试论扣件式钢管脚手架的设计及使用.docx

试论扣件式钢管脚手架的设计及使用 笔者是公司工程部工程技术人员，保证工程施工机具的完好从而保证工程的施工安全、质量及为在即定工期内使工程完工，是我工作的主要内容。我公司是建筑施工二级企业，施工机械总台数近500台套，总功率6000余瓦千，在管好、用好现有的机械设备的同时，每年都有些零星加工任务，近年在推广使用的扣件式钢管脚手架中，笔者和同仁及工人师付被分配设计、加工、使用、管理扣件式钢管脚手架的工作，下面是我在这项工作中的一些作法及体会，为与技术同行交流写出如下论文，不当处请批评指正。 机械设备工业标准（建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范）（JGJ1302001），对扣件钢管脚手架的设计原则，计算方法，搭设要求及检查验收进行了规定，从而使扣件钢管脚手架的设计计算和搭设使用进入了规范化管理。笔者着重结合我公司在设计加工时的作法论述。 一、在设计计算方面的依据及体会 规范规定脚手架的承载能力按概率极限状态设计法，采用分项系数设计表达式进行设计。经设计我们觉得它有很大的优越性： 采用概率极限状态法的优点，可使得所设计的结构中各类杆件具有大致相同的可靠度，因而可以在宏观上做到合理的利用材料。 极限状态法采用了多个分项系数来确定结构的可靠度，所以也称多系数法。这些分项系数都是来自工程实践，是由统计概率方法进行确定的，所以称概率极限状态设计法。扣件钢管脚手架立项时间较短，加上其结构的特殊性,尚不具备自已独立的分项系数,固采用了工程结构的分项系数。我们在进行计算时,对结构抗力进行调整（乘以小于1的调整系数）,同时采用容许应力法的安全系数校准来确保其可靠性。具体有如下计算: 1. 脚手架立杆稳定计算 稳定计算实际上是一个节点为半刚性的空间框架稳定性计算问题。我们按规范要求把按不同构架尺寸和连杆设置的脚手架段，看作一个轴心受压杆件进行计算，从而使脚手架整体计算简化。具体有如下一些计算： 2. 一般立杆的稳定计算 一个细长杆件承受压力时，其破坏并不是由于材料的强度不足而造成的，压杆的失稳完全是由于杆件的弯曲变形所导致，而这种导致丧失稳定的压力，比因强度破坏时压力要小得多。我们采用的强度计算公式为：Q=N/AF稳定计算公式为：N/AF 3. 脚手架段的稳定计算 由于脚手架段有构造水平及连墙杆的约束，所以不完全同于立杆的受力变形，设计时我们取值是通过原型脚手架的荷载试验计算的，即包含了连墙杆等构造上对脚手架的约束作用，同时也包含了由立杆的偏心转换为按轴心受压的计算，从而将复杂的脚手架整体稳定性的计算简化。 4. 立杆长度计算 公式中引进了“K”值，从而进一步简化了设计表达式：一是设计表达式中不再出现结构抗力系数，二是不再单独用容许应力法进行校核。编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定中，规定了脚手架按极限状态法计算之后，还要按容许应力法进行核算强度，以确保脚手架的可靠性。当采用了K值后，由于计算过程已包含了此因素，所以不再单独用容许应力法进行校核。 二、影响脚手架的质量因素分析及加强措施 脚手架质量不符合要求一般表现为失稳，严重时表现为跨坍。本文侧重阐述失稳问题。整体失稳主要表现在横向失稳，因此增强脚手架横向刚度是提高脚手架稳定和承载能力有效措施。