關于扣件式鋼管外腳手架連墻件設置的探討2010-4-26 14:25【大 中 小】【打印】【我要糾錯】近年來，扣件式鋼管腳手架因具有構造簡單、裝拆方便、傳力合理、使用耐久、牢固穩定、造價適宜、多次周轉等特點，在高層、多層建筑施工中的使用越來越廣泛，對它安全可靠度的探索就顯得尤為重要。分析今年國內外發生的幾起鋼管腳手架倒塌事故案例，幾乎都是由于連墻件設置不當或連墻件被拆除而未及時補救引起的。本文結合建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范JGJ130-2001（以下簡稱規范）針對比較常見的落地式雙排鋼管架的連墻件設置的共性問題加于探討，供同行們參考。一、連墻件的作用分析雙排扣件式鋼管腳手架可以看成是由縱、橫向水平桿與立桿組成的特殊的多層、多跨框架鋼結構，連墻件的作用不容忽視。1.腳手架連接桿件的扣件節點，在荷載的作用下具有相當的抗轉動能力（即剛性），但由于扣件本身質量和擰緊程度均影響節點的剛性，因此此框架為半剛性節點框架，腳手架的橫向寬度比其縱向長度、豎向高度要小得多，因此對一面墻的腳手架又可視為一塊“格構式”平板，由于它在垂直于建筑物表面方向的剛度較差，遠小于其縱向，因而腳手架必須依靠與建筑物的可靠連接（即設置連墻件）才具有承受其自重、施工荷載和風荷載的能力。2.連墻件為腳手架與結構主體之間的撐拉桿和限制腳手架縱向自由變形長度的約束連桿，并作為承受水平力作用的支座。（1）將腳手架與建筑結構工程聯結起來，確保腳手架整體穩定和使用安全。（2）約束腳手架在豎向荷載作用下的變形，減少立桿計算長度，增強腳手架橫向剛度，提高其向內或向外的抗傾覆能力和承載穩定性。（3）抵抗風荷載及其他水平荷載作用并傳給工程結構。（4）抵抗因地基不均勻沉降引起的內力，使內力重新分布，以降低架體內部的集中應力，避免架體出現局部破壞。（5）加強腳手架整體、或局部、或薄弱方向的剛度。二、連墻件的構造形式連墻件的構造可分為以下兩種形式：1.拉筋與頂撐配合使用的附墻連接：由拉筋（8#鋼絲或6mm鋼筋）、頂撐、扣件等構件組成，其拉筋只能承受拉力，壓力由頂撐傳遞。這種構造形式因剛度較差，故其受到限制使用，本文建議在實際搭設中采用第2種形式做法2.剛性連墻件與建筑物可靠連接：由連墻桿、扣件與預埋件組成。其連墻桿既能承受拉力又能承受壓力，具有較大剛度，在荷載作用下變形很小。實際使用中，預埋件的做法是在預埋點預埋30cm40cm的短鋼管同梁筋或柱筋焊接（如圖1a），采用鋼管和扣件將預埋件和外架內外立桿固定。但使用預埋件的做法存在位置準確性不易控制，后期修補工作量較大等問題。本文介紹另一種做法供施工時對照采用：在規定的拉結點位置利用專用小橫桿進行拉結。專用小橫桿的做法比一般小橫桿加長25cm左右，用一塊厚度8mm，尺寸為100X100mm的正方形Q235鋼板與小橫桿端部進行全位置焊接，對角開兩個10的金屬脹錨螺栓對角拉結（如圖1b）。經查閱相關技術資料驗算，其抗拔力為14KN，符合拉結要求。比用直角或旋轉扣件扣緊（查規范5.1.7扣件抗滑力設計值8KN）和8#鋼絲拉結法（4鋼絲抗拉強度為11.3KN）安全。其施工要點有：一是金屬脹錨螺栓應設在鋼筋混凝土結構上，如為磚混結構，則應設置在圈梁或構造柱上；二是應對角設螺栓，保證抗拔力和均衡受力。三、連墻件設計計算中的要點3.1計算連墻件軸向力設計值Nl3.2計算連墻件穩定承載力3.3驗算扣件的抗滑承載力，滿足RRc3.4計算預埋鋼管的抗剪承載力四、連墻件的設置要求4.1建筑H50m時，連墻件按2535（垂直于豎直架面方向的迎風面積）設置一點，連墻件設置的最大間距符合規范表6.4.1的規定。