1 概況
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展、綜合國(guó)力的提升,基本建設(shè)工程亦不斷的向高、大難方向發(fā)展。公共建筑中的大跨度、大空間和高層建筑中的轉(zhuǎn)換層在結(jié)構(gòu)中的使用越來(lái)越多,隨之而來(lái)的是施工中模板的支撐成為一項(xiàng)重要的技術(shù)課題,而安全性則是此類結(jié)構(gòu)模板支撐的重點(diǎn)。國(guó)內(nèi)幾起較有影響的模板支撐倒塌事故多發(fā)生在此類結(jié)構(gòu)中(如2000年南京市電視臺(tái)新聞演播大廳在屋蓋混凝土澆筑中發(fā)生的模板支撐整體倒塌、2000年深圳鹽壩高速公路高架橋施工模板支架倒塌等)。
對(duì)于模板支撐,國(guó)內(nèi)目前以扣件式鋼管腳手架為主,但此類支撐國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)專門的技術(shù)規(guī)程。對(duì)于高度較小的此類支撐的搭設(shè),施工單位一般都有較為成熟的經(jīng)驗(yàn),但在高、大空間的支撐方案設(shè)計(jì)中,技術(shù)人員往往參照一般支架搭設(shè),考慮問(wèn)題不全面,給支架的安全留下隱患。作者結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn),就影響扣件式鋼管腳手架支模安全的幾個(gè)因素作一分析。
2 影響扣件式鋼管腳手架支模安全的因素
2.1搭設(shè)材料
2.1.1鋼管
腳手架搭設(shè)方案設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員均以Q235鋼制作的φ48×3.5鋼管為依據(jù),并且認(rèn)為鋼管處于理想狀態(tài),但就目前的情況而言,施工單位搭設(shè)模板支架的鋼管存在的問(wèn)題有:
(1)鋼管進(jìn)貨渠道復(fù)雜,質(zhì)量難以保證。施工單位從經(jīng)濟(jì)角度考慮,有從非正規(guī)廠家進(jìn)貨的,有租賃的。又因鋼管為非建筑本身所用,從廠家進(jìn)貨后很少有施工單位對(duì)其進(jìn)行材質(zhì)、機(jī)械性能、壁厚的復(fù)試。調(diào)查表明,施工中所用鋼管的壁厚嚴(yán)重不均,從2.6~4.0mm不等。
(2)Q235鋼易銹蝕,使用中忽視防腐保護(hù),嚴(yán)重的表面出現(xiàn)麻坑,影響其承載力。
(3)鋼管變形嚴(yán)重。經(jīng)多次周轉(zhuǎn)作用后,出現(xiàn)彎曲、管壁壓扁等現(xiàn)象,其抗彎、抗壓能力下降。
(4)鋼管使用中的氣割、電焊使端頭斷面不平整,對(duì)接時(shí)在扣件部位出現(xiàn)初始彎曲,作為立柱來(lái)說(shuō)影響其抗壓承載力,且容易失穩(wěn)。
2.1.2扣件
國(guó)內(nèi)常用的扣件應(yīng)為可鍛鑄鐵制作,其機(jī)械性能應(yīng)符合《鋼管腳手架扣件》(GB15831-1995)。而目前市場(chǎng)上扣件品種魚龍混雜、質(zhì)量參差不齊,有的廠家使用灰口鑄鐵、地槽鋼來(lái)制作扣件,其機(jī)械性能難以滿足要求。一些單位貪圖便宜,使低價(jià)劣質(zhì)扣件進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。另外,一些單位疏于管理,扣件螺絲銹蝕、滑絲仍然使用,致使擰緊力矩達(dá)不到規(guī)定要求。
2.2方案與搭設(shè)
2.2.1支撐立桿不同受力狀態(tài)對(duì)承載力的影響
扣件式鋼管腳手架模板支撐立桿的受力(目前常用的)有兩種方式:立桿頂端可調(diào)支托傳力和頂部水平鋼管傳力。但兩種傳力方式對(duì)立桿而言承載力是截然不同的。設(shè)計(jì)人員圖省事往往簡(jiǎn)單地套用方案,忽視實(shí)際搭設(shè)時(shí)傳力方式的變化從而造成模板支撐系統(tǒng)承載力不足。
(1)立桿頂端可調(diào)支托傳力。這種方式可使立桿步高減?。ū软敳克戒摴軅髁ι僖粋€(gè)可調(diào)支托的長(zhǎng)度),且可使立桿處于軸心受壓狀態(tài),因此可使桿承載力得到提高,支撐系統(tǒng)的承載力由立桿的穩(wěn)定承載力決定。
