刚性连墙件做法.doc

关于扣件式钢管外脚手架连墙件设置的探讨
2010-4-26 14:25　　【大 中 小】【打印】【我要纠错】
　　近年来，扣件式钢管脚手架因具有构造简单、装拆方便、传力合理、使用耐久、牢固稳定、造价适宜、多次周转等特点，在高层、多层建筑施工中的使用越来越广泛，对它安全可靠度的探索就显得尤为重要。分析今年国内外发生的几起钢管脚手架倒塌事故案例，几乎都是由于连墙件设置不当或连墙件被拆除而未及时补救引起的。本文结合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001（以下简称《规范》）针对比较常见的落地式双排钢管架的连墙件设置的共性问题加于探讨，供同行们参考。
　　一、连墙件的作用分析
　　双排扣件式钢管脚手架可以看成是由纵、横向水平杆与立杆组成的特殊的多层、多跨框架钢结构，连墙件的作用不容忽视。
　　1.脚手架连接杆件的扣件节点，在荷载的作用下具有相当的抗转动能力（即刚性），但由于扣件本身质量和拧紧程度均影响节点的刚性，因此此框架为半刚性节点框架，脚手架的横向宽度比其纵向长度、竖向高度要小得多，因此对一面墙的脚手架又可视为一块“格构式”平板，由于它在垂直于建筑物表面方向的刚度较差，远小于其纵向，因而脚手架必须依靠与建筑物的可靠连接（即设置连墙件）才具有承受其自重、施工荷载和风荷载的能力。
　　2.连墙件为脚手架与结构主体之间的撑拉杆和限制脚手架纵向自由变形长度的约束连杆，并作为承受水平力作用的支座。
　　（1）将脚手架与建筑结构工程联结起来，确保脚手架整体稳定和使用安全。
　　（2）约束脚手架在竖向荷载作用下的变形，减少立杆计算长度，增强脚手架横向刚度，提高其向内或向外的抗倾覆能力和承载稳定性。
　　（3）抵抗风荷载及其他水平荷载作用并传给工程结构。
　　（4）抵抗因地基不均匀沉降引起的内力，使内力重新分布，以降低架体内部的集中应力，避免架体出现局部破坏。
　　（5）加强脚手架整体、或局部、或薄弱方向的刚度。
　　二、连墙件的构造形式
　　连墙件的构造可分为以下两种形式：
　　1.拉筋与顶撑配合使用的附墙连接：由拉筋（8#钢丝或Ф6mm钢筋）、顶撑、扣件等构件组成，其拉筋只能承受拉力，压力由顶撑传递。这种构造形式因刚度较差，故其受到限制使用，本文建议在实际搭设中采用第2种形式做法……
　　2.刚性连墙件与建筑物可靠连接：由连墙杆、扣件与预埋件组成。其连墙杆既能承受拉力又能承受压力，具有较大刚度，在荷载作用下变形很小。实际使用中，预埋件的做法是在预埋点预埋30cm～40cm的短钢管同梁筋或柱筋焊接（如图1a），采用钢管和扣件将预埋件和外架内外立杆固定。但使用预埋件的做法存在位置准确性不易控制，后期修补工作量较大等问题。本文介绍另一种做法供施工时对照采用：在规定的拉结点位置利用专用小横杆进行拉结。专用小横杆的做法比一般小横杆加长25cm左右，用一块厚度δ≥8mm，尺寸为100X100mm的正方形Q235钢板与小横杆端部进行全位置焊接，对角开两个Ф10的金属胀锚螺栓对角拉结（如图1b）。经查阅相关技术资料验算，其抗拔力为14KN，符合拉结要求。比用直角或旋转扣件扣紧（查《规范》5.1.7扣件抗滑力设计值8KN）和8#钢丝拉结法（φ4钢丝抗拉强度为11.3KN）安全。其施工要点有：一是金属胀锚螺栓应设在钢筋混凝土结构上，如为砖混结构，则应设置在圈梁或构造柱上；二是应对角设螺栓，保证抗拔力和均衡受力。
　　三、连墙件设计计算中的要点
　　3.1计算连墙件轴向力设计值Nl
　　3.2计算连墙件稳定承载力

　　33验算扣件的抗滑承载力，满足R≤Rc
　　3.4计算预埋钢管的抗剪承载力
　　四、连墙件的设置要求
　　4.1建筑H≤50m时，连墙件按25㎡～35㎡（垂直于竖直架面方向的迎风面积）设置一点，连墙件设置的最大间距符合《规范》表6.4.1的规定。
　　4.2H≤50m时，脚手架边部和角部的连墙件必须按二步一跨加密设置，加密宽度为一跨，即：在角部的第二根（两个方向）的内立杆上加密设置，以加强脚手架的整体性和抵抗风荷载作用的能力；一字型、开口型脚手架两端必须加密设置连墙件，其垂直间距不应大于建筑物层高，并不应大于4m（同时不应大于2步）。如图2a、b、c

