扣件鋼管架支模的安全性

1、 扣件鋼管架支模的安全性 2000年10月25日上午9：30分左右，南京市電視臺(tái)新演播大廳在屋蓋混凝土澆筑中發(fā)生了模板支撐整體倒塌重大事故，造成6人死亡，11人重傷，24人輕傷，這是一起典型的用扣件鋼管架搭設(shè)排架支模的倒塌事故。這起事故給我們?cè)S多警示與啟示，江蘇省乃至全國(guó)仍有相當(dāng)多的工程采納扣件鋼管架作為模板支撐架，這就需要項(xiàng)目經(jīng)理和技術(shù)人員以及搭設(shè)架子的作業(yè)人員排解一些熟悉上的誤區(qū)，對(duì)扣件鋼管架支模的平安性引起足夠的重視。 1 搭設(shè)材料及存在的擔(dān)心全因素 11 鋼管 模板支架用普碳鋼鋼管采納帶鋼卷制，拼縫處用高頻電焊焊接，亦稱電焊鋼管，它比無(wú)縫鋼管成本低，Q235鋼管的延長(zhǎng)率18%，比低硬鋼

2、管的延長(zhǎng)率（10%）高8%。最新進(jìn)展和正預(yù)備推廣的鋼管為低合金鋼管，規(guī)格為?48mm×2.5mm。低合金鋼管管壁較薄，當(dāng)模板支架的尺寸由撓度掌握或穩(wěn)定性掌握時(shí)，需要留意應(yīng)比常規(guī)普碳鋼鋼管的尺寸小10%。 鋼管的管徑優(yōu)選為48mm；最大長(zhǎng)度限制為6.5m，每根重量掌握在25kg以內(nèi)，以確保搭設(shè)和拆卸的平安。鋼管的檢測(cè)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB700-89中Q235A鋼的規(guī)定。在模板支架倒塌事故發(fā)生后，地方技術(shù)監(jiān)督局通常對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所用的鋼管會(huì)作抽樣檢測(cè)。 模板支架鋼管存在的擔(dān)心全因素為：普碳鋼管易銹蝕，嚴(yán)峻的消失麻坑，影響其承載力；租賃的鋼管來(lái)路不同，鋼管管壁厚度嚴(yán)峻不均，從2.64.0mm不

3、等，一般為3.0mm，設(shè)計(jì)時(shí)必需考慮這一因素，用鋼管規(guī)格?48mm×3.0mm進(jìn)行計(jì)算復(fù)核是牢靠的；鋼管的管端經(jīng)多次氣割或電焊割，端面嚴(yán)峻不平整，用作立桿時(shí)，在對(duì)接扣件部位消失初彎曲，嚴(yán)峻影響立柱的承載力，易失穩(wěn)。 12 扣件 扣件有鋼板沖壓的和可鍛鑄鐵的。用于搭設(shè)模板支撐架的扣件為可鍛鑄鐵扣件，材料為機(jī)械性能不低于KTH33008的可鍛鑄鐵，其機(jī)械性能：抗拉強(qiáng)度330N/mmsup2/sup，延長(zhǎng)率8%，硬度HB120163?？慑戣T鐵是由肯定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而成，比灰口鑄鐵具有較高的韌性，多用于制造成承受沖擊荷載的鑄件。 扣件檢測(cè)的基本要求如下：新扣件必需有產(chǎn)品質(zhì)量合格證

