扣件鋼管架支模的安全性

1 搭設(shè)材料及存在的不安全因素
1．1 鋼管
模板支架用普碳鋼鋼管采用帶鋼卷制，拼縫處用高頻電焊焊接，亦稱電焊鋼管，它比無縫鋼管成本低，Q235鋼管的延伸率18%，比低硬鋼管的延伸率（10%）高8%。最新發(fā)展和正準(zhǔn)備推廣的鋼管為低合金鋼管，規(guī)格為?48mm×2.5mm。低合金鋼管管壁較薄，當(dāng)模板支架的尺寸由撓度控制或穩(wěn)定性控制時(shí)，需要注意應(yīng)比常規(guī)普碳鋼鋼管的尺寸小10%。
鋼管的管徑為48mm；長(zhǎng)度限制為6.5m，每根重量控制在25kg以內(nèi)，以確保搭設(shè)和拆卸的安全。鋼管的檢測(cè)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700-89中Q235A鋼的規(guī)定。在模板支架倒塌事故發(fā)生后，地方技術(shù)監(jiān)督局通常對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所用的鋼管會(huì)作抽樣檢測(cè)。
模板支架鋼管存在的不安全因素為：①普碳鋼管易銹蝕，嚴(yán)重的出現(xiàn)麻坑，影響其承載力；②租賃的鋼管來路不同，鋼管管壁厚度嚴(yán)重不均，從2.6~4.0mm不等，一般為3.0mm，設(shè)計(jì)時(shí)考慮這一因素，用鋼管規(guī)格?48mm×3.0mm進(jìn)行計(jì)算復(fù)核是可靠的；③鋼管的管端經(jīng)多次氣割或電焊割，端面嚴(yán)重不平整，用作立桿時(shí)，在對(duì)接扣件部位出現(xiàn)初彎曲，嚴(yán)重影響立柱的承載力，易失穩(wěn)。
1．2 扣件
扣件有鋼板沖壓的和可鍛鑄鐵的。用于搭設(shè)模板支撐架的扣件為可鍛鑄鐵扣件，材料為機(jī)械性能不低于KTH33008的可鍛鑄鐵，其機(jī)械性能：抗拉強(qiáng)度330N/mm＜sup＞2＜/sup＞，延伸率8%，硬度HB120~163?？慑戣T鐵是由成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而成，比灰口鑄鐵具有較高的韌性，多用于制造成承受沖擊荷載的鑄件。
扣件檢測(cè)的基本要求如下：①新扣件有產(chǎn)品質(zhì)量合格證、生產(chǎn)許可證、檢測(cè)單位的測(cè)試報(bào)告；②扣件螺栓擰緊力矩達(dá)70N·m時(shí)，可鍛鑄件扣件不得破壞。
扣件使用中存在的不安全因素為：①扣件來源雜亂，質(zhì)量不均，特別是有價(jià)格很低的劣質(zhì)扣件進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)（價(jià)格為2.5元/個(gè)）；②舊扣件的螺栓有滑絲，但仍勉強(qiáng)使用。
2 扣件鋼管搭設(shè)模板支撐架的基本受力特性
2．1 排架支撐立桿兩種不同受力狀態(tài)的承載力
2．1．1 鋼管排架立桿頂端設(shè)可調(diào)托座傳力支模 在鋼管頂端插入可調(diào)托座，這種支模方法在高架橋或其他連續(xù)梁橋施工中應(yīng)用較多，屬典型的軸心受壓，因此，減小步高h(yuǎn)能顯著提高其承載能力。經(jīng)計(jì)算，在相同條件下，因管壁減薄至3.0mm，其承載力降低12%左右。
2．1．2 鋼管排架頂部水平鋼管傳力支模 這種支模方式為一般施工單位典型的支模方式。梁或板等水平混凝土構(gòu)件的自重和施工荷載通過底模下的木枋將荷載傳至支架的水平鋼管，水平鋼管又通過與立桿扣接的直角扣件將荷載傳至立桿。立桿所受的力為偏心力，偏心距為53mm。模板支架系統(tǒng)的承載力由2個(gè)因素決定：①立桿在偏心荷載下的穩(wěn)定承載力，經(jīng)計(jì)算，支架步高1.8m時(shí)，穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)值為13.3kN；②支架頂部水平鋼管與立桿扣接的直角扣件的抗滑力。