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扣件式钢管支架的设计与安全使用
刘道德

国内工程大量使用扣件式钢管满堂支架施工现浇砼，说明扣件式钢管架在一定范畴（桥梁、房建、隧道等工程）有它的优越性（如易拆装，好倒用等等）。虽然扣件式支架施工现浇砼工程我国早已经有相应规范和成熟的施工工艺，但在扣件式钢管支架施工现浇砼过程中，又常常和其它支架（如碗扣式支架、门式支架、万能杆件支架、军用梁支架等）一样，会发生倒塌事故，这就要求使用扣件式钢管架的施工单位要认真设计、精心施工，避免支架损坏、倒塌造成的人身伤害、企业信誉和经济等方面的损失。在此本人根据平常所学，以及以前在施工科、綦江桥和现在的襄荆高速公路相关支架设计和施工中的实践和认识，谈谈自己对扣件式钢管支架的设计和安全使用的经验和认识，以供相关同仁在今后施工中参考。
一、主要材料的概述、特性和性能
1、钢管。支架组成的主要材料之一，根据计算荷载初步选定钢管，常用的Φ48×3.5mm焊接钢管。特性：净截面积：4.893cm2；惯性矩:：12.15cm4 ；截面模量：5.078cm3；每米重量：3.841Kg/m。
2、底座。根据荷载及基础形式选定，无条件配备支架配套底座时，也可利用钢板抄垫。特性：支架配套底座的合格抗压标准：5.1t。
3、顶托（可调托座）。如果单立柱承受的荷载≥1.5t时，优先考虑采用顶托，如果无条件采用顶托，而利用支架最上一层水平钢管受力时，应考虑适当减小步距（两层水平干之间的高度）和立柱偏心受力，采取相关处理方案。当单杆荷载＜1.5t时，不用顶托，可考虑直接利用最上一层水平杆布置分配梁和模板（利用布置立柱间距和水平杆上分配梁位置容易满足要求）。特性：可调升降高度一般为5～30厘米，如果施工的砼体挠度可达30—40厘米，可通过控制立柱的间距和步距，适当调高到40；允许轴向压力为：
4、扣件：扣件式钢管支架的扣件有三种：直角扣、对接扣和回转扣，直角扣件用于立杆和水平杆，纵横向水平杆之间的连接；旋转扣件用于立杆、水平杆和斜杆之间的连接；对接扣主要用于立杆接长，传递轴向力性能较另外两种好，在满足受力要求的前提下也可以用于水平杆和斜杆的接长上。扣件的性能（试验的合格标准）：直角扣件的抗滑力为1.02t，抗破坏力为2.55t，扭转力矩为918N.m；回转扣件的抗滑力为1.02t ，抗破坏力为1.73t；对接扣件的抗拉力为0.41t（所有扣件的力学指标选用考虑1.2的安全系数）。
二、扣件式钢管支架的设计
1、荷载的确定
（1）根据钢管的布置形式及砼结构的荷载强度，计算单根立杆所承受砼分布的荷载。
（2）、施工荷载 根据相关规范，标准取用。
（3）、钢管、模板、分配梁、托座等自重荷载。
（4）、风荷载 根据相关规范、标准取用。
2、荷载的传递顺序：模板（或脚手板）—托座（或最上一层水平钢管）—立杆（如果立杆有接长，应考虑连接件传力）—底座—基础—地基。
3、钢管承载力计算：
N=ψAf=100.245
N钢管轴向承载力
ψ轴心受压杆件（立杆）m稳定系数根据其长细比λ=L0/I查表得L0=h+2a＜人为步距，即两层不平钢管之间的距离，a为钢管顶伸些最上一层水平杆的长度。
A为立杆的横截面积。
注：为步距h0不考虑相应附加系数，水平杆长立杆力影响难以确定时，N值应取≥2.0m安全系数，当 顶100考虑相应附加系数时，N值不再取安全系数。另处，如果立杆必须采了对接接长时，必须考虑对接接头对钢管承载力的影响。
4、托座的计算
应结合托座的结构形式，按压杆稳定计算托座的轴向承载力，相应考虑托座上分配梁的设置偏心受力。如果荷载较小≤1.5t而利用最上一层水平钢管直按设置分配梁时，必须对最上一层水平钢管进行强度和钢度验算。
5、基础的计算：
根据立杆承受的荷载及基础的形式，计算基础的承压能力，当立杆直接作用于基础上时，基础压力σ=N/A0＜[σ]否则，必须加底座或抄垫钢板，再根据相关规范，标准进行局部承压验算。
6、地基承载力计算
地基允许承载力可根据设计资料结合现场测试数据采用，承压面积AC根据基础形式设计算得（主要考虑基础构件扩散角对承压面积的影响）
实际荷载N/AC≤ [σ地]。
三、扣件式钢管支架的构造要求
1、立杆。可采用平立杆或双立杆，立杆之间必须按步矩满设双向水平杆，以确保立杆在平面上两个方向具有足够的刚度，当砼结构荷载在受压时，可采用不同的立杆间矩，但只得一个方向变矩，以保证水平杆的连续设置。
2、水平杆。根据立杆的受力要求，水平杆的布置即步距也可以是受压的，可以利用“下小上大”或区域性增加水平杆的方式，来实现荷载对立杆的要求。
3、斜杆（剪力撑）。沿支架四周应满设剪力撑，中央部分可视需要并当支架高度≥20m或某向高宽比≥6时，应设置水平斜杆。根据支架框格的大小配设置，一般为5~15m设置一道。
四、支架搭设要求
五、安全使用注意事项。
1、钢管的不安全因素：
2、扣件的不安全因素：
3、（1）变形对支架稳定性的影响；
（2）支架设计中存在不稳定因素。
4、施工使用要求。
参考文献
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGT130~2001
2、《简明施工计算手册》江正荣 朱国梁 编著
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刘道德
2002年7月26日