4、、生產(chǎn)許可證、專業(yè)檢測(cè)單位的測(cè)試報(bào)告；扣件螺栓擰緊力矩達(dá)70N·m時(shí)，可鍛鑄件扣件不得破壞。 扣件使用中存在的擔(dān)心全因素為：扣件來(lái)源雜亂，質(zhì)量不均，特殊是有價(jià)格很低的劣質(zhì)扣件進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)（價(jià)格為2.5元/個(gè)）；舊扣件的螺栓有滑絲，但仍牽強(qiáng)使用。 2 扣件鋼管搭設(shè)模板支撐架的基本受力特性 21 排架支撐立桿兩種不同受力狀態(tài)的承載力 211 鋼管排架立桿頂端設(shè)可調(diào)托座傳力支模 在鋼管頂端插入可調(diào)托座，這種支模方法在高架橋或其他連續(xù)梁橋施工中應(yīng)用較多，屬典型的軸心受壓，因此，減小步高h(yuǎn)能顯著提高其承載力量。經(jīng)計(jì)算，在相同條件下，因管壁減薄至3.0mm，其承載力降低12%左右。 212 鋼管

5、排架頂部水平鋼管傳力支模 這種支模方式為一般施工單位典型的支模方式。梁或板等水平混凝土構(gòu)件的自重和施工荷載通過(guò)底模下的木枋將荷載傳至支架的水平鋼管，水平鋼管又通過(guò)與立桿扣接的直角扣件將荷載傳至立桿。立桿所受的力為偏心力，偏心距為53mm。模板支架系統(tǒng)的承載力由2個(gè)因素打算：立桿在偏心荷載下的穩(wěn)定承載力，經(jīng)計(jì)算，支架步高1.8m時(shí)，穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)值為13.3kN；支架頂部水平鋼管與立桿扣接的直角扣件的抗滑力。當(dāng)直角扣件的擰緊力矩達(dá)4065N·m時(shí)，試驗(yàn)表明：?jiǎn)慰奂?2kN的荷載下會(huì)滑動(dòng)，其抗滑承載力可取8.5kN；雙扣件在20kN荷載下會(huì)滑動(dòng)，其抗滑承載力可取12kN。對(duì)比可知，扣件

6、的抗滑承載力小于偏心受壓狀態(tài)下的穩(wěn)定承載力，尤其是當(dāng)扣件擰緊力矩沒(méi)有準(zhǔn)確保證時(shí)更是如此。1986年中國(guó)建筑機(jī)械化討論所曾對(duì)北京、上海、廣州和深圳4個(gè)城市的14個(gè)高層扣件鋼管腳手架的1230個(gè)扣件螺栓扭力矩作了抽查，抽查表明擰緊力矩在4070N·m間的僅達(dá)43.7%，扣件式鋼管排架支模的扣件擰緊狀況不會(huì)好于外腳手架。因此，用扣件式鋼管排架支模架時(shí)，該支模方式的承載力主要由支架頂部水平鋼管與立桿的扣件抗滑力打算，此點(diǎn)有別于扣件式鋼管腳手架用作外腳手架的狀況。 22 支架立桿用對(duì)接扣件作鋼管接長(zhǎng)的承載力 在斜梁支模或支模高度與鋼管長(zhǎng)度不相符時(shí)，木工通常用2只旋轉(zhuǎn)扣件作鋼管搭接接長(zhǎng)。依據(jù)青島

7、建工學(xué)院的試驗(yàn)，用2只旋轉(zhuǎn)扣件作鋼管搭接接長(zhǎng)后的最大承載力為26.3kN。在相同試驗(yàn)條件下，用對(duì)接扣件作對(duì)接接長(zhǎng)的最大承載力為82.7kN，為搭接接長(zhǎng)的3.14倍。該試驗(yàn)結(jié)果對(duì)鋼管排架支模有啟示，在可能的條件下，特殊是重荷載支模時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采納立桿鋼管對(duì)接接長(zhǎng)的方式。若頂部立桿用單直角扣件扣接在下一部水平鋼管上作高度調(diào)整時(shí)，此時(shí)該頂部立桿的承載力打算于單扣件的抗滑力，以小于8kN考慮為宜。若頂部立桿用雙旋轉(zhuǎn)扣件搭接接長(zhǎng)時(shí)，每根立桿的允許荷載以小于8kN為宜，兩旋轉(zhuǎn)扣件的間距應(yīng)在800mm以上。 23 高空支模采納雙立柱的承載力 當(dāng)外腳手架搭設(shè)高度超過(guò)50m時(shí)，上海、南京等地80年月曾用雙立柱搭設(shè)

