摘要：随着经济及建筑技术的发展，包括承插型钢管模板支架在内的新型模板支架体系，由于构造简单、搭设方便、承载力大等特性在建筑领域得到越来越广泛的应用。但总体来说，关于模板支撑结构的设计理论、施工安全技术的研究还不够全面和深入。模板支架节点力学性能研究对于模板支架整体受力性能研究起到相当重要的作用。本文主要就我国目前初步形成的三类模板支架系统进行简要分析，这三类分别为：扣件式钢管支模架、门式钢管支模架、承插型钢管支模架。通过对各类模板支架系统的应用及特点的简要分析，以供实际混凝土浇筑施工过程中采用何种模板支架做参考。
关键词：模板支架结构系统；扣件式钢管支模架；门式钢管支模架；承插型钢管支模架；应用及特点
模板支架结构是保证混凝土浇筑期间模板的形状和位置，并承受模板、钢筋、新浇筑混凝土的自重以及施工荷载的临时性结构。一般认为，模板工程费用约占结构工程费用的30%左右，其劳动量约占50%。建筑物整个生命周期一般可分为建造阶段与使用阶段，平均风险概率最高的阶段并不是在使用阶段，而是在建造阶段。模板支架结构虽然是临时设施，但对其安全性应予以足够重视。据有关统计，我国有2/3以上的工程结构坍塌事故发生在建造阶段，其中模板支撑结构的坍塌是工程结构坍塌事故发生的主要原因之一，特别是混凝土楼层模板支架在浇筑过程中发生的坍塌事故往往造成很大的人员生命安全及财产损失。
目前我国常用的模板支撑结构形式主要有扣件式钢管支模架、门式钢管支模架、承插型钢管支模架这三大类。本文期望能为模板支架设计与施工技术提供实质性参考。
1.研究背景及意义
我国的模板支架系统发展大致经历了三个阶段：
（1）20世纪60年代以前，我国的建设高度较低，结构简单，主要采用木材、竹篙作为模板支架的主要材料；
（2）60年代到80年代中期，一方面由于国内杉篙资源的日渐减少不能满足越来越多的工程需求；另一方面由于新型建筑体系的出现以及高层建筑的不断发展，我国引进并推广了以扣件式支模架为主的模板支架体系；
（3）80年代至今，建筑业的飞速发展促使新技术、新工艺不断涌现为了适应各类高层建筑施工、大空间建筑、室内外装修以及设备安装工程的实际需求。1994年，“新型模板和脚手架应用技术”项目被建设部选定，成为建筑业重点推广应用10项新技术之一，在此基础上各类新型模板支架的研发和推广取得了极大的进步。
2.浅析各类模板支架结构系统的应用及特点
1.扣件式钢管支模架
扣件式钢管支模架是木质（或竹篙）脚手架金属化发展的结果，最初起源于英国，以钢管代替杉篙，以扣件代替铅丝及扎绳，通过扣件的摩擦力将杆件连接成整体，形成模板支撑结构。支模架钢管与钢管之间采用扣件并用螺栓拧紧的方式连接。两钢管呈90°正交连接时采用直角扣件；两钢管呈任意角度交叉连接时采用旋转扣件；钢管与钢管对接采用对接扣件。
由于该类支模架在当时具有制作简便、运输快速、适应性广等特点，曾广泛应用于工程。到20世纪90年代初期，该类型模板支架的使用量占当时模板支架使用率的三分之二左右，直至今日依然占据着模板支架市场大部分份额。
扣件式钢管支模架仍存在不少的问题：由于采用扣件连接，其节点处的杆件为偏心连接，对结构承载力有不利影响；钢管材质为普通碳素钢，长期周转使用易锈蚀，影响其承载力；节点处的连接紧密程度直接受螺栓拧紧程度的影响，支架搭设质量受人为因素影响较大。相应的规范规程限制了该类型支模架在实际应用中的极限高度一般不能超过33m，大大削弱了该类型支模架在现今不断涌现的高层、超高层建筑、高架桥梁中的应用，如今该类模板支架系统正逐渐被其他新型模板支架系统所替代。
2.门式钢管支模架
门式钢管支模架主架呈“门”字型，所以也称为鹰架或龙门架。门式钢管支模架由门架、交叉斜撑、连接棒、挂扣式脚手板或水平架、锁臂等组成基本结构，再设置水平加固杆、剪刀撑、扫地杆、封口杆、托座与底座，并采用连墙件与建筑物主体结构相连。门式支模架以门架为单元实现支模架的装拆使用，是模板支撑系统一次很大的突破和改革。
