承插型盘扣式脚手架搭设方案对材料用量的影响_项广政.pdf

建筑施工第45卷第1期75承插型盘扣式脚手架搭设方案对材料用量的影响项广政上海宝冶建筑工程公司 上海 200941摘要：基于绿色施工理念，为了降低项目成本，优化建筑施工领域承插型盘扣式脚手架材料的使用量，结合项目实例，通过对梁、板支撑架的搭设形式、构配件材料、搭设参数等方面展开对比分析，确定了较优的搭设参数与材料选择及最经济的搭设方案，为类似工程模板支撑系统的选型提供了一定的借鉴。关键词：承插型盘扣式脚手架；搭设参数；材料用量；经济性中图分类号：TU69 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0075-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.019Infl uence of Erection Scheme of Socket Type Disc Buckled Scaffold on Material Utilization AmountXIANG GuangzhengShanghai Baoye Construction Co.,Ltd.,Shanghai 200941,ChinaAbstract:Based on the concept of green construction,in order to reduce the project cost and optimize the use of socket type disc buckled scaffold materials in the construction field,combined with the project example,through the comparative analysis of the erection form,component materials,erection parameters and other aspects of the beam and slab support frame,the optimal erection parameters,material selection and the most economical erection scheme were determined.It provides a reference for the selection of formwork support system in similar projects.Keywords:socket type disc buckle scaffold;erection parameters;material utilization amount;economical地上12栋单体组成。地下室基础采用桩筏板基础，结构形式为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，筏板基础厚度500 mm，混凝土强度C35P8；地下室夹层板厚130 mm，混凝土强度C35；地下室顶板厚度300 mm，混凝土强度C35P8；地下室框架柱截面尺寸500 mm500 mm至1 200 mm1 200 mm不等，混凝土强度C40C55不等；地下室外墙厚度400、500 mm，混凝土强度C35P8。地下室顶板标高多，高差大，层高5.012.8 m不等，平均标高8.0 m。在顶板变标高位置，存在较大超限梁，典型梁截面尺寸有600 mm4 400 mm、600 mm3 300 mm、600 mm2 800 mm、600 mm2 400 mm、600 mm 1 200 mm、500 mm3 000 mm、500 mm1 400 mm等。3 支撑架搭设参数比选3.1 构配件材料确定3.1.1 主要构配件材料基本参数盘扣式钢管支撑脚手架分为标准型（B型）和重型（Z型）共2种类型，其中标准型脚手架立杆外径为48.3 mm，重型脚手架立杆外径为60.3 mm。