可靠度的要求，考虑到无足够统计数据积累的情况，确定其采用概率极限状态设计的结果，应与我国的历史使用经验相一致，即若采用单一系数法进行设计时，其单一安全系数应满足：强度计算时的K1≥1.5；稳定计算时的K2≥
2.0。为此，在计算式中引入材料强度附加分项系数γ′m或抗力附加分项系数γ′R，γ′R＝γ0γ′m＝0.9γ′m。
1.1.4 规定钢管脚手架结构归入薄壁型钢结构，在涉及设计焊接连接、选用轴心受压杆件的稳定系数φ时，应使用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18-87）。
1.1.5 规定脚手架的设计计算项目一般应包括：
（1）构架的整体稳定性计算（可转化为对立杆稳定性的计算）；
（2）水平杆件的强度、稳定性和刚度验算；
（3）附着、连墙件的强度和稳定性计算；
（4）抗倾覆验算；
（5）地基基础和支承结构的验算。
当脚手架的结构和设置设计都符合相应规范的不必计算的要求时，可不进行计算；当作业层施工荷载和构架尺寸不超过规范的限定时，一般可不进行水平杆件的计算。脚手架失稳（包括整体、局部和单肢）破坏是其最大的危险所在，一般必须进行计算；当脚手架的局部或单肢无显著的荷载或长度增大时，可不进行局部或单肢立杆的失稳验算。总之，在上述规定的计（验）算项目中，凡没有不必计算的可靠依据时，均应进行计算。
1.1.6 按概率极限状态设计的要求，刚度（即变形）验算时的荷载取标准值；强度和稳定验算时的荷载取设计值，荷载的设计值等于其标准值乘上荷载分项系数。恒载（自重）分项系数γGK取1.2（在抗倾覆验算中的荷载有利时，取0.9）；活载（施工荷载、风荷载）分项系数（γQK、γwk）取1.4；同时组合施工荷载和风荷载时，荷载组合系数ψ取0.85。
1.2 对一般实用设计表达式的规定
《统一规定》按两类构件（受弯、轴心受压）和两类荷载（不组合风载、组合风载）分别给出了脚手架结构的一般实用设计表达式，共两组4个式子。
对于受弯构件：
不组合风载时为1.2SGK+1.4SQK
组合风载时为1.2SGK+1.4SGK
对于轴心受压杆件：
不组合风载时为1.2SGK+1.4SQK
组合风载时为1.2SGK+1.4×0.85
根据本文1.1.3对脚手架结构设计可靠度的要求，通过概率极限状态设计法与单一系数法两种设计表达式的比较，得到γ＇m的计算式。
对于受弯构件：
不组合风载时为γ＇m＝1.19
组合风载时为γ＇m＝1.19
对于轴心受压杆件：
不组合风载时为γ＇m＝1.59
组合风载时为γ＇m＝1.59
其中，
以上各式中：
SCK———恒载标准值的作用效应（如轴力NGK、弯矩MGK）；SQK———施工荷载标准值的作用效应（如轴力NQK、弯矩MQK）；
Swk———风荷载标准值的作用效应（如轴力Nwk、弯矩Mwk）；
fk———材料强度的标准值；
f———材料强度的设计值，
γR———抗力分项系数，钢结构的γR取1.165；
W———截面模量（截面抵抗矩）；
φ———轴心受压杆件的稳定系数；
A———杆件的毛截面积。
为方便计算，各脚手架标准的编制组可根据相应脚手架的受荷情况，统计出η和λ值的范围，编制出γ＇m表，以供读者使用。亦可取
，给出KI值。例如，已定稿的《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》取KI ＝0．725（用于稳定计算）。
当将相应的轴力和弯矩取代一般实用设计表达式中的作用效应S时，即可得到设计使用的计算式（见后述）。计算式一般都采用荷载计算值的作用效应，即在计算式中不出现荷载分项系数。
1.3 对风荷载计算的规定
《统一规定》给出了脚手架所受的风压标准值Wk的计算式。
当脚手架的设置高度＜100m时：当脚手架的设置高度≥100m时：
式中W0———基本风压；
μz———风压高度变化系数；
βz———高度z处的风振系数；
μs———风荷载体型系数（表1）；
μztw———按桁架确定的风荷载体型系数；
φ———按脚手架封闭状况确定的挡风系数；
0.7———按5年重现期确定的基本风压折减系数。对某些特殊情况，可采用高于0.7的值，但不得低于此值。
以上W0、μz、βz、μstw均按《建筑结构荷载规范》（GBJ9-87）的相应规定选用或计算确定，其中μstw按其表6.3.1第32和第36项计算。
表1脚手架风荷载体型系数
2 落地式脚手架结构的主要验算
落地搭设的脚手架结构，包括单排、双排、多排（满堂）脚手架和支撑架，主要承受竖向荷载作用，其整体结构或单肢立杆的抗失稳能力远低于相应的强度承载能力，当其计算长度（等于节点间的实际长度乘以计算长度系数μ）和所受轴心荷载作用较大时，将会出现失稳破坏，因此，稳定性是其主要验算项目。强度验算主要为地基基础、连墙件的抗拉、水平杆件的抗弯等。当连墙件受水平压力作用时，则需验算其轴心受压稳定性。水平杆件都有其自身的“跨度界值”LJ，当实用跨度L＜LJ时，其承载能力受抗弯强度条件控制，仅需验算强度，不必验算变形；当L＞LJ时，则受其变形条件控制，仅需验算变形。脚手架水平杆件的LJ值及其相应的界值荷载以及不同跨度下的控制荷载等，均可从文献1中第425～436页查到，读者可据此判断是否需要进行验算。
2.1 单、双排脚手架的整体稳定性验算
单、双排扣件式钢管脚手架的整体稳定性验算是在较为全面、细致和深入的研究成果的基础上提出的。以其计算方法作为参考，也初步给出了碗扣式钢管脚手架整体稳定性的计算方法和这两种脚手架单肢立杆稳定性的计算方法，其计算结果也是安全的（但在今后有了更多的试验数据后，也会作必要的调整）。门式