　　4.3连墙件应设置在脚手架立杆与横杆的主节点处或距主节点不超过30cm的范围内，以减少承载水平力的支座偏心作用对立杆刚度的影响，当偏心超过30cm时，有以下两种处理方法。如图3a、b。

　　4.4连墙件应从底层第一步大横杆处开始设置，实际搭设中因为第一层的建筑层高多大于脚手架最大控制步高（2m），而于结构一层梁处开始设置，或者由于第一层梁板处尚未进行预埋件设置和浇筑混凝土，导致在搭设第一步脚手架并设置连墙件有实际困难，此时应采用斜撑来代替水平连墙件作为临时加固设置，其设置同7m以下架体采用抛撑的形式一样；抛撑应采取通长杆件与脚手架可靠连接，与地面的倾角α应在45.~60.之间，在连墙件设置后方可拆除。具体设置如图4。

　　4.5结构倒数第二层应设置连墙杆，且宜加密设置，即每两跨设置一道，以增大上部悬臂段架体的稳定性及抗倾覆能力。其原因有二点：
　　4.5.124m以上的脚手架，必须采用刚性连墙件与建筑物可靠连接（《规范》6.4.4）。因屋面防水要求不能预埋钢管，无法设置刚性连墙件，其上部就有6～7.5m高架体（层高加上女儿墙高度）没有可靠性拉结，而风荷载随地面高度呈线性增大，风荷载对这段悬臂状态的架体影响使脚手架的整体稳定性和抗倾覆性大降低，易导致整体性坍塌。
　　4.5.2当此道连墙件作为最后一道设置时，由于风荷载随高度加大，其连墙件每点的最大承荷面积（相应于每点迎风面积）必然减少，而风荷载的竖向高度为上述悬臂高度与连墙件竖向相邻间距的一半之和，它相对而言较大，因此其连墙件水平间距应该减少，即加密设置。
　　4.6连墙点宜优先采用菱形布置，也可采用方形、矩形布置，宜按竖向架面尽量均匀分布（在结构层高和建筑外围有变化时不易达到），这样在步高与纵距相同的情况下，就可以避免架体发生局部失稳破坏，从而只需对整体稳定性进行控制。如图5、图2a、b、c

　　5.1架体在24m以下时可以采用刚性连墙件与柔性连墙件结合设置，但超过24m时就不宜用柔性连墙件。柔性拉结可采用在主体结构内预埋φ6钢筋与架体拉结（钢筋弯曲后与内立杆焊接），或用双股8#钢丝（φ4）与架体拉结，同时必须设顶撑，使其可靠地顶在圈梁、柱等结构部位；刚性连墙件宜呈水平并垂直于墙面设置，与脚手架连接的一端也可稍微下斜；因为钢管的拉杆稳定比压杆稳定好，连墙件上翘时不仅承受水平风荷载的压力，也同时承受脚手架竖向荷载产生的压力，因此作为脚手架稳定的重要构件，连墙件不宜上翘。如图2a、b、c
　　5.2连墙件两端节点应连接牢固。其扣件就有足够的抗滑力和抗裂度，应通过荷载验算来确定每根连墙件所设置的防滑扣件数量，同时承受柔性连墙件顶撑所传递荷载的墙体以及承受刚性连墙件预埋件所传递荷载的主体结构都应有足够的承载能力。如图2a、b、c
　　5.3穿过门窗洞口在室内支撑杆件固定的连墙件，宜用图示的支撑构造。如图6a、b

　　5.4靠近边柱与角柱的预埋件，要离柱相应侧缘10～20cm，以利于连墙件的设置和安装时的施工操作。如图1a、b
　　5.5建筑物的现浇栏板式阳台处的连墙件设置，可以有二种处理方式：1）采用刚性连墙件，用φ6.5cm的PVC管作为连墙件的套筒，以免于拆架时的切割。2）直接利用栏板进行设置。如图7

　　六、连墙件拆除的安全措施
　　6.1架体使用中的拆除
　　在脚手架实际搭设或使用中，常常出现以下两种情况：
　　一是在脚手架搭设过程中，由于施工现场的变化而导致连墙件在正常设置上有困难；二是在建筑主体进入外墙装饰阶段时，施工企业为便于外墙施工，自行将原有设置的墙件拆除。此时可采取如下的更换设置方法或补救措施。1）在门窗洞口处设置，如图4；2）在外墙未砌筑之前可以通过抱柱设置，通常情况下立柱同柱不在同一横向位置，此时就将连墙杆同内、外纵向水平杆一起可靠连接，如图8a、b、c