采用盘扣式钢管脚手架的模板支撑系统，主要构件有立杆、水平杆、斜杆、可调底座、可调托撑、梁底主楞梁和梁底小楞梁等，各构配件材料基本参数及作用如表1所示。1 应用背景盘扣式脚手架是当今国际上主流脚手架产品之一，其具有结构简单、承载力大、稳定可靠、拼拆迅速、省时省力、通用性强、施工安全高效等突出优势，获工程业界的高度认可。目前全国已有多个城市发文，要求工地采用承插型盘扣式钢管脚手架，在建筑施工行业，承插型盘扣式钢管脚手架成为主流脚手架并应用于模板支撑以及作业脚手架系统必然是大势所趋。同一项目的支撑架工程，根据梁板结构尺寸与各类构配件的材料性能，合理选择支撑架搭设形式、优化搭设参数、确定合适的构配件材料的材质与规格，对减少支撑架使用量，降低项目成本具有重要的意义1-4。2 工程概况华为上海青浦研发生产项目（E组团）总建筑面积231 879 m2，其中地上建筑面积102 851 m2，地下建筑面积129 028 m2，主要由1个地下1层、局部带夹层的大地下室和作者简介：项广政（1984），男，本科，高级工程师。通信地址：上海市宝山区庆安路77号9号楼501室（200941）。电子邮箱：xgz_收稿日期：2022-09-27模 板 与 脚 手 架FORMWORK&SCAFFOLD20231Building Construction76表1 各构配件基本参数、作用统计构配件材料参数作用标准型重型立杆材质Q355B，外径48.3mm，壁厚3.2mm材质Q355B，外径60.3mm，壁厚3.2mm承受荷载产生的竖向轴力水平杆材质Q235B，外径48.3mm，壁厚2.5mm材质Q235B，外径48.3mm，壁厚2.5mm与立杆连接，增加立杆和架体稳定性斜杆材质Q235B，外径33mm，壁厚2.5mm材质Q235B，外径48.3mm，壁厚2.5mm增加架体整体稳定性可调底座材质Q235B，外径38mm，壁厚5.0mm，长度600mm材质Q235B，外径48mm，壁厚6.5mm，长度600mm调节脚手架和管架的高度、平衡支撑重物、承重的作用可调托撑材质Q235B，外径38mm，壁厚5.0mm，长度600mm材质Q235B，外径48mm，壁厚6.5mm，长度600mm主楞梁48mm钢管、型钢、矩形钢管等铝合金型钢或工字钢支承小楞梁，承受小楞梁传递的荷载小楞梁40mm90mm或50mm100mm等尺寸的方木等40mm90mm或50mm100mm等尺寸的方木等支承面板，承受面板传递的荷载3.1.2 主要构配件材料力学性能重型盘扣架通常被应用于大型厂房、桥梁等高大梁、超厚板结构中，普通盘扣架在民用建筑结构中的应用更为广泛。而在普通盘扣架支撑系统中，在材料选择上，主要对梁、板底主楞梁和小楞梁的材料进行比选。主楞梁可选材料主要有48.3 mm3.0 mm普通钢管、100 mm 50 mm3 mm矩形钢管、10#槽钢等，小楞梁材料以40 mm90 mm或50 mm100 mm的方木为主，各类材料的力学性能参数如表2所示。表2 主要材料力学性能参数材料名称抗拉、抗压、抗弯强度设计值/MPa抗剪强度设计值/MPa截面惯性矩/cm4截面抵抗矩/cm3弹性模量/MPa线密度/（kg/m）48.3mm3.2mm高强钢管（Q355B）30017511.364.732060003.5848.3mm3.0mm普通钢管（Q235B）2051259.894.122060003.3348.3mm2.5mm普通钢管（Q235B）2051259.283.862060002.81100mm50mm3mm矩形钢管205125106.46 21.292060006.788#槽钢80mm43mm5.0mm20512510125.302060008.0510#槽钢100mm48mm5.3mm20512519839.7020600010.0140mm90mm方木15.441.7824354.0093501.803.1.3 主要构配件材料选择对于主楞梁材料的选择，48 mm普通钢管线密度较低，操作性较好，且具有成本优势，在力学性能能够满足的前提下，可优先选用普通钢管。