门式钢管支模架的优点有：受力性能好，充分利用钢材强度，轴心受压承载能力高；施工中装拆操作简单，架设效率高；安全可靠等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆门架的主要缺点是：以门架为单位，形式比较固定单一；由于薄壁构件的坚固性差，对拆装过程有较高的要求，容易出现由于人员操作疏忽造成的过度变形；门式支模架引入我国后在所采用的钢管截面尺寸及其规格上各有不同，因而其标准化程度较差。
3.承插型钢管支模架
近年来，承插型钢管支模架在发达国家得到广泛应用，我国一些建筑企业也申请了多种型式的专利，并得到了一定程度的应用。承插型钢管支模架是单管脚手架的一种形式，其构造与扣件式钢管脚手架基本相似，主要由立杆、水平杆、斜杆、可调底座、可调托座等组成，立杆与水平杆及斜杆之间并不是用扣件连接，而是在立杆上焊接插座，水平杆和斜杆上焊接插头，将插头插入插座并楔紧可拼装成各种规格的支模架。下面将主要介绍本文重点研究的两种承插型钢管支模架形式。
（1）碗扣式钢管支模架
碗扣式钢管支模架立杆与水平杆靠特制的碗扣接头连接。碗扣分上碗扣和下碗扣，下碗扣焊接于立杆上，上碗扣对应地套在立杆上，其当销槽对准焊接在立杆上的限位销时即能上下滑动。水平杆两端焊接连接接头，支架搭设时，只需将水平杆接头插入下碗扣内，将上碗扣沿限位销扣下，并顺时针旋转，靠上碗扣螺旋面使之与限位销顶紧，从而使水平杆和立杆牢固地连接在一起，形成框架结构，每个下碗扣内可同时插入4个水平杆接头，位置可任意调节。在碗扣式脚手架立杆和水平杆相接的碗扣节点上，靠下碗扣来对水平杆提供沿立杆轴向的力，并通过上下碗扣来限制横、立杆的相对转动，承受一定的弯矩。
碗扣式支模架的主要优点有：
a.立杆连接是同轴心承插，水平杆同立杆靠碗扣接头连接，接头具有可靠的抗弯、抗剪、抗扭等力学性能；而且各杆件轴心线交于一点，节点在框架平面内。因此，结构稳固可靠，承载力大；
b.接头设计时，考虑到上碗扣螺旋摩擦力和自重力作用，使接头具有可靠的自锁能力；作用于水平杆上的荷载通过下碗扣传递给立杆，下碗扣具有很强的抗剪能力，上碗扣即使没被压紧，横杆接头也不致脱出而造成事故；
c.支架搭设操作简单，只需借助简单工具即可将上碗口锤紧；
d.易损构件少，便于管理，工程成本低。
其主要缺点有：构件规格比较固定，支架布置尺寸受到一定限制；制作成本较高。
（2）盘扣式钢管支模架
各类型盘扣式支钢管模架基本构造原理基本相似，其立杆通过承插连接竖向接长，支架立杆上每隔一定距离焊接一个带有插销孔的盘式连接件，水平杆、斜杆两端焊接插头、插销，通过具有自锁功能的插销与盘式连接件相连接的方式将水平杆、斜杆与立杆组合连接，形成几何不变结构体系的模板支架结构。
盘扣式钢管支模架的优点主要有：
a.立杆、水平杆、斜杆轴线汇交于一点，支架整体承载力高；
b.插销具有自锁功能，可保证水平杆与立杆连接可靠；
c.节点采用铸钢件，节点性能及连接性能好，正常工作状态下具有自锁功能；
d.构件有统一的规格与标准，不存在零散易丢失构件；
e.操作简易，架体装拆方便。
其主要缺点有：杆件需工厂加工，水平杆上焊接插头，立杆上焊接盘式连接件，立杆、水平杆长度须符合模数要求，支架布置尺寸受到一定限制；生产成本较高。
总结：通过以上的分析不难看出，扣件式和门式钢管支模架的技术均较成熟，但也存在技术相对落后的情况，而承插型钢管支模架是近年来较新的技术，正逐渐得到广泛应用，在受力方面更加优秀的同时也存在着成本较高的问题，因此在实际施工中采用何种模板支架结构系统应综合各类支模架的优缺点进行权衡，选择最适合工程特点的模板支架结构。
参考文献
[1]李文昌, 徐洪华. 现浇地下工程多孔箱形结构模板支架选型与应用[J]. 施工技术, 2015(7):29-32.
[2]师宝禄. 高大模板支架结构安全状态预警研究[J]. 施工技术, 2016, 45(11):12-14.
论文作者:梁兆晨,李倩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：支架论文; 模板论文; 钢管论文; 模架论文; 扣件论文; 结构论文; 立杆论文; 《电力设备》2017年第34期论文;