摘要：碗扣式支模架在房屋建筑中应用越来越广泛，现场施工应用中从方案编制到施工、拆除都存在着一些影响安全与质量的问题，文章在分析了这些问题产生的原因后，也介绍了一些相应的控制措施与处理的方法。
关键词：碗扣式；支模架；措施
钢管架手架是施工现场中的重要支撑架体，不同类型的工程施工选用不同用途的脚手架和模板支架。近年来碗扣式脚手架以其结构形式灵活，适应范围广，杆件拼拆迅速、工效高，承载力大，安全可靠，零配件不易丢失，便于管理等多优点，越来越被广泛地应用于房屋主体结构模板支撑架体系中。
碗扣式支撑架采用的楔紧式自锁碗扣头，下碗扣和上碗扣限位销直接焊在立杆上，连接横杆时，只需将横杆接头插入下碗扣的周边带齿的圆槽内，将上碗扣沿限位销滑下扣住横杆接头，并顺时针旋转扣紧。安装与拆除，工人都仅需一把铁锤即可，避免了螺栓操作的不便，大大减轻了工人的劳动强度。而且与扣件式钢管脚手架相比，碗扣式接头的抗弯、抗剪以及抗扭性能都要好很多。但是因为其施工便捷，广大施工人员多凭经验施工，实际工程中多存在搭设的支撑体系构造措施不合理的现象，致使体系在荷载作用下变形过大，影响了施工质量，严重的还会造成架体坍塌等安全事故。
1 碗扣式支模架受力特点
1.1脚手架与支模架受力特点的不同
在分析碗扣式支模架受力特点前，需要理清脚手架与支模架的不同。长期以来，工程人员对脚手架和支模架的概念认识上是模糊的，只是认为搭设的用途不同而已，简单地用脚手架代替支撑架使用。其实两者是完全不同的产品，脚手架的应用特点是荷载相对较小，且力是通过脚手板传给横杆，横杆再传到立杆；而支模架荷载较大，力基本上垂直作用于支架立杆上，因此支撑架系统的设计重点在提高单肢立杆的承重能力。同时有数据证明，同样的用钢量，增加壁厚带来的承载力增加值远不如增大直径有效。
1.2碗扣式支模架的受力特点
有研究者发现碗扣式支模架立杆由于受到水平杆的约束和剪刀撑撑传作用，与单杆轴心受压特点存在较大不同，立杆的应力随着高度方向不断变大。竖向荷载几乎都是由立杆和剪刀撑来承担，横杆只有到立杆开始受压弯曲时杆件应力才会开始增加，横杆主要是通过节点将各立杆连接成一个完整整体，在提高支撑体系稳定性和极限承载力方面发挥作用[1]。
在满堂脚支撑手架体系中，碗扣节点可以当作铰接连接看待，若将节点扣紧，则近于刚接。刘来君利用有限元分析通过折减约束立杆的水平杆件抗弯刚度简化模拟认为，碗扣架节点具有半刚性的特性[2]，赵越通过模拟横杆两端的转动弹簧也实现了节点的半刚性[3]。而节点存在部分刚度，理论上对支撑体系整体承载力是有利的，使用铰接计算的结果则更安全。
2 支模架在工程应用中常见的问题
2.1方案设计阶段考虑不全面
当前我国临时设施方案设计主要由施工单位自行设计为主，而绝大多数企业都没有专业的设计队伍，很多都是由现场技术人员参照其他项目或书籍资料进行设计，支架设计大同小异，甚至出现编制者套用成型方案而不加考虑的案例。虽然有些重要部位也经过专家论证，但笔者通过参加的多次论证会来看，评审也很难深入，大家都只着眼于大方面，往往忽视了细节，忽视了工程自身的特点。
2.2钢管质量堪忧
《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）（以下简称规范）明文规定“碗扣架用钢管规格为Φ48×3.5mm，钢管壁厚不得小于3.5-0.025mm。”实际上，现场碗扣式钢管壁厚多为3.0mm，甚至更薄，远低于规范要求的厚度，从而降低了体系的承载力。另一方面,钢管多次周转重复使用，维护工作欠缺，使已经存在弯曲、锈蚀、裂缝和端面不平等质量缺陷的构件掺杂其中使用，人为降低了杆件的承载能力。
2.3搭设过程中存在的常见错误
（1）立杆接头未错开
钢管立柱搭设时，规范要求相邻立杆接头严禁在同一水平高度上，而在实际施工过程中，由于工人操作不当或因技术交底不够，出现立杆接头未错位的现象。
（2）碗扣件松紧程度差异大
由于工人素质原因，或检查不到位，现场搭设支模架时，工人安装随意性大，存在碗扣节点未锁紧甚至漏锁的现象。如上文所述，节点的刚度对支架体系的安全影响很大，节点连接的可靠度将直接影响连接的有效性[4]。
（3）底座和顶托使用不正确
规范要求立杆应采用可调底座和垫板，垫板可以采用专用垫板，也可以采用方木或型钢。但在工程实际施工中，此两者经常被忽视或被随意设置，有的虽然有垫板但选择的是胶合板等下脚料。底座的设置可以有效增大立杆在支撑面上的受力面积，减小钢管对支撑面的冲切破坏可能，而支撑面破坏容易造成立杆的下沉，甚至失去支撑力。顶托的使用能保证立杆的轴心受力，但实际中也存在顶托未顶紧的现象。若顶托未顶紧，将造成计算跨度增加1倍，按均布荷载计算弯矩则会增加4倍，轻者造成混凝土结构变形，重者会造成失稳、坍塌等安全事故。
（4）顶杆和接地杆自由长度过大