(2)頂部水平鋼管傳力。這種方式是目前使用最普遍的,荷載通過(guò)水平鋼管與立桿扣接的直角扣件傳至支撐立桿上,因此立桿受到的是一個(gè)偏心距為53mm的偏心力,模板系統(tǒng)的承載力由兩方面的因素決定:一是立桿在偏心荷載作用下的穩(wěn)定承載力;二是立桿頂部水平鋼管與立桿扣接的直角扣件的抗滑力。正常情況下(鋼管狀態(tài)和螺栓擰緊力),扣件抗滑承載力小于立桿偏心受壓狀態(tài)下的穩(wěn)定承載力,而實(shí)際搭設(shè)時(shí),扣件的擰緊力矩大小不一,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明,力矩在正常值的僅達(dá)40%。因此通過(guò)頂部水平鋼管傳力的模板支撐系統(tǒng),其承載力主要由水平桿與直的扣件抗滑力決定。
2.2.2立桿接長(zhǎng)方式不同對(duì)承載力的影響
立桿接長(zhǎng)方法有對(duì)接和搭接兩種。搭接接長(zhǎng)可以避免或減少對(duì)接接長(zhǎng)中鋼管切割造成的耗料,但豎向穩(wěn)定承載力與對(duì)接接長(zhǎng)相比卻大大下降,實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)接接長(zhǎng)的穩(wěn)定承載力為搭接接長(zhǎng)穩(wěn)定承載力的2倍以上。一些設(shè)計(jì)方案中對(duì)立桿的接長(zhǎng)方式不明確,木工搭設(shè)時(shí)采用的接長(zhǎng)方式隨意性也較大,且搭接中使用單扣件或兩扣件間距不符合規(guī)定。
2.2.3雙立桿對(duì)承載力影響
高大空間的模板支撐方案設(shè)計(jì)時(shí)為增加立桿的穩(wěn)定性,在中下段通常采用雙立桿,但雙立桿對(duì)整個(gè)模板支撐系統(tǒng)承載力的提高卻是有限的,因?yàn)榇藭r(shí)支撐系統(tǒng)的破壞并不取決于雙立桿,其破壞由單立桿段底部的單立桿決定。有關(guān)研究資料顯示,雙立桿對(duì)支撐系統(tǒng)承載力的提高不到20%,而一些設(shè)計(jì)方案中在確定承載力時(shí)錯(cuò)誤地以雙立桿來(lái)計(jì)算承載力。
2.2.4構(gòu)造措施對(duì)承載力的影響
扣件式鋼管腳手架支模的構(gòu)造措施有:設(shè)置掃地桿、縱橫向水平拉桿、剪刀撐及支架四周與已完建筑物的拉結(jié)等。構(gòu)造措施的實(shí)施對(duì)支撐系統(tǒng)的承載力均有不同程度的提高,一般方案中在這方面的重視不夠。且實(shí)際搭設(shè)中,由于檢查不重視,這些構(gòu)造措施并不能完全落實(shí)或設(shè)置不合理,這對(duì)承受超重荷載及混凝土泵送管道抖動(dòng)的支撐系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是極為不利的。
3.保證扣件式鋼管腳手架支摸安全的措施
3.1搭設(shè)材料
(1)鋼管、扣件應(yīng)從正規(guī)廠家進(jìn)貨,并具有材料質(zhì)量合格證、生產(chǎn)許可證,抽查鋼管壁厚,稱量扣件重量。對(duì)材質(zhì)、機(jī)械性能有疑問(wèn)時(shí),可找專業(yè)檢測(cè)單位對(duì)鋼管、扣件進(jìn)行復(fù)試,杜絕劣質(zhì)材料的進(jìn)場(chǎng)。
(2)模板支撐搭設(shè)方案中必須明確立桿接長(zhǎng)方式,并就接頭的布置、扣件的間距等按有關(guān)規(guī)定作出詳細(xì)說(shuō)明。
(3)考慮雙立桿方案時(shí),要明確雙立桿設(shè)置的目的主要是增強(qiáng)支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性,支撐系統(tǒng)承載力的計(jì)算不但要驗(yàn)算雙立桿段,還要驗(yàn)算單位桿段,并取驗(yàn)算值中最小值。
(4)方案中對(duì)增強(qiáng)支撐系統(tǒng)穩(wěn)定性及承載力的各項(xiàng)構(gòu)造措施必須完善,特別是大梁下的支架的每步橫向水平管和底部的掃地桿是必不可少的,剪刀撐設(shè)置的最合理方式見圖1。
圖1 支撐系統(tǒng)剪刀撐的設(shè)置
(5)加強(qiáng)技術(shù)交底和檢查驗(yàn)收工作,保證搭設(shè)能按方案進(jìn)行。
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