100 mm50 mm3 mm矩形钢管线密度虽然比48 mm钢管有所增加，但其材料力学性能也有更大的提升，在主楞梁承受较大荷载的支撑体系中，不失为一种性价比较高的选择。8#槽钢比100 mm 50 mm3 mm矩形钢管略重，而材料力学性能相当，在矩形钢管材料不足的情况下，100 mm50 mm3 mm矩形钢管可作为替代材料。10#槽钢的材料力学性能和质量均比100 mm50 mm3 mm矩形钢管增加较多，但材料性能的利用率不高。对于小楞梁材料的选择，目前仍以40 mm90 mm或50 mm100 mm方木为主，通过调整方木的间距，改变相同施工面积方木的使用数量来保证荷载验算满足要求。根据结构梁板的尺寸、支撑架立杆间距、各类材料性能以及经济性等因素，本工程梁、板底部的主楞梁选用48.3 mm3.0 mm普通钢管或100 mm50 mm3 mm矩形钢管，小楞梁选用40 mm90 mm方木。3.2 梁底支撑架搭设形式梁底支撑架有梁板立柱共用、梁板立柱不共用、搁置横梁3种搭设形式，3种形式各有特点与适用范围。3.2.1 梁板立柱不共用搭设形式梁板立柱不共用形式可用于较大超限梁的梁底支撑，此形式梁下立杆直接承受结构梁荷载，梁两侧立杆承受结构板荷载。梁荷载由梁下立杆（不少于2根）承担全部荷载，梁下立杆受力均匀、稳定，施工便捷，且对施工误差的宽容度较高，具有较好的安全性和通用性（图1）。顶托次梁40 mm90 mm方木主梁100 mm50 mm3 mm矩形钢管普通钢管水平剪刀撑普通钢管水平剪刀撑底托梁底 48.3 mm3.2 mm立杆板底 48.3 mm3.2 mm立杆48.3 mm2.5 mm水平杆33 mm2.5 mm竖向斜杆梁下立杆图1 梁板立柱不共用形式支撑架立面3.2.2 梁板立柱共用搭设形式梁板立柱共用形式通常用于较小超限梁或普通截面梁的梁底支撑，梁下立杆承受结构梁荷载，梁两侧立杆既承受结构梁荷载，又承受结构板荷载。梁荷载由梁下立杆和项广政:承插型盘扣式脚手架搭设方案对材料用量的影响建筑施工第45卷第1期77梁侧2根立杆承担，且大部分荷载由梁下立杆承受，占梁荷载的90%以上，剩余荷载由梁两侧立杆承受（图2）。顶托主梁100 mm50 mm3 mm矩形钢管纵向水平杆普通钢管水平剪刀撑梁两侧 48.3 mm3.2 mm立杆梁底 48.3 mm3.2 mm立杆板底 48.3 mm3.2 mm立杆33 mm2.5 mm竖向斜杆梁两侧立杆梁下立杆48.3 mm2.5 mm水平杆普通钢管水平剪刀撑底托图2 梁板立柱共用形式支撑架立面此形式需要在梁两侧立杆侧边增加1道纵向水平杆，并通过扣件与立杆扣锁，部分荷载通过此水平杆和扣件传递给梁侧立杆，抵抗荷载的大小主要取决于扣件与立杆的抗滑移摩擦力。由于此摩擦力较小，若因施工误差导致梁下立杆未能居梁中布置，出现较大的偏心受力情况，将导致传递给梁一侧立杆的荷载增加，给支撑架安全带来隐患。因此梁板立杆共用形式的梁下立杆，尤其是只有1根立杆时，须居梁中布置。3.2.3 搁置横梁搭设形式搁置横梁形式通常用于普通截面梁的梁底支撑，此搭设形式梁底无立杆，只有梁两侧与板共用的梁侧立杆，梁荷载通过搁置在梁两侧立杆连接盘上的双槽钢托梁及托梁上的双顶托件传递到立杆上。由于搁置在托梁双槽钢之间的双顶托件稳定性较差，给梁底模板、小楞梁及主楞梁的支设带来不便，现场操作性不好（图3）。顶托双顶托件主梁100 mm50 mm3 mm矩形钢管普通钢管水平剪刀撑双槽钢托梁梁两侧立杆梁侧 48.3 mm3.2 mm立杆板底 48.3 mm3.2 mm立杆48.3 mm2.5 mm水平杆33 mm2.5 mm竖向斜杆普通钢管水平剪刀撑底托图3 搁置横梁形式支撑架立面3.2.4 梁底支撑架搭设形式选择3种梁底支撑架搭设形式各有特点和适用范围，在工程应用上可根据工程实际情况进行选用。根据现浇梁结构的截面尺寸，在保证安全的前提下，结合施工可操作性、便利性和经济因素，确定梁底支撑架形式。华为上海青浦研发生产项目（E组团）地下室结构梁种类多，梁高从700 mm至4 400 mm不等，截面尺寸600 mm1 000 mm或500 mm1 200 mm及以下结构梁的梁底支撑架选用梁板立柱共用的搭设形式，截面尺寸大于600 mm1 000 mm或500 mm1 200 mm的结构梁梁底支撑架选用梁板立柱不共用的搭设形式。