當(dāng)直角扣件的擰緊力矩達(dá)40~65N·m時(shí)，試驗(yàn)表明：?jiǎn)慰奂?2kN的荷載下會(huì)滑動(dòng)，其抗滑承載力可取8.5kN；雙扣件在20kN荷載下會(huì)滑動(dòng)，其抗滑承載力可取12kN。對(duì)比可知，扣件的抗滑承載力小于偏心受壓狀態(tài)下的穩(wěn)定承載力，尤其是當(dāng)扣件擰緊力矩沒有確切保證時(shí)更是如此。1986年中國(guó)建筑機(jī)械化研究所曾對(duì)北京、上海、廣州和深圳4個(gè)城市的14個(gè)高層扣件鋼管腳手架的1230個(gè)扣件螺栓扭力矩作了抽查，抽查表明擰緊力矩在40~70N·m間的僅達(dá)43.7%，扣件式鋼管排架支模的扣件擰緊狀況不會(huì)好于外腳手架。因此，用扣件式鋼管排架支模架時(shí)，該支模方式的承載力主要由支架頂部水平鋼管與立桿的扣件抗滑力決定，此點(diǎn)有別于扣件式鋼管腳手架用作外腳手架的情況。
2．2 支架立桿用對(duì)接扣件作鋼管接長(zhǎng)的承載力
在斜梁支?；蛑８叨扰c鋼管長(zhǎng)度不相符時(shí)，木工通常用2只旋轉(zhuǎn)扣件作鋼管搭接接長(zhǎng)。根據(jù)青島建工學(xué)院的試驗(yàn)，用2只旋轉(zhuǎn)扣件作鋼管搭接接長(zhǎng)后的承載力為26.3kN。在相同試驗(yàn)條件下，用對(duì)接扣件作對(duì)接接長(zhǎng)的承載力為82.7kN，為搭接接長(zhǎng)的3.14倍。該試驗(yàn)結(jié)果對(duì)鋼管排架支模有啟示，在可能的條件下，特別是重荷載支模時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用立桿鋼管對(duì)接接長(zhǎng)的方式。若頂部立桿用單直角扣件扣接在下一部水平鋼管上作高度調(diào)整時(shí)，此時(shí)該頂部立桿的承載力決定于單扣件的抗滑力，以小于8kN考慮為宜。若頂部立桿用雙旋轉(zhuǎn)扣件搭接接長(zhǎng)時(shí)，每根立桿的允許荷載以小于8kN為宜，兩旋轉(zhuǎn)扣件的間距應(yīng)在800mm以上。
2．3 高空支模采用雙立柱的承載力
當(dāng)外腳手架搭設(shè)高度超過50m時(shí)，上海、南京等地80年代曾用雙立柱搭設(shè)，以增加立柱的穩(wěn)定性。對(duì)雙立柱的腳手架，中國(guó)建筑機(jī)械化研究所做過試驗(yàn)，其承載力比單立柱高16.5%，其破壞形態(tài)表現(xiàn)為上部的單立柱失穩(wěn)。雙立柱中，荷載作用在其中的1根主立柱上，通過試驗(yàn)表明，雙立柱的主立柱的荷載分配規(guī)律為由上而下遞減，副立柱為由上而下遞增。向下傳至第3步時(shí)，主立柱承受的荷載降為60%，經(jīng)7步傳遞后，主副立柱各承受50%。
外腳手架的雙立柱搭法也可移植于高空支模，在滿足頂部扣件抗滑的條件下，為增加高度達(dá)30m左右的支架的穩(wěn)定性，在支架下部可搭設(shè)成雙立柱形式。南京太陽宮工程的大混凝土拱肋施工，其支模高度達(dá)40m的支架采用4根鋼管組成的加強(qiáng)組合立柱形式。南京國(guó)際展覽中心工程1000mm×2650mm的大梁；支模高度達(dá)8m，工程項(xiàng)目部技術(shù)員也曾提出過梁底支架雙立柱的支模主案。
2．4 掃地桿和梁下橫向水平桿的設(shè)置對(duì)立柱承載力的影響
由于沒有這方面的專門試驗(yàn)，但在施工現(xiàn)場(chǎng)這又是排架支模搭設(shè)的通病。參照腳手架的試驗(yàn)，其結(jié)果為：①設(shè)置縱、橫向掃地桿的可使腳手架的承載力提高5.24%；②在立柱與縱向水平桿的相交處間隔設(shè)置橫向水平桿和不設(shè)掃地桿，使立柱的極限承載能力降低11.1%。由此可見，大梁下的支架的每步橫向水平鋼管和底部的掃地桿都是設(shè)置的。