8、，以增加立柱的穩(wěn)定性。對(duì)雙立柱的腳手架，中國(guó)建筑機(jī)械化討論所做過(guò)試驗(yàn)，其承載力比單立柱高16.5%，其破壞形態(tài)表現(xiàn)為上部的單立柱失穩(wěn)。雙立柱中，荷載作用在其中的1根主立柱上，通過(guò)試驗(yàn)表明，雙立柱的主立柱的荷載安排規(guī)律為由上而下遞減，副立柱為由上而下遞增。向下傳至第3步時(shí)，主立柱承受的荷載降為60%，經(jīng)7步傳遞后，主副立柱各承受50%。 外腳手架的雙立柱搭法也可移植于高空支模，在滿意頂部扣件抗滑的條件下，為增加高度達(dá)30m左右的支架的穩(wěn)定性，在支架下部可搭設(shè)成雙立柱形式。南京太陽(yáng)宮工程的大混凝土拱肋施工，其支模高度達(dá)40m的支架采納4根鋼管組成的加強(qiáng)組合立柱形式。南京國(guó)際展覽中心工程1000mm

9、×2650mm的大梁；支模高度達(dá)8m，工程項(xiàng)目部技術(shù)員也曾提出過(guò)梁底支架雙立柱的支模主案。 24 掃地桿和梁下橫向水平桿的設(shè)置對(duì)立柱承載力的影響 由于沒(méi)有這方面的特地試驗(yàn)，但在施工現(xiàn)場(chǎng)這又是排架支模搭設(shè)的通病。參照腳手架的試驗(yàn)，其結(jié)果為：設(shè)置縱、橫向掃地桿的可使腳手架的承載力提高5.24%；在立柱與縱向水平桿的相交處間隔設(shè)置橫向水平桿和不設(shè)掃地桿，使立柱的極限承載力量降低11.1%。由此可見(jiàn)，大梁下的支架的每步橫向水平鋼管和底部的掃地桿都是必需設(shè)置的。 25 剪刀撐的設(shè)置對(duì)排架支撐穩(wěn)定性的影響 鋼管排架支撐設(shè)置必要的剪刀撐有利于支架的整體穩(wěn)定性，特殊是超大構(gòu)件的重荷載支模，合理設(shè)置剪

10、刀撐能防止在樓面混凝土泵輸送管的抖動(dòng)支架的整體失穩(wěn)。國(guó)內(nèi)對(duì)腳手架設(shè)置合理剪刀撐的試驗(yàn)對(duì)比表明，支撐體系能夠提高立柱的極限承載力量約17%。對(duì)模板支架，剪刀撐的設(shè)置有別于外腳手架（外腳手架設(shè)置的方法一般為45°每6跨設(shè)置）。合理的剪刀撐設(shè)置能轉(zhuǎn)變產(chǎn)桿的失穩(wěn)形態(tài)，特殊是斜桿應(yīng)與每立桿和橫桿的節(jié)點(diǎn)用旋轉(zhuǎn)扣件扣接。 26 變形對(duì)模板支架穩(wěn)定性的影響 變形對(duì)模板支架的穩(wěn)定性影響主要有：地基的不勻稱沉降能量顯著影響支架立柱的受力勻稱性，易產(chǎn)生立柱的局部失穩(wěn)事故；模板下部支撐梁的變形易引發(fā)支架的嚴(yán)峻不勻稱受力，導(dǎo)致支架突發(fā)性的整體倒塌事故。 3 典型模板支架倒塌事故介紹與分析 31 深圳高架橋施工