3.3 支撑架搭设参数确定3.3.1 梁底支撑架搭设参数本工程结构梁截面尺寸类型多，梁宽以500 mm和600 mm为主，梁高7004 400 mm不等。梁底支撑架搭设主要参数有：梁底立杆纵/横向间距、梁下立杆增加根数、梁底小楞梁间距或数量等。根据不同梁截面的大小，合理选择各参数的最优值，达到架体安全、施工操作性、材料用量的平衡。1）梁板立柱共用形式。梁板立柱共用形式作为普通截面结构梁梁底的支撑架形式，梁底主楞梁选用双拼48 mm钢管，梁底增加1根立杆，梁底立杆与梁侧立杆的横向间距600 mm，纵向间距900 mm。梁板立柱共用形式下，梁底立杆纵向间距与相邻板底立杆间距相同或成倍数关系，以方便加强的水平杆连接。比如：当板底立杆间距为900 mm时，相邻梁底立杆纵向间距可选900 mm；当板底立杆间距为1 200 mm时，可将相邻梁底立杆纵向间距调整为600 mm。通过安全计算软件的计算及优化，梁板立柱共用形式下，本工程结构梁截面最大不大于500 mm1 200 mm或600 mm1 000 mm时，经验算能满足要求。2）梁板立柱不共用形式。梁板立柱不共用形式作为较大截面结构梁梁底的支撑架形式，梁底主楞梁选用100 mm50 mm3 mm矩形钢管，梁底立杆横向间距600 mm，纵向间距根据梁的大小选600 mm或300 mm。通过安全计算软件的计算及优化，梁板立柱不共用形式下，当梁底立杆纵向间距设置为600 mm时，对应结构梁截面最大不大于500 mm2 400 mm/600 mm2 000 mm，验算能满足要求；当梁底立杆纵向间距设置为300 mm时，对应结构梁截面最大不大于500 mm4 600 mm/600 mm 3 800 mm，验算能满足要求。3.3.2 板底支撑架搭设参数板底支撑架搭设主要参数有：板底立杆纵横向间距、板底小楞梁间距。通过安全计算软件的计算，以及单根立杆支承的混凝土体积不大于0.35 m3的原则，不同板底立杆间距及主楞梁形式，所对应的最大板厚等参数如表3所示。项广政:承插型盘扣式脚手架搭设方案对材料用量的影响20231Building Construction78表3 板底支撑架搭设参数最大板厚/mm板底立杆间距/（mmmm）板底主楞梁形式板底小楞梁间距/mm板底立杆支承混凝土体积/m3板底材料使用率（小楞梁）120900900单根48mm钢管3000.097主楞梁强度：98.1%250900900双拼48mm钢管3000.203主楞梁强度：96.0%25012001200竖放100mm50mm3mm矩形钢管3000.360小楞梁抗剪：84.5%主楞梁强度：67.1%3209001200竖放100mm50mm3mm矩形钢管2500.346小楞梁抗剪：91%主楞梁强度：49.3%430900900竖放100mm50mm3mm矩形钢管2500.348小楞梁抗剪：68.4%主楞梁强度：44.6%本工程地下室顶板厚300 mm，夹层楼板厚130 mm。厚300 mm板底支撑架立杆间距可选900 mm 1200 mm，板底主楞梁选用100 mm50 mm矩形钢管，小楞梁选用40 mm90 mm方木；厚130 mm板底支撑架立杆间距可选900 mm900 mm，板底主楞梁选用48 mm双拼钢管，或立杆间距1 200 mm1 200 mm，板底主楞梁选用100 mm 50 mm3 mm矩形钢管，小楞梁用40 mm90 mm方木。3.3.3 梁、板支撑架搭设参数的搭配梁、板底主楞梁常选用48 mm钢管或100 mm50 mm矩形钢管，结合结构梁板尺寸、主楞梁材料、立杆横向间距等，梁底立杆纵向间距通常取900、600、300 mm，板底立杆间距通常取600 mm900 mm、900 mm900 mm、900 mm1 200 mm和1 200 mm1 200 mm。1）梁板立柱共用形式。梁板立柱共用形式的支撑架的梁底立杆纵向间距与相邻板底立杆间距需要成倍数关系。