对扣件式钢管脚手架规范部分内容的商榷

1、施 工 技 术construction technology2005年3月第34卷 第3期对扣件式钢管脚手架规范部分内容的商榷卓 新1,郑念中2(11 浙江大学,浙江 杭州 310027 ; 21 中国建筑业协会,北京 100835)摘要从施工的实际工况出发,分析了支模架结构的力学性质,指出了我国现行 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范jg j13022001部分内容存在的一些缺陷,提出了改进的建议。关键词扣件式钢管脚手架;规范;施工安全中图分类号 tu73112 ; tu75512文献标识码 a文章编号 100228498(2005) 0320078202discussion of som

2、e defects in chinese technical code for safety of steeltubularscaffold with couplers in construction( j gj13022001)zhuo xin1, zhen g nian2zhong2(11zhejiang university , hangzhou, zhejiang310027 , china; 21constructionassociationof china , beijing100835 , china)abstract :basedon factual constructionc

3、ondition, authorsanalyzethe mechanicscharacterof steel tubularscaffoldwith couplers. theyals o indicate s ome defectsin chinesetechnical codefor safetyof steel tubularscaffoldwith couplersin construction, andput forward s omeimprovedadvice.key words:steel tubular scaffoldwith couplers; technicalcode

4、; constructionsafety收稿日期 2005201207作者简介卓 新(1964) ,男,浙江杭州人,浙江大学土木系施工技术研究室主任,副教授,浙江省杭州市浙大路38号 310027 ,电话:(0571) 85521235随着中国经济的快速发展,高层、 大跨建筑和城市大型基础设施工程不断涌现,这些用钢筋混凝土作为结构材料的建筑往往是高梁加厚板,其沉重的施工荷载对传统扣件式钢管支模架的安全性提出了挑战。扣件式钢管脚手架具有施工装拆方便、 尺寸组合灵活、经济实用、 可重复使用的特点,是我国目前应用最为广泛的一种脚手架形式。 但是近年来由于扣件和钢管的质量难以保证,支模架设计与搭设不科

5、学导致支模架在施工时坍塌的事故不断发生。据统计,采用扣件式钢管脚手架作为承重支模架的倒塌事故数量远远多于落地式(底撑式)钢管外脚手架。按我国现行规范,扣件式钢管外脚手架与扣件式钢管支模架的设计,均采用同一本规范,即 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范jg j130220011(以下简称规范)。基于我国目前承重支模架实际的使用现状,作者认为对规范中的某些内容和条款应作进一步的明确和完善。1 荷载计算jg j13022001第51611条:“参与模板支架荷载效应组合的各荷载质量其荷载标准值应符合现行国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范g b5020422002的有关规定。 ”现行的jg j13

6、022001规范或是g b5020422002规范均未考虑泵送混凝土所产生的冲击荷载对支模架的影响,亦没有把该影响因素作为施工荷载组合的1个组成部分,而泵送混凝土工艺是目前施工中普遍采用的混凝土浇筑方法。 事实上,在泵送混凝土作业过程中,站在支模架上方混凝土浇筑层作业的人都有明显的摇晃感,这种摇晃正是由于施工荷载引起且对支模架体的安全性构成严重威胁。作者认为,作为支模架设计的安全技术规范应当把这个因素纳入到荷载计算中去。2 立杆计算规范第51313条:“立杆计算长度l0=kh” 与第51612条:“模板支架立杆的计算长度l0=h+ 2a” 。上述应该理解为外脚手架应用l0=kh,而支模架应用l

7、0=h+ 2a。以规范条文说明第51612条的算例作为参照。若某支模架步距118m ,a为013m ,l0=h+ 2a= 118 + 2013 = 214m。若某外脚手架步距同样为118m ,立杆横距为1105m,连墙件布置为三步三跨,则l0=kh= 11155117118 = 3153m;若连墙件布置为二步三跨,则l087=kh= 11155115118 = 3112m。计算结果表明用l0=kh公式明显比用l0=h+ 2a公式安全保守。假如l0=kh公式中各参数的取值是合理的,那反过来就说明l0=h+ 2a公式不够合理且偏不安全。外脚手架公式l0=kh中是考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度