11、模板支架倒塌事故 2000年11月27日晚9時(shí)45分左右，深圳鹽壩高速大路工程起點(diǎn)高架橋在混凝土澆筑過(guò)程中，發(fā)生了半幅橋面模板支架長(zhǎng)約3050m的塌陷事故，重傷10余人。經(jīng)調(diào)查，事故緣由為：立柱垂直高度誤差偏大，部分扣件未擰緊，水平桿連接未用搭接方式；坍塌的第7跨支架設(shè)計(jì)中未設(shè)橫向剪刀撐，縱向雖設(shè)但數(shù)量不夠；支架設(shè)計(jì)中對(duì)不利荷載因素及分布熟悉不足，未實(shí)行相應(yīng)對(duì)策和措施；施工部門、監(jiān)理部門上管理不力，平安意識(shí)淡薄。 32 中國(guó)銀行蘇州分行干將路綜合業(yè)務(wù)樓工程模板支架整體倒塌事故 1997年1月15日中國(guó)銀行蘇州分行干將路綜合業(yè)務(wù)樓工程在共享空間頂層屋蓋井字混凝土大梁澆筑過(guò)程中發(fā)生了模板支撐系統(tǒng)整

12、體倒塌事故，造成6人死亡，7人重傷，7人輕傷的三級(jí)死亡事故，直接損失達(dá)100萬(wàn)元。 33 南京電視臺(tái)演播中心工程大演播廳屋蓋模板支架整體倒塌事故 331 工程概況 南京電視臺(tái)演播中心的大演播廳屋蓋平面尺寸為24m×26.8m雙向預(yù)應(yīng)力梁井式樓蓋。Y向預(yù)應(yīng)力大梁有2根，截面尺寸為500mm×（16001850）mm；X向大梁有5根，截面尺寸為400mm×1600mm。屋蓋板厚130mm。屋蓋頂面標(biāo)高29.3029。575m，大梁梁底的支模高度約為36m（地下室2層，高度為8.7m）。 332 事故發(fā)生狀況概述 大演播廳的屋蓋進(jìn)行泵送混凝土澆筑，澆筑沿向（即南北方向）

13、分層推動(dòng)。當(dāng)澆筑至樓蓋混凝土量約一半，剛過(guò)11軸線的第1根Y向預(yù)應(yīng)力大梁時(shí)，中部支架突然下沉，隨即支架整體倒塌，時(shí)間連續(xù)僅4s，樓面上作業(yè)工人及模板下加固支架的工人短時(shí)間無(wú)法逃命。 333 事故發(fā)生的技術(shù)緣由分析 南京電視臺(tái)演播中心工程的大演播廳屋蓋模板支架整體倒塌事故幾乎是蘇州中國(guó)銀行共享空間屋蓋模板支架事故的重演，在對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查后，從技術(shù)上講，其事故的發(fā)生有其必定性。 （1） 對(duì)超高支模的重要性和嚴(yán)峻性熟悉不足是事故產(chǎn)生的深層次緣由。大演播廳的屋蓋其支模高度達(dá)36m，雙向井式樓蓋的跨度達(dá)25m左右，其大梁高度為1800mm左右，但該工程的項(xiàng)目部人員及監(jiān)理人員對(duì)這些重要的支模技術(shù)參數(shù)沒(méi)

14、有引起足夠的重視。 （2） 對(duì)扣件式鋼管排架支撐的承載力影響因素熟悉不足是事故產(chǎn)生的主要技術(shù)緣由。該工程樓蓋施工的模板支架方案為：一般板下立桿間距為800mm×800mm，步高為1800mm；大梁下立桿間距增設(shè)為400mm，步高為900mm。但實(shí)際搭設(shè)時(shí)有變動(dòng)，立桿的雙向基本尺寸改為1000mm×1000mm，步高統(tǒng)一為1800mm，在地下室局部地坑處步高達(dá)2.6m。大梁下增設(shè)了間距為500mm的立桿，但凡增設(shè)地立桿均缺水平桿連系（這種作法為最典型的