梁底立杆纵向间距通常选取900 mm或600 mm。当相邻板底立杆间距为900 mm时，梁底立杆纵向间距取900 mm进行适配；当相邻板底立杆间距为1200 mm时，梁底立杆纵向间距取600 mm进行适配，对应板底立杆纵横向间距有900 mm900 mm、900 mm1200 mm和1200 mm1200 mm共3种组合，如表4所示。2）梁板立柱不共用形式。梁板立柱不共用形式的支撑架，梁底立杆纵向间距通常选取600 mm或300 mm。当相邻板底立杆间距为900 mm或1200 mm时，梁底立杆纵向间距可取600 mm或300 mm进行适配，对应板底立杆纵横向间距也有900 mm900 mm、900 mm1200 mm和1200 mm1200 mm共3种组合，如表4所示。表4 梁、板支撑架立杆参数组合统计梁底支撑架组合方案梁底支撑架主要参数板底支撑架主要参数备注梁底立杆纵向间距/mm主楞梁材料板底立杆间距/（mmmm）主楞梁材料梁板立柱共用方案190048.3mm3.0mm双拼钢管90090048.3mm3.0mm双拼钢管板厚不大于250mm方案260048.3mm3.0mm双拼钢管12001200100mm50mm3mm矩形钢管板厚不大于250mm方案3 900/60048.3mm3.0mm双拼钢管9001200100mm50mm3mm矩形钢管板厚不大于320mm梁板立柱不共用方案4 600/300100mm50mm3mm矩形钢管90090048.3mm3mm双拼钢管板厚不大于250mm方案5 600/300100mm50mm3mm矩形钢管12001200100mm50mm3mm矩形钢管板厚不大于250mm方案6 600/300100mm50mm3mm矩形钢管9001200100mm50mm3mm矩形钢管板厚不大于320mm4 材料用量分析盘扣式支撑架的搭设参数对架体材料使用量有直接影响，尤其是立杆间距的大小直接影响立杆、水平杆、底托、顶托、竖向斜杆、主楞梁、次梁等构件使用量。通常，若各构件荷载能验算通过，立杆纵横向间距越大，单位体积支撑架体材料的使用量就越少。然而，实际应用中需考虑主楞梁的自重以及自重所带来的操作性、便利性，以及梁底立杆纵向间距与相邻板底立杆间距的匹配性等问题。本工程地下室约11万 m2的平面形状不规则，为方便统计与分析，做如下假设：地下室长336 m，宽336 m，纵横向柱距均为8.4 m，层高8 m，顶板厚250 mm，并只统计框架梁和板底部的支撑架体，整个地下室支撑架材料一次性投入，不考虑周转。梁板立柱共用形式下，框架梁截面尺寸按600 mm1 000 mm及以下进行分析，如图4所示。BB主龙骨：100 mm50 mm3 mm方钢管顶托模板：厚14木胶合板次龙骨：40 mm90 mm方木600 mm1 000 mm梁次梁40 mm90 mm方木主梁100 mm50 mm3 mm矩形钢管普通钢管水平剪刀撑普通钢管水平剪刀撑底托板底 48.3 mm3.2 mm立杆48.3 mm2.5 mm水平杆33 mm2.5 mm竖向斜杆梁下立杆梁两侧立杆（a）平面（b）B-B剖面图4 梁板立柱共用支撑架平面、剖面示意梁板立柱不共用形式下，只对梁底立杆纵向间距为600 mm的情况进行分析，即框架梁截面尺寸按600 mm 2 000 mm及以下分析，如图5所示。（下转第90页）项广政:承插型盘扣式脚手架搭设方案对材料用量的影响20231Building Construction90必须配备具有安全技术知识、熟悉规范的专职安全、质量检查员。7）梁底顶撑必须在梁的强度达到规范要求后方可拆除，其中悬挑结构必须达到100%。4 结语选用PC建筑铝模快速建造施工技术，可以将原本8 d一层的装配式铝模施工工期缩短到6 d一层，节省工期25%，减少木工投入15%，且装配式铝模和传统木模现浇相比，技术难度相对较低，可操作性强，材料可周转，有利于绿色施工和工期保障。装配式铝模施工成形质量高，减少质量修补50%，现场实测实量合格率提高至96%以上，杜绝不卫生间反坎渗水隐患。装配式铝模施工便捷，可周转性强，产生建筑垃圾较少，绿色环保，是未来建筑发展的趋势，在今后工民建工程中应用前景光明。