[關(guān)鍵詞] 鋼管扣件  支撐架  立桿  軸心受壓  偏心受壓  剪刀撐

1.工程概況

江蘇大學(xué)圖書館工程總建筑面積43969m2，框架結(jié)構(gòu)，地下一層，地上六層，局部七層，建筑高度34.2m。

本工程由于建筑功能的需要，設(shè)計(jì)了多處高大空間，其中凈空高度在10m～22m的共6處，面積總計(jì)1774 m2，。檢索區(qū)上空及主入口上空梁底標(biāo)高分別為：19.95m、19.95m～21.85m，均為懸空大廳。大廳平面尺寸（軸間距）為：16 m×16m和32 m×16m，柱距分別為8.0m×8.0m和16 m×16 m?？蚣芰鹤畲蠼孛鏋?SPAN lang=EN-US>600×1200㎜，樓板厚度為110mm。普通梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35（預(yù)應(yīng)力梁為C40）。

架體基礎(chǔ)標(biāo)高為-0.4m，最高架體的搭設(shè)高度為22m。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，高度超過8m的模板支撐架即屬于“高大模板”這種危險(xiǎn)性較大的分項(xiàng)工程，保證高大支撐架的安全與整體穩(wěn)定性是架體設(shè)計(jì)與施工需要解決的問題。

2.支撐架設(shè)計(jì)

2.1.支撐架立桿間距設(shè)計(jì)

根據(jù)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，框架梁及預(yù)應(yīng)力梁模板豎向支撐架的立桿設(shè)計(jì)為：梁的橫向布置4根立桿，橫向間距600mm，梁縱向的立桿間距900mm。樓板下支撐架立桿設(shè)計(jì)為：縱橫向布置間距均為900mm，與梁下支撐架立桿縱距相一致，以方便連接形成整體；架體縱橫向連系桿的步距為1500 mm。

2.2.鋼管截面力學(xué)特性的確定

現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)支撐架使用的Φ48鋼管的壁厚達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)厚度3.5mm，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際抽樣檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，確定鋼管的壁厚取值為2.8mm，即設(shè)計(jì)采用的鋼管截面力學(xué)特性（計(jì)算參數(shù)）為：橫截面積A＝397.6mm2,截面回轉(zhuǎn)半徑i＝16mm，I＝1.02×105 mm4，W＝4245mm3，E＝2.06×105 N/ mm2；鋼管自重仍按37.6N/m計(jì)算。

2.3.梁下支撐架立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

梁下支撐架按軸心受壓方案驗(yàn)算。（略）

2.4. 樓板下支撐架立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

板下支撐架按偏心受壓方案驗(yàn)算。（略）

2.5.偏心受壓驗(yàn)算結(jié)果的理論分析

 我們根據(jù)上述2.4條款的實(shí)用計(jì)算公式，假定截面最大應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)許可應(yīng)力205 N/ mm2，求得此條件下立桿截面因軸向壓力引起的應(yīng)力為47.3 N/mm2，而由偏心受壓之彎矩產(chǎn)生的壓應(yīng)力為157.7N/mm2，此時(shí)立桿設(shè)計(jì)最大許可承載力僅為12.9KN，占同條件軸心受壓狀態(tài)下極限承載力55.8KN的23.0%；由此可見在軸向壓力、架體步距相同的情況下，立桿偏心受壓承載力遠(yuǎn)小于軸心受壓的承載力。

3.方案實(shí)施

3.1.支撐架體基礎(chǔ)

高支撐架體基礎(chǔ)的不均勻沉降能顯著影響立桿的受力均勻性，易產(chǎn)生立桿的局部失穩(wěn)。因此，對(duì)基礎(chǔ)范圍內(nèi)局部的肥槽按方案回填，分層夯實(shí)，原地基土整平并作夯實(shí)處理，保證基土面同處于-0.4m設(shè)計(jì)標(biāo)高；整體澆筑120mm厚C20混凝土墊層，要求表層作抹壓處理并有一定排水坡度，以防雨水滲透基土；放線確定每根立桿的位置，立桿下通長(zhǎng)墊設(shè)50(厚)×200mm(寬)的腳手板，每根立桿底部均設(shè)置150×150×10mm竹膠板墊板。距地面200mm設(shè)置雙向掃地桿，這是防止立桿失穩(wěn)的有效措施。

3.2.梁底支撐立桿與梁下受力外楞連接做法

梁底中間兩根立桿上端插螺旋可調(diào)節(jié)支托，保證立桿軸心受壓；兩側(cè)兩根立桿按習(xí)慣做法是伸至板底的。因此，作為梁底外楞的受力橫桿與立桿必須作雙扣件連接，即受力橫桿與立桿扣接并緊靠立桿的縱橫桿，縱橫桿亦同立桿扣接,以滿足雙扣件抗滑移的設(shè)計(jì)要求，樓板外楞與架體立桿的連接類同。

3.3.梁下支撐架立桿接高方法

梁下支撐架立桿接高必須采用對(duì)接扣件。事前計(jì)算好立桿的豎向接頭位置和每段立桿的長(zhǎng)度，立桿接高采用對(duì)接扣件連接，以保證立桿處于軸心受壓狀態(tài)。特別是架體頂部與梁下外楞連接的立桿，絕對(duì)不可以因長(zhǎng)度不合適而采用十字扣件與橫桿扣接的方式來調(diào)整架體高度，否則會(huì)造成立桿變?yōu)槠氖軌籂顟B(tài)，容易造成連接扣件破壞或架體局部變形的嚴(yán)重后果。