4.2H50m時，腳手架邊部和角部的連墻件必須按二步一跨加密設置，加密寬度為一跨，即：在角部的第二根（兩個方向）的內立桿上加密設置，以加強腳手架的整體性和抵抗風荷載作用的能力；一字型、開口型腳手架兩端必須加密設置連墻件，其垂直間距不應大于建筑物層高，并不應大于4m（同時不應大于2步）。如圖2a、b、c4.3連墻件應設置在腳手架立桿與橫桿的主節點處或距主節點不超過30cm的范圍內，以減少承載水平力的支座偏心作用對立桿剛度的影響，當偏心超過30cm時，有以下兩種處理方法。如圖3a、b。4.4連墻件應從底層第一步大橫桿處開始設置，實際搭設中因為第一層的建筑層高多大于腳手架最大控制步高（2m），而于結構一層梁處開始設置，或者由于第一層梁板處尚未進行預埋件設置和澆筑混凝土，導致在搭設第一步腳手架并設置連墻件有實際困難，此時應采用斜撐來代替水平連墻件作為臨時加固設置，其設置同7m以下架體采用拋撐的形式一樣；拋撐應采取通長桿件與腳手架可靠連接，與地面的傾角應在45.60.之間，在連墻件設置后方可拆除。具體設置如圖4。4.5結構倒數第二層應設置連墻桿，且宜加密設置，即每兩跨設置一道，以增大上部懸臂段架體的穩定性及抗傾覆能力。其原因有二點：4.5.124m以上的腳手架，必須采用剛性連墻件與建筑物可靠連接（規范6.4.4）。因屋面防水要求不能預埋鋼管，無法設置剛性連墻件，其上部就有67.5m高架體（層高加上女兒墻高度）沒有可靠性拉結，而風荷載隨地面高度呈線性增大，風荷載對這段懸臂狀態的架體影響使腳手架的整體穩定性和抗傾覆性大降低，易導致整體性坍塌。4.5.2當此道連墻件作為最后一道設置時，由于風荷載隨高度加大，其連墻件每點的最大承荷面積（相應于每點迎風面積）必然減少，而風荷載的豎向高度為上述懸臂高度與連墻件豎向相鄰間距的一半之和，它相對而言較大，因此其連墻件水平間距應該減少，即加密設置。4.6連墻點宜優先采用菱形布置，也可采用方形、矩形布置，宜按豎向架面盡量均勻分布（在結構層高和建筑外圍有變化時不易達到），這樣在步高與縱距相同的情況下，就可以避免架體發生局部失穩破壞，從而只需對整體穩定性進行控制。如圖5、圖2a、b、c5.1架體在24m以下時可以采用剛性連墻件與柔性連墻件結合設置，但超過24m時就不宜用柔性連墻件。柔性拉結可采用在主體結構內預埋6鋼筋與架體拉結（鋼筋彎曲后與內立桿焊接），或用雙股8#鋼絲（4）與架體拉結，同時必須設頂撐，使其可靠地頂在圈梁、柱等結構部位；剛性連墻件宜呈水平并垂直于墻面設置，與腳手架連接的一端也可稍微下斜；因為鋼管的拉桿穩定比壓桿穩定好，連墻件上翹時不僅承受水平風荷載的壓力，也同時承受腳手架豎向荷載產生的壓力，因此作為腳手架穩定的重要構件，連墻件不宜上翹。如圖2a、b、c5.2連墻件兩端節點應連接牢固。其扣件就有足夠的抗滑力和抗裂度，應通過荷載驗算來確定每根連墻件所設置的防滑扣件數量，同時承受柔性連墻件頂撐所傳遞荷載的墻體以及承受剛性連墻件預埋件所傳遞荷載的主體結構都應有足夠的承載能力。如圖2a、b、c5.3穿過門窗洞口在室內支撐桿件固定的連墻件，宜用圖示的支撐構造。如圖6a、b5.4靠近邊柱與角柱的預埋件，要離柱相應側緣1020cm，以利于連墻件的設置和安裝時的施工操作。如圖1a、b5.5建筑物的現澆欄板式陽臺處的連墻件設置，可以有二種處理方式：1）采用剛性連墻件，用6.5cm的PVC管作為連墻件的套筒，以免于拆架時的切割。