我们是通过减小步距、减小连墙杆竖向间距，增强脚手架横向刚度,以及加设横向斜撑提高脚手架承载能力的。 1. 扣件紧固扭矩值直接影响脚手架的稳定 规范规定了脚手架搭设后，应采用扭力扳手对扣件螺栓拧紧扭力矩进行检查，对抽样方法及检查数目都做了具体规定，一般抽查数目在5%左右，允许不合格数为抽查数目的10%,按规范实施后,稳定性确有保证。 2确定合理的连墙杆的竖向间距 根据资料报导分析称：脚手架的倒塌事故，几乎都与连墙杆的设置情况有关，也有一些事故是由于在脚手架使用期间，连墙杆被过早拆除而造成的，设置连墙杆不仅可以防止脚手架因风荷载或风吸力所产生的向内、向外的倾翻事故，同时还可以作为脚手架的中间支座，减少脚手架的计算高度，起到横向整体失稳的约束作用，提高承载能力，保证脚手架的整体稳定性。 我们对连墙杆的做法：采用柔性与刚性作法两种。柔性作法适用于高度在24m以下的脚手架，采用双股8号铅丝将脚手架节点与墙内预埋8钢筋环连接，同时在连接处将小横杆延长顶墙，形成一支一拉效果；刚性作法采用在工程结构预埋脚手短管，用扣件及钢管与脚手架连接，或采用其他形式专用铁件连接。其作法和设置位置都在脚手架施工方案中预先确定，防止随搭设脚手架时任意确定，影响下道工序施工而被拆除。 3. 确定合理的大横杆步距 根据计算得知，当其他条件相同时，当步距由1.2m增加到1.8m时，临界荷载下降28%，其原理显而易见，因为加大步距将导致立杆长细比的加大。我们的作法是，减小脚手架的搭设宽度（立杆的横距）以及增设横向斜撑等措施。 4. 限定脚手架的搭设高度 规范规定“脚手架搭设高度不宜超过50m”，这是按照脚手架整体稳定计算确定的最大搭设高度，是根据调查国内几十年各地的实践规定的。一般单管立杆最大高度都在50m以下，这也符合安全和经济的考虑。为此规定，脚手架按极限状态设计通过稳定计算求得理论搭设高度H后，还要用公式验算，满足高度限制，且不超过50m。 三、脚手架的搭设要求 脚手架虽经设计计算确认方案满足要求，但如果材质不合格或搭设不按规定以及因地基不良造成的沉降不均等，都会直接影响脚手架的使用安全。我们的作法：脚手架搭设之前，编制施工方案，绘制施工详图及连墙杆等大样图，按图施工，使用前经验收。要求脚手架力杆的垂直度偏差一般不大于H/200（H为脚手架高度，按规范表8、2、4查得），且不大于10?M，并按规定抽验扣件的紧固程度及连墙杆的设置情况。 脚手架高度 当高度H24M时，我们的要求是: 1) 间距: 立杆纵距按装修架、结构架以及同时作业层数采用1.52.0m，大横杆步距采用1.21.8m。 2)小横杆: 按照脚手架每节点设置一根，同时用扣件将小横杆两端与大横杆紧固。当遇作业层时，每跨中间加设一根小横杆；非作业层时，中间小横杆可随脚手板同时拆除。 3)剪刀撑:沿脚手架外侧随脚手架的搭设自下向上连续设置剪刀撑；沿脚手架长度的方向，除在两端设置外，中间间隔5.0M设置。 4)连墙杆:采用三步三跨间距布置（竖向间距不大于建筑物层高），任何情况下，每根连墙杆控制面积不大于40m。 5)扫地杆:在地面以上20cm处，设置纵向与横向扫地杆，用以固定立杆位置和调节相邻立杆的不均匀沉降。 6)杆件接长:除剪刀撑采用搭接外，其他杆件均采用对接方法。 7)基础:在原土夯实后找平，铺设防5cm木板，针对工程具体情况长度为2m，垂直墙面铺设。 8)脚手板: 按照脚手架的宽度铺满，铺平，每一作业层至少铺两层板，一层作业层，一层为防护层。最下面一层板底部用平网兜严。 四、对脚手架