8、系数,而支模架立杆计算长度公式l0=h+ 2a反而没有考虑整体稳定性因子,作者认为这个公式存在缺陷。按照规范的定义,h是支架立杆步距,a是模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点的长度,这两个参数均属于支模架结构的局部尺寸参数,而结构的整体稳定性必然与结构的边界条件有关,作为支模架结构也不应例外。l0=h+2a没有体现这些影响,相比较而言,还不如用l0=kh来得更科学一些。从力学概念上讲,公式l0=h+ 2a使l0仅与h和a两个局部参数有关,而与支模架与周边结构的连接点数量及其方式无关。假如1个36m高的支模架与1个316m高的支模架的步距h都为117m ,a都为013m ,那么用公式l0

9、=h+ 2a计算将导致36m高支模架与316m高支模架的立杆计算长度相同,若它们采用同样的钢管,则它们的长细比=l0i也必然相同,由于是查同一个表格,那么轴心受压构件稳定系数也必然相同。 如果立杆承受的荷载相同的话,那么无论用naf还是用n a+mwwf进行验算,这两个支模架的立杆稳定性验算都将得到几乎完全相同的结果。这将导致1个令人难以理解和接受的结论:无论支模架是否与周边建筑物有连接,36m高支模架与316m高支模架的整体稳定性是一样的。不符合压杆稳定与结构整体稳定性基本的力学理论,也与规范中“国内外发生的脚手架倒塌事故,几乎都是由于连墙件设置不足或连墙件被拆掉而未及时补救引起”的警示不相

10、吻合。此外,规范对a的定义“模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点的长度” 在语义上不够明晰,目前许多支模架上部的构造如图1所示,荷载的传递路线为:荷重 模板 木楞 水平杆 扣件 立杆。这样,模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线这一段杆根本不受力,它的长短与立杆的稳定性无关,除非是采用了顶托支撑方式。如果按照图1的构造方式,a应当取0才符合实际工况,那么这将意味着对于许多支模架来说公式l0=h+ 2a将变成事实上的l0=h。作者曾用施工优化智能软件c ok2对上百个从316m高到20m高的支模架进行过对比计算,结果表明,高支模架的安全性主要由立杆稳定性和扣件抗滑图1 支模架体上部构造力控制。

11、 立杆稳定性计算的准确性将直接影响到对整个支模架安全性的正确判断。因此,正确合理地制定立杆稳定性计算方法及其计算公式是至关重要的。建议废止使用l0=h+ 2a作为支模架立杆计算长度公式,临时改用l0=k1k(h+ 2a)。系数k、 、h、a的定义与现规范的定义相同,其中应明确立杆在不使用顶托形式的情况下a= 0 ,以免引起概念上的混乱和计算取值上不合理的过分保守。系数k1为支模架附加安全系数,在目前尚未充分研究论证的现状下,k1的取值应结合支模架承受的荷载情况、 支模架的高度、支模架体的构造以及与建筑物的连接等因素综合考虑,但必须保证k1110。这样建议的理由是:l0=kh是针对外脚手架的,而

12、支模架的整体稳定性相比较与建筑物有足够数量连接的外脚手架来说,更偏于不安全。所以,用于支模架的计算公式以及参数取值应比用于外脚手架的更加保守才合理。3 支模架的构造规范第61812条:“满堂模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑,由底至顶连续设置。 ”外脚手架的步距一般是118m,而支模架的步距一般在114118m之间。对于直径48mm、 壁厚在315311mm之间的钢管来说,这样立杆长度的长细比很大。同时,由于纵向、 横向、 竖向钢管均用扣件连接,扣件的材质、 尺寸、 构造方式决定了它无法在1个大长细比的结构中充当刚性节点的角色,而是1个半刚性节点,作者认为它更偏向于铰节点。

13、剪刀撑的加入将改变结构的性质,使之在平面内成为1个稳定的几何不变体,如图2所示。 如果上面的分析是正确的话,规范为什么只要求在支模架垂直面的纵向设置剪刀撑,而在垂直面的横向却不要求设置剪刀撑呢?作者赞同把我国支模架称为“非几何不可变杆系结构” 的提法3,因为即使在纵向、 横向垂直面上均每隔4排支架立杆设置了剪刀撑的支模架也算不上是1个严格意义上的“几何不变杆系结构”,仅纵向垂直面上设置了剪刀撑而横向垂直面上没有设置剪刀撑的支(下转第84页)972005 no. 3卓 新等:对扣件式钢管脚手架规范部分内容的商榷信息与文摘建设工程质量保证金管理暂行办法第一条 为规范建设工程质量保证金(保修金)管理