立杆的承载力是按轴心受压设计的，由立杆的计算公式 (h为步距，a为立杆伸出顶层横杆至支撑点的长度）可知，自由段长度将降低钢管的承载力，对其稳定的承载力有着重要的影响，因此规范严格规定了立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度不得大于0.7m。在扣件式钢管脚手架中，扫地杆高度设置不大于200mm，而碗扣式支架受其碗扣固定节点影响，加之可调底座等影响，要求纵横向扫地杆不大于350mm。雷自学通过数值模拟计算分析，扫地杆高度设置在0.2m附近时支架的稳定性和安全性最高[5]。
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（5）立杆垂直度偏差
碗扣架立杆是按照轴心受压设计的，规范规定立杆最大弯曲变形矢高不超过L/500,杆件弯曲和搭设操作造成的架体垂直度偏差将改变立杆的轴向受力，垂直度偏差引起的偏心对杆件的稳定承载力产生较为显著的影响。
（6）梁支撑架高宽比过大
规范6.2.3规定“模板支撑架高宽比不得超过3，否则应扩大下部架体尺寸。”相对于扣件式钢管脚手架，因为杆件长度为固定模数的限制，不能在水平杆上随意搭设立杆，造成现场施工时板的支撑架体与梁的支撑架体分开搭设的现状，而这往往造成梁的高宽比过大，高宽比过大往往又是造成支撑架倾覆的重要原因之一。
3 支模架问题的处理方法
3.1重视方案的编制
合理的施工方案是碗扣架安全使用的重要保障。因此方案编制人员在编制前一定要做好相关数据的收集，不能简单套用其他项目的方案，要注意自身工程结构的特点，特别对于施工重点部位的控制，如门洞口的设置，架体是临边还是中间，梁周边是否有墙体，结构板厚的变化，结构平面的改变，基础承载力、混凝土浇筑顺序等都需要认真考虑，设计要有针对性，既不能疏漏也不能无中生有。审核人员则需要从强制标准入手，对关键事项要仔细复核和论证。超高、超重、超大跨度的支撑架还需要进行方案评审，确保方案的安全可靠、经济实用。
3.2 加强材料的日常管理
碗扣架进场时一定要审核质量证明文件，仔细进行外观的检查，杜绝不合格品进场；搭设和拆除过程中严禁抛掷；同时做好日常的维护与保养工作，杆件多次重复使用后要及时进行除锈、调直，剔除残次件。
3.3 规范搭设施工过程
（1）通过培训和教育提高施工人员的技能和素质；搭设前做好安全与技术交底的工作。
（2）做好支撑面的硬化与排水工作，做到不积水、不沉陷。
（3）严格按照规范进行搭接，应保证各个碗扣接头处的连接质量，避免接口处的松动现象发生。
（4）严格控制架体的高宽比，为防止梁支撑架高宽比过大，应设置斜撑或剪刀撑，使梁模板支撑和板模板支撑连接成几何不变整体。
（5）立杆搭设必须保证垂直度，不得倾斜，立杆底座钢板必须与基础紧密接触，不得悬空。
3.4阶段性对架体进行检查与验收
架体搭设过程中加强检查与验收，避免后期无法更改或整改困难，一般来说以下阶段应进行检查或验收：
（1）基础完工后架体搭设前
（2）搭设10-13米时
（3）达到设计高度后
（4）遇到6级大风或大雨等恶劣天气后；寒冷地区开冻后
（5）架体停用超过一个月后
3.5支架预压试验
支架的压在试验时一道重要的工序，目的是检验支架和基础的强度是否满足要求，其次，通过预压可以消除支架与地基的非弹性沉降变形。支架预压主要采用了直接堆载和千斤顶加载法。在支架预压过程中应逐级加载，注意观测。
3.6 注意混凝土浇筑过程中的的观察
在混凝土浇筑过程中个，特别是在浇筑过半后，必须有专人对支架和模板进行不间断的观察。若工程必要时，可以对整个支撑体系施工过程进行监测，掌握架体应力变化过程，确保碗扣架的安全。
3.7支模架拆除环节不可忽视
支模架拆除也是一个安全风险较大的环节，但在工程实际中又往往容易被忽视。支模架拆除时同样要做好技术和安全交底工作，遇到重大支模架工程，拆除前还需要编制拆除方案，避免拆除过程中的无序状态，造成安全事故。
结束语
碗扣式支模架在房屋建筑中应用越来越广，工程工艺和经验积累也很成熟，与其他架体相比，优点明显。但在施工现场使用中也存在较多的问题，应该引起管理者和技术人员的重视，要充分认识到碗扣架的受力特点，加强管理，规范工人的操作，最大限度地减少或避免质量与安全事故的发生。
参考文献：
[1]张亮,徐州.碗扣式脚手架的传力规律研究[J].佳木斯大学学报(自然科学版).2017,04:557-560
[2]刘来君,陈永瑞,孙维刚,申林,韩飞.碗扣式支架安全状态综合评估方法[J].长安大学学报(自然科学版).2015,03:74-82
[3]赵越.碗扣式高支撑体系中剪刀撑的设置对变形的影响[J].土木建筑与环境工程.2013,35（12）:1-4
[4]王德奎,周继忠,庄金平,郑莲琼.碗扣式钢管脚手架施工现场调查与控制措施[J].福建工程学院学报.2011,06:237-241
[5]雷自学,张喜庆,董三升.扫地杆对碗扣式钢管满堂支架整体稳定性的影响研究[J].四川建筑科学研究.2015,41（4）:314-315
论文作者:郑东,吴荣兴,王海林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/12
标签：支撑架论文; 立杆论文; 支架论文; 脚手架论文; 横杆论文; 钢管论文; 承载力论文; 《基层建设》2018年第20期论文;