上海隧道工程有限公司 上海 200032
摘要：本文通过上海14号线浦东大道站主体结构施工的工程实例，介绍了承插型盘扣式钢管支架设计及主要验算内容，通过架体比选阐述其在地铁结构施工中应用的优越性，希望能为以后的支架施工提供参考。
关键词：承插型盘扣式；地铁车站；验算分析；施工应用
1 引言
在解决城市交通压力问题中，地铁因其具有安全舒适、环保节约、超高运量等特点，成为至关重要的解决方案。但受各种环境条件的限制，地铁施工常需数年才能建成使用。作为施工单位，能做的就是在保证质量安全的前提下，采取各种措施加快施工进度。浦东大道站车站主体结构施工中便使用了承插型盘扣式钢管支架，为加快施工进度赢取了许多时间，成效显著。
2 工程概述
浦东大道站为上海地铁14号线与东西通道工程合体共建的6座车站之一，位于上海市浦东新区浦东大道和东方路路口，与已运营的4号线浦东大道站“十”字换乘。其中，东西通道上穿4号线浦东大道站和大连路隧道，14号线浦东大道站与4号线预留层结构连接并下穿大连路隧道。结构板厚最大为1100mm，纵梁最大为1000mm×2000mm，支架需求总面积近2万平方米。
3 设计比选
选取扣件式、碗扣式与承插型盘扣式进行支架设计，验算单立杆允许承受荷载进行比较。三种支架体系均按以下参数设计：纵距0.9m，横距0.9m，步距1.5m，立杆顶端可调托座伸出顶层水平杆的悬臂长度0.3m，搭设高度10m。根据现行有关规范性文件进行验算。钢管材质特性见表1。
图1
表1 钢管材质特性
（1）扣件式
l0=kμ1（h+2a）=1.185×1.432×（1500+2×300）=3563.5 mm。
λ= l0/i=3563.5÷15.8=225.5，查表φ取值0.144。
当验算立杆允许长细比时，取k=1，λ=3007.2÷15.8=190.3≤[λ] =210，立杆长细比满足要求。
N=φA f=0.144×489×205=14.44 kN。
（2）碗扣式
l0=kμ（h+2a）=1.185×1.1×（1500+2×300）=2737.35 mm。
λ= l0/i=2737.35÷15.8=173.3≤[λ] =230，立杆长细比满足要求。
① Q235立杆：查表φ取值0.236，N=φA f=0.236×489×205=23.66 kN。
② Q345立杆：查表φ取值0.174，N=φA f=0.174×489×300=25.53 kN。
（3）承插型盘扣式
l0= h+2ka=1500+2×0.7×300=1920 mm。
① Ф48立杆
λ= l0/i=1920÷15.9=120.8≤[λ] =150，立杆长细比满足要求，查表φ取值0.343。
N=φA f=0.343×450×300=46.31 kN。
② Ф60立杆
λ= l0/i=1920÷20.1=95.5≤[λ] =150，立杆长细比满足要求，查表φ取值0.508。
N=φA f=0.508×571×300=87.02 kN。
通过以上计算，可以得出；在相同的纵距、横距、步距情况下，杆件外径相同时，承插型盘扣式支架单立杆允许承载力是扣件式的3.2倍、碗扣式的1.8倍；同为Q345Ф48的承插型盘扣式与碗扣式比较，承插型盘扣式截面积降低8％，承载力反而增加81％。
4 优势分析
根据浦东大道站施工实际需要，经设计验算后确定：板厚＜1100mm采用纵距0.9m、横距0.9mm、步距1.5m；纵梁均采用纵距0.6m、横距0.6mm、步距1.5m的双立杆支架结构；根据专家评审意见，对局部顶板厚度≥1100mm的支架间距进行加密调整，纵距0.6m、横距0.6mm、步距1.5m。特殊部位支架设计见图2.1、图2.2。
通过以下几点来分析承插型盘扣式钢管支架的应用优势：
（1）承载力
立杆统一采用高强材质，杆端设置外接套管的连接方式，同轴度高，荷载轴向传递性好，承载能力强；横杆斜杆通过插销与连接盘紧密连接，接头具有抗弯、抗剪、抗扭力学性能，与立杆形成整体稳定性好的承载结构。
（2）安全性
接头设计时考虑到自重力的作用，使接头具有可靠的双向自锁能力，并在插销端头设计有弧形弯钩段确保插销不会滑脱，作用于横杆上的荷载通过盘扣传递给立杆，盘扣具有很强的抗剪能力。
（3）搭拆效率
横杆斜杆只需一把锤子通过敲击插销即可完成搭拆，立杆承插连接，架体无需任何零部件，搭拆过程无长时间作业环节，降低劳动强度，速度是其它脚手架的3-5倍，提高工作效率。
图2.1 立杆加密设计
图2.2 腋角采用扣件式钢管支撑加强
（4）使用寿命
钢管采用热镀锌工艺，外观呈银灰金属色，具有很好的抗锈蚀抗磨损能力，架体美观统一，使用年限可达15年之久。
（5）经济效率
架体承载力较大，杆件间距增大，用钢量降低，节约钢材；搭拆效率的提高，可带来施工进度的加快、周转效率的提高、人工成本的降低。
5 注意事项
（1）采用顺作法施工的地铁车站，在上层结构施工时，出于对下层成品结构的保护，下层结构的支架不拆除，防止结构开裂或破坏；上层立柱、墙体等结构位于下部楼板跨中位置时，应在设计时对下部楼板支架进行加密布置。
（2）班组有时会图方便，将整堆杆件吊运至未搭好的支架上，从而可能造成受压杆件变形甚至坍塌。所以，应加强搭设现场安全管理，未加固牢靠的支架严禁临时堆载。
（3）各类杆件连接只需将插销击紧、保证不拔脱即可，应严格控制此环节。在搭设完成后，应检查扣接头插销的插入状况和击紧程度。
6 总结
随着技术的不断发展，支架结构向着轻质高强、标准化、装配化和多功能方向发展。承插型盘扣式钢管支架当属时下最先进的支架体系，其具备的高功效、长寿命即可弥补高成本带来的应用限制，正逐渐成为地铁结构支架施工的首选。
参考文献
[1]李朋谦.高强盘扣式支撑架在地铁车辆段工程中的应用[J].道路桥梁工程技术.2017
[2]《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》（JGJ231-2010）
论文作者:李涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/3
标签：支架论文; 立杆论文; 结构论文; 钢管论文; 插销论文; 地铁论文; 浦东大道论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;