14、,落实工程在缺陷责任期内的维修责任,根据中华人民共和国建筑法、建设工程质量管理条例、建设工程价款结算暂行办法和 基本建设财务管理规定等相关规定,制定本办法 。第二条 本办法所称建设工程质量保证金(保修金) (以下简称保证金)是指发包人与承包人在建设工程承包合同中约定,从应付的工程款中预留,用以保证承包人在缺陷责任期内对建设工程出现的缺陷进行维修的资金。缺陷是指建设工程质量不符合工程建设强制性标准、 设计文件,以及承包合同的约定。缺陷责任期一般为6个月 、12个月或24个月,具体可由发 、 承包双方在合同中约定。第三条 发包人应当在招标文件中明确保证金预留、 返还等内容,并与承包人在合同条款中对

15、涉及保证金的下列事项进行约定:(一)保证金预留 、 返还方式;(二)保证金预留比例、 期限;(三)保证金是否计付利息,如计付利息,利息的计算方式;(四)缺陷责任期的期限及计算方式;(五)保证金预留 、 返还及工程维修质量、 费用等争议的处理程序;(六)缺陷责任期内出现缺陷的索赔方式。第四条 缺陷责任期内,实行国库集中支付的政府投资项目,保证金的管理应按国库集中支付的有关规定执行。其他政府投资项目,保证金可以预留在财政部门或发包方。缺陷责任期内,如发包方被撤销,保证金随交付使用资产一并移交使用单位管理,由使用单位代行发包人职责。社会投资项目采用预留保证金方式的,发 、 承包双方可以约定将保证金交

16、由金融机构托管;采用工程质量保证担保 、 工程质量保险等其他保证方式的,发包人不得再预留保证金,并按照有关规定执行。第五条 缺陷责任期从工程通过竣(交)工验收之日起计 。由于承包人原因导致工程无法按规定期限进行竣(交)工验收的,缺陷责任期从实际通过竣(交)工验收之日起计。由于发包人原因导致工程无法按规定期限进行竣(交)工验收的,在承包人提交竣(交)工验收报告90天后,工程自动进入缺陷责任期。第六条 建设工程竣工结算后,发包人应按照合同约定及时向承包人支付工程结算价款并预留保证金。第七条 全部或者部分使用政府投资的建设项目,按工程价款结算总额5 %左右的比例预留保证金。社会投资项目采用预留保证金

17、方式的,预留保证金的比例可参照执行。第八条 缺陷责任期内,由承包人原因造成的缺陷,承包人应负责维修,并承担鉴定及维修费用。如承包人不维修也不承担费用,发包人可按合同约定扣除保证金,并由承包人承担违约责任。承包人维修并承担相应费用后,不免除对工程的一般损失赔偿责任。由他人原因造成的缺陷,发包人负责组织维修,承包人不承担费用,且发包人不得从保证金中扣除费用。第九条 缺陷责任期内,承包人认真履行合同约定的责任,到期后,承包人向发包人申请返还保证金。第十条 发包人在接到承包人返还保证金申请后,应于14日内会同承包人按照合同约定的内容进行核实。如无异议,发包人应当在核实后14日内将保证金返还给承包人,逾

18、期支付的,从逾期之日起,按照同期银行贷款利率计付利息,并承担违约责任。发包人在接到承包人返还保证金申请后14日内不予答复,经催告后14日内仍不予答复,视同认可承包人的返还保证金申请。第十一条 发包人和承包人对保证金预留、 返还以及工程维修质量 、 费用有争议,按承包合同约定的争议和纠纷解决程序处.理 。第十二条 建设工程实行工程总承包的,总承包单位与分包单位有关保证金的权利与义务的约定,参照本办法中发包人与承包人相应的权利与义务的约定执行。第十三条 本办法由建设部、 财政部负责解释。第十四条 本办法自公布之日起施行。(摘自 中国建设报2005202203)(上接第79页)模架倒更接近于是1个 “几何可变杆系结构”,连 “非几何不可变杆系结构” 都算不上。因此,作者建议把第61812条改成 “在支模架垂直面的纵向、 横向均应设置剪刀撑,由底至顶连续设置” 。图2 剪刀撑作用示意4 结语(1)jg j 13022001对外脚手架设计是安全而合理的。(2)尽管扣件式钢管外脚手架与扣件式钢管支模架的材料性质、构造方式、搭设方法非常相似,但2种架体的结构形式、荷载大小、 荷载种类以及荷载的传递路线等是完全不同的,这些将导致支模架与外脚手架的结构整体稳定性有很大差异。建议制定独立的扣件式钢管承重支模