2）直接利用欄板進行設置。如圖7六、連墻件拆除的安全措施6.1架體使用中的拆除在腳手架實際搭設或使用中，常常出現以下兩種情況：一是在腳手架搭設過程中，由于施工現場的變化而導致連墻件在正常設置上有困難；二是在建筑主體進入外墻裝飾階段時，施工企業為便于外墻施工，自行將原有設置的墻件拆除。此時可采取如下的更換設置方法或補救措施。1）在門窗洞口處設置，如圖4；2）在外墻未砌筑之前可以通過抱柱設置，通常情況下立柱同柱不在同一橫向位置，此時就將連墻桿同內、外縱向水平桿一起可靠連接，如圖8a、b、c6.2在架體使用完畢后的拆除在外墻裝飾完畢后的扣件式鋼管外腳手架拆除作業中，連墻件的拆除也應引起足夠注意。連墻件必須隨腳手架逐層、同步進行拆除，嚴禁先將連墻件整層拆除后再拆腳手架；腳手架分段拆除時，其拆除高差不應大于2步，如高差大于2步，應設法增設其他相應加固措施，即在拆除高差開口處加密設置臨時拉結點：1）在門窗洞口處設置；2）在陽臺欄桿或欄板處設置（欄板或欄桿多在外墻砌筑后開始施工，拆除腳手架前已經完成，可以利用），如圖7。幾種連墻件的做法：1、拉撐結合方法拉撐結合方法通常適用于腳手架搭設高度小于24m的低層、多層建筑，采用預埋鋼筋與腳手架拉結，再加水平鋼管撐住主體結構的方法或采用預埋鋼筋與短鋼管焊接后，再用扣件連接水平鋼管與腳手架連成一體。拉撐結合方法的連墻件做法詳見圖一。拉撐結合方法具有成本低、無砌體后補洞工序，因此，在多層建筑中使用較為普遍。拉撐結合方法的不足之處是腳手架的橫向剛度相比于剛性連接方法較弱，起撐作用的鋼管無法緊密連接腳手架與主體結構，導致腳手架易產生晃動，并且在外墻粉刷時易被全部拆除從而產生安全隱患。2、預埋鋼管方法預埋鋼管方法是目前最為常用的連墻件做法，能起到剛性連接作用。預埋鋼管方法是在砼澆筑前用一豎向短鋼管埋設于梁內約20cm，露出梁背約20cm，待砼澆筑完成后，用水平長鋼管連接立桿與豎向短鋼管即可，如圖二所示。預埋鋼管方法的連墻件優點是剛性好、埋設位置準確。預埋鋼管方法的連墻件的不足之處是成本高，拆卸麻煩，并且必須對砌體的后留洞口進行后期封堵。目前，鋼管扣件的租賃價格隨著鋼材原材料的價格的上漲而大幅上漲，預埋鋼管方法由于相比其他連墻件方法所使用的鋼管與扣件數量為相對較多，如預埋短鋼管方法必須采用2個扣件，且與短鋼管連接的扣件有相當比例無法拆卸，最終報廢，導致成本較高。采用預埋鋼管方法時，在砌體施工時必須對連墻件的豎向短鋼管位置留設洞口，待連墻件拆除后采用細石砼進行封堵。對洞口的封堵如稍不慎重，將導致洞口補不密實，從而給外墻防水留下難以彌補的隱患，尤其是東南沿海地區和內地多雨地區的建筑，更應當引起重視。3、后錨固方法后錨固方法是針對上述預埋鋼管方法的不足而作的改進。后錨固方法是在梁的側面鉆孔，安裝膨脹錨栓或化學錨栓，再用事先與鋼管焊成一體的錨板連接即可。后錨固方法的優點是剛性好，無補洞工序因而也無滲水隱患。后錨固方法的不足是施工極其麻煩，尤其是鉆孔時極其麻煩。通常是采用2顆膨脹錨栓，承載力不高，易松動，不可承受低周反復荷載，施工要求高，并且施工完成后，錨栓也報廢，無法重復使用，造成成本也較高。4、箍柱法箍柱法是指不在主體結構內預埋，柱子模板拆除后，用四根短鋼管和四個扣件將砼柱箍住，并通過一根長鋼管與腳手架立桿連接的方法，見圖三。箍柱法的優點是剛性好，施工靈活方便。箍柱法的不足是所需要材料最多，相比于預埋鋼管法，增加了三個扣件和四根短鋼管，對于施工周期長的高層建筑來說，經濟性極差