　　6.2在架体使用完毕后的拆除
　　在外墙装饰完毕后的扣件式钢管外脚手架拆除作业中，连墙件的拆除也应引起足够注意。连墙件必须随脚手架逐层、同步进行拆除，严禁先将连墙件整层拆除后再拆脚手架；脚手架分段拆除时，其拆除高差不应大于2步，如高差大于2步，应设法增设其他相应加固措施，即在拆除高差开口处加密设置临时拉结点：1）在门窗洞口处设置；2）在阳台栏杆或栏板处设置（栏板或栏杆多在外墙砌筑后开始施工，拆除脚手架前已经完成，可以利用），如图7。

几种连墙件的做法：
1、拉撑结合方法
拉撑结合方法通常适用于脚手架搭设高度小于24m的低层、多层建筑，采用预埋钢筋与脚手架拉结，再加水平钢管撑住主体结构的方法或采用预埋钢筋与短钢管焊接后，再用扣件连接水平钢管与脚手架连成一体。拉撑结合方法的连墙件做法详见图一。
拉撑结合方法具有成本低、无砌体后补洞工序，因此，在多层建筑中使用较为普遍。
拉撑结合方法的不足之处是脚手架的横向刚度相比于刚性连接方法较弱，起撑作用的钢管无法紧密连接脚手架与主体结构，导致脚手架易产生晃动，并且在外墙粉刷时易被全部拆除从而产生安全隐患。
2、预埋钢管方法
预埋钢管方法是目前最为常用的连墙件做法，能起到刚性连接作用。预埋钢管方法是在砼浇筑前用一竖向短钢管埋设于梁内约20cm，露出梁背约20cm，待砼浇筑完成后，用水平长钢管连接立杆与竖向短钢管即可，如图二所示。
预埋钢管方法的连墙件优点是刚性好、埋设位置准确。
预埋钢管方法的连墙件的不足之处是成本高，拆卸麻烦，并且必须对砌体的后留洞口进行后期封堵。
目前，钢管扣件的租赁价格随着钢材原材料的价格的上涨而大幅上涨，预埋钢管方法由于相比其他连墙件方法所使用的钢管与扣件数量为相对较多，如预埋短钢管方法必须采用2个扣件，且与短钢管连接的扣件有相当比例无法拆卸，最终报废，导致成本较高。采用预埋钢管方法时，在砌体施工时必须对连墙件的竖向短钢管位置留设洞口，待连墙件拆除后采用细石砼进行封堵。对洞口的封堵如稍不慎重，将导致洞口补不密实，从而给外墙防水留下难以弥补的隐患，尤其是东南沿海地区和内地多雨地区的建筑，更应当引起重视。
3、后锚固方法
后锚固方法是针对上述预埋钢管方法的不足而作的改进。后锚固方法是在梁的侧面钻孔，安装膨胀锚栓或化学锚栓，再用事先与钢管焊成一体的锚板连接即可。
后锚固方法的优点是刚性好，无补洞工序因而也无渗水隐患。
后锚固方法的不足是施工极其麻烦，尤其是钻孔时极其麻烦。通常是采用2颗膨胀锚栓，承载力不高，易松动，不可承受低周反复荷载，施工要求高，并且施工完成后，锚栓也报废，无法重复使用，造成成本也较高。
4、箍柱法
箍柱法是指不在主体结构内预埋，柱子模板拆除后，用四根短钢管和四个扣件将砼柱箍住，并通过一根长钢管与脚手架立杆连接的方法，见图三。
箍柱法的优点是刚性好，施工灵活方便。
箍柱法的不足是所需要材料最多，相比于预埋钢管法，增加了三个扣件和四根短钢管，对于施工周期长的高层建筑来说，经济性极差。并且，同预
埋钢管法一样，仍存在墙件补洞工序，对外墙防水来说也是极其不利的。

各种连墙件比较
连墙件          高度限制         安全性        方便性        渗水隐患      经济性
拉撑结合          ≤24m              差             好            无                 6.6元
后锚固                 无                  差             差           无               10.23元
箍柱法                 无                  好             差          严重              41.86
刚性连结             无                  好             差          严重              24.89元
瑞利得连墙件       无                 好             好           无                 7.23元
备   注        1、拉撑结合仅适用多层建筑；
2、以上经济性计算是按高层建筑脚手架施工平均周期8个月和现在的钢管扣件的租金计算每处连墙件的成本。