3.4.剪刀撐的設(shè)置

剪刀撐對(duì)于保證架體的整體性和穩(wěn)定性是十分重要的。剪刀撐分水平剪刀撐和豎向剪刀撐。

3.4.1.水平剪刀撐每4個(gè)步距(6m)設(shè)置一道，優(yōu)先布置在架體四周及梁下，每道剪刀撐寬度不少于4跨。

3.4.2.豎向剪刀撐分橫向和縱向兩個(gè)方向的剪刀撐。其設(shè)置原則為：從架體的角部或端部開始設(shè)置，每隔4跨設(shè)置雙向剪刀撐，每道橫跨不少于4跨（5根立桿），且須與立桿或橫桿連接。高支撐架外圍立面宜設(shè)置連續(xù)剪刀撐。梁下支撐架的縱橫向剪刀撐均以梁縱軸對(duì)稱設(shè)置，設(shè)置方法類同。

3.5.施工注意事項(xiàng)

3.5.1.架體搭設(shè)要嚴(yán)格執(zhí)行《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2001），滿足架體設(shè)計(jì)要求。立桿和水平桿的接頭均應(yīng)錯(cuò)開在不同的框格層中設(shè)置；立桿的最大垂直偏差應(yīng)控制在25mm以內(nèi)；豎向立桿嚴(yán)禁使用明顯彎曲或扭曲的鋼管。

3.5.2.立桿之間按步距1.5m設(shè)置雙向水平桿，確保其在兩個(gè)方向均具有足夠的設(shè)計(jì)剛度；梁下立桿頂部設(shè)置的可調(diào)支撐，其支承面距離支撐架頂部橫桿中心線的高度不得大于400mm；

3.5.3.高支撐架體應(yīng)與周邊結(jié)構(gòu)柱、梁板作可靠連接。原則上豎向每?jī)蓚€(gè)步距、橫向5跨不少于一道連接，以提高架體的整體穩(wěn)定性。

3.5.4.為避免混凝土泵送時(shí)布料機(jī)對(duì)支撐架體產(chǎn)生的瞬間水平力及振動(dòng)，澆筑混凝土?xí)r，支撐架平面位置內(nèi)嚴(yán)禁布置混凝土布料機(jī)。水平泵管必須在高支撐架體平面外進(jìn)行可靠固定以減少泵送混凝土過程中水平泵管對(duì)架體形成的規(guī)律性擾動(dòng)?；炷翝仓r(shí)應(yīng)對(duì)稱布料，且施工時(shí)混凝土的堆積高度不得超過250mm。

3.5.5.事前應(yīng)對(duì)梁下支撐架的代表性部位設(shè)置變形觀測(cè)點(diǎn)。澆筑混凝土?xí)r，由測(cè)量人員實(shí)時(shí)觀測(cè)支撐架豎向變形情況，發(fā)現(xiàn)異常情況立即上報(bào)，及時(shí)做出相應(yīng)處理。

4.設(shè)計(jì)與施工體會(huì)

4.1.目前現(xiàn)場(chǎng)使用的Φ48×3.5mm鋼管的壁厚遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)厚度且壁厚值的離散性較大。因此，設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的鋼管壁厚進(jìn)行抽查、統(tǒng)計(jì)以最終確定設(shè)計(jì)計(jì)算采用的鋼管截面的力學(xué)特性，以保證設(shè)計(jì)參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)材料特性相一致。

4.2.根據(jù)本案2.5條款的結(jié)論，當(dāng)計(jì)算支撐立桿穩(wěn)定性時(shí)，要區(qū)別立桿是軸心受壓還是偏心受壓狀態(tài)。如果按軸心受壓狀態(tài)設(shè)計(jì)，而實(shí)際施工按偏心受壓方式搭設(shè)支撐架，那是十分危險(xiǎn)的。

4.3.高支撐架體應(yīng)優(yōu)先采用立桿軸心受壓方案，這樣可在加大立桿間距、橫桿步距的情況下，仍滿足架體的穩(wěn)定性，從而減少架體材料的投入，減少施工成本。

4.4.從支撐架體立桿的受力驗(yàn)算方法，我們不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不同高度架體的驗(yàn)算方式基本相同，也就是說立桿穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、驗(yàn)算過程與架體的總高度沒有關(guān)系，架體的整體穩(wěn)定性沒有驗(yàn)算也難以準(zhǔn)確地驗(yàn)算。因此，對(duì)于超高承重架體，必須采取一系列的構(gòu)造措施來滿足各種假設(shè)前提下的設(shè)計(jì)模型的要求，以確保架體立桿的實(shí)際受力情況與設(shè)計(jì)相吻合。

4.5. 對(duì)于超高支撐架體的安全必須高度重視，科學(xué)進(jìn)行架體的“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，重點(diǎn)關(guān)注架體與梁板外楞的連接節(jié)點(diǎn)處理、架體基礎(chǔ)、立桿接長(zhǎng)方式、雙向連系桿的設(shè)置及步距、豎向兩個(gè)方向剪刀撐的設(shè)置等關(guān)鍵構(gòu)造措施的落實(shí)。

4.6.考慮到高支撐架體的豎向變形，所有梁底的起拱高度應(yīng)在常規(guī)起拱高度的基礎(chǔ)上增加15mm，以保證框架梁特別是預(yù)應(yīng)力梁的梁底標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

4.7.架體搭設(shè)應(yīng)該選擇技術(shù)素質(zhì)較好的熟練工來完成。加強(qiáng)施工過程的跟蹤檢查與驗(yàn)收，確保架體搭設(shè)質(zhì)量。

（張國(guó)勛供稿）