1 王学君,张玉林.铝合金模板在装配式建筑施工中的应用探索J.科尹寿杰、刘桂江、王志鹏、李进帅、程飞:装配式建筑铝模快速建造施工技术 技视界,2021(21):26-27.2 张传英.铝合金模板施工技术在装配式建筑工程中的应用J.建筑 技术开发,2021,48(8):82-83.3 张勇,田亮,苏梓儒,等.公建装配式建筑结合铝合金模板施工技术 J.施工技术,2020,49(14):55-59.4 邢振华,蔡晓彬,姜盛超,等.关于全铝合金模板施工及防漏浆处理 工艺实施探讨J.商品与质量建筑与发展,2014(11):684.5 陈绍伟,杨勋,黄建忠.超高层建筑铝合金模板超高立杆支撑体系分 析与应用J.智能建筑与智慧城市,2020(11):65-66.6 陈忠旭.装配式建筑使用铝合金模板施工的难点及解决措施J.建 筑技术开发,2020,47(20):78-79.7 苏国活,李光灿,种肖岳.基于装配式的铝模深化设计研究与应用 J.四川建材,2021,47(2):113-114.8 梁震,温卫星,张涛.装配式建筑铝模PC爬架一体化施工技术J.智 能城市,2021,7(14):46-47.9 方耿玉.装配式建筑+铝模一体化施工难点分析探析构建J.城市 建设理论研究,2021(16):75-76.10 杨文涛.铝模+爬架穿插施工工艺J.江苏建筑,2020(4):87-90.（上接第78页）图例：（a）平面（b）E-E剖面EE立杆1.2水平杆竖向斜杆水平剪刀撑框架柱框架梁主龙骨：100 mm50 mm3 mm方钢管模板：厚14木胶合板次龙骨：40 mm90 mm方木600 mm2 000 mm梁次梁40 mm90 mm方木主梁100 mm50 mm3 mm矩形钢管普通钢管水平剪刀撑普通钢管水平剪刀撑底托 48.3 mm3.2 mm立杆48.3 mm2.5 mm水平杆33 mm2.5 mm竖向斜杆梁下立杆顶托图5 梁板立柱不共用支撑架平、剖面通过对表4中梁板立柱共用与不共用这2种形式下的各3种梁、板底立杆间距的组合方案进行计算，可以统计出6个支撑架方案的材料使用量，如表5所示。5 结语通过优化盘扣支撑架的搭设方案来降低材料使用量，降低材料租赁成本，只是项目支撑架成本控制的一方面，在工程实际应用中，对于支撑架材料用量的控制，我们还可以从优化分区流水施工、加快施工进度、支撑架早拆等方面着手，提高材料周转率，降低材料使用量，缩短材料使用时间，降低项目成本。1 沈海伦,谭英辉,周磊.承插型盘扣式模板支架的节点设计与应用 J.山西建筑,2019,45(20):110-111.2 王胜杰,贾博勋,鲁鹏,等.盘扣式脚手架支撑体系在高大模板工程表5 支撑架材料用量统汇总计梁、板支模架组合方案梁底支模架总质量/kg板底支模架总质量/kg按面积计用量/（kg/m2）梁板立柱共用方案1梁底：900mm600mm板底：900mm900mm7082126.87696995.2130.9方案2梁底：600mm600mm板底：1200mm1200mm9399315.64994371.2127.5方案3梁底：600（900）mm600mm板底：900mm1200mm8240721.26330211.2129.1梁板立柱不共用方案4梁底：600mm600mm板底：900mm9005558091.211661270.4152.5方案5梁底：600mm600mm板底：1200mm1200mm5558091.27909184.0119.3方案6梁底：600mm600mm板底：900mm1200mm5558091.29396672.0132.5 中的应用J.建筑技术开发,2021,48(15):84-85.3 郑汎.承插型盘扣式脚手架在高大模板支撑中的应用研究J.城市 建筑,2019,16(36):130-132.4 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑施工承插型盘扣式钢管 脚手架安全技术标准:JGJ/T 2312021S.北京:中国建筑工业出 版社,2021.