邓建平
广东家和置地投资有限公司 广东珠海 519000
摘要：扣件式钢管模板支撑架坍塌事故分析研究是模板施工安全性研究的一个重要内容，本文结合具体的坍塌事故，结合事故现场分析，就其模板支架构造措施问题展开研究，并分析单个问题对模板支撑体系安全性的影响，以实现确保安全生产的目的。
关键词：坍塌事故；支架承载力；弹性稳定；扫地杆
近年来，随着城市建设不断发展，扣件式钢管模板支撑体系凭借装拆方便、通用性强、承载力大、整体刚度好等优点,而被广泛应用于现浇混凝土结构施工中。但由于其在安全方面存在事故的多发性，导致频频发生坍塌事故，造成了重大的人身伤亡和财产损失。
1.扣件式钢管模板支架构造措施常见问题
通过对实际工地模板支撑整体坍塌等事故原因分析，发生坍塌事故的模板支撑体系构造措施大多存在如下不足之处：①缺少扫地杆或设置不到位；②立杆伸出顶层水平杆过长；③剪刀撑未设置或设置不足等问题；同时，上述问题也是目前模板支撑体系中普遍存在问题。针对上述三方面的模板支架构造措施问题，逐一分析单个问题对模板支撑体系安全性的影响。
2.模板支架构造措施影响分析
2.1扫地杆影响
在扣件式钢管脚手架现场搭设过程中，作业人员为操作方便，不设置扫地杆的情况比较常见，但这种做法对扣件式钢管支架结构的承载力非常不利，也是坍塌事故常见原因之一。
在试验架加载试验中，扣件式钢管模板支架试验架尺寸采用7m×5m，高度为4.5m，模拟楼板厚度为0.12m，立杆间距为1m×1m，步距为1.8m，扣件的紧固扭矩均为40N·m。采用设置扫地杆（方案1）和未设置扫地杆（方案2）两种方案进行加载，试验结果见图1。
图2扣件式钢管模板支架非线性稳定承载力变化
图2可以看出，扣件式钢管模板支架扫地杆按照距离地面200mm高度设置时，模板支架承载力最高，随着高度的不断加大，模板支架承载力逐渐降低[3]。
2.2立杆伸出顶层水平杆长度影响
扣件式钢管模板支架的立杆上部通常插入能自由调整高度的顶托来支撑模板形成轴心受压，立杆上部设置顶层水平杆使立杆上部形成整体，立杆伸出顶层水平杆的长度对模板支架受力产生影响。天津大学陆征然等人对立杆伸出顶层水平杆长度进行了考虑初始缺陷的非线性有限元分析，以常见立杆间距为1.2m×1.2m，步距为1.5m，扫地杆距离地面高度0.2m的扣件式钢管模板支架为模型，计算立杆伸出顶层水平杆长度0.1m~1.0m不同情况下的承载力[1]。计算结果如表1所示。
表1可以看出，随着立杆伸出顶层水平杆长度的增加，扣件式模板支架承载力逐步降低，且当立杆伸出顶层水平杆长度超过0.5m时，支架承载力衰减速率变大。
立杆伸出顶层水平杆长度a不同对模板支架弹性稳定特征的影响，立杆伸出顶层水平杆长度a取0.2m~1m不同长度时对应的立杆失稳模态见图3。
图3立杆伸出顶层水平杆长度不同模板支架弹性稳定模态
图3可以看出，立杆伸出顶层水平杆长度与架体失稳形态相关，随着立杆伸出顶层水平杆长度的增加，架体由整体失稳转为局部失稳，也就是说立杆伸出顶层水平杆长度越长，局部失稳风险加大。
2.3剪刀撑影响
扣件式钢管模板支架纵横水平杆、立杆采用直角扣件进行连接形成一个框架结构，但这种连接方式处于半刚性半铰结，构成了扣件式钢管模板支架的初始缺陷，也处于不稳定状态，所以要设置剪刀撑来增加整个架体的稳定性。
天津大学陆征然等人按照常见扣件式模板支架对设置和不设置竖向剪刀撑的不同情况进行有限元计算，立杆间距采用0.6m×0.6m、0.9m×0.9m、1.0m×1.0m、1.2m×1.2m四种模型，取在不同步距设置的模板支架纵、横向设置与地面倾角45°竖向剪刀撑[1]。计算所得承载力见表2。
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表2可以看出，所有情况下，设置竖向剪刀撑比未设置竖向剪刀撑的承载力均有提升，说明设置竖向剪刀撑能有效提升支架整体承载力；通过同一步距不同立杆间距承载力变化看，立杆间距越小，竖向剪刀撑作用愈明显；通过同一立杆间距不同步距变化看，步距越小，竖向剪刀撑作用愈明显。水平剪刀撑的扣件式模板支架实验表明，按照立杆间距为1.2m×1.2m，步距为1.5m，高为15m、底部和顶部立杆伸出长度0.2m扣件式钢管模板支架模型，计算得到线性和非线性不同水平剪刀撑设置支架的承载力曲线见图4。
图4不同水平剪刀撑设置支架的承载力曲线
图4可以看出，水平剪刀撑在间隔4步设置时，扣件式钢管模板支架承载力最大，步距越大，支架承载力下降愈明显；水平剪刀撑间距在4步内设置时，支架承载力变化不大[4]。
3.经验总结
通过对扣件式钢管模板支架扫地杆、立杆伸出顶层水平杆长度、剪刀撑设置对模板支架承载力影响分析，得出：
（1）设置扫地杆有效提升模板支架的稳定性，施工荷载越大，扫地杆的作用愈明显，施工过程越要重视扫地杆的设置；且扫地杆设置距离地面200mm时，架体承载力最大。
（2）扣件式模板支架的承载力随着立杆伸出顶层水平杆长度增加而降低，当立杆伸出顶层水平杆长度超过0.5m时，支架承载力衰减速率变大；且立杆伸出顶层水平杆长度越长，局部失稳风险加大。
（3）设置水平和竖向剪刀撑能有效提高模板支撑架的承载力，提升效果与立杆间距和步距有关，同一步距立杆间距越小，竖向剪刀撑作用愈明显；同一立杆间距步距越小，竖向剪刀撑作用愈明显。水平剪刀撑在间隔4步设置时，扣件式钢管模板支架承载力最大，在4步内设置时，支架承载力变化不大。
4.结束语
综上所述，在现有环境下，应该加强对扣件式钢管模板支架安全控制以及施工过程的现场监管等工作，以保障施工安全，预防坍塌事故的发生，并通过政策大力推动新型脚手架的使用。确保生产建设的安全。
参考文献：
[1]陆征然. 扣件式钢管满堂支承体系理论分析与试验研究[D]. 天津大学, 2010.
[2]刘尉平.扣件式钢管高大模板支撑体系的施工技术与管理对策研究[J].建材与装饰, 2016(2).
[3]储诚明, 刘莉. 浅谈扣件式钢管模板支撑体系[J].建筑与预算, 2016(12):46-49.
[4]张志.浅谈扣件式钢管脚手架高支模体系安全性分析[J].科技致富向导, 2013(5).
论文作者:邓建平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/8
标签：扣件论文; 支架论文; 承载力论文; 模板论文; 立杆论文; 钢管论文; 剪刀论文; 《防护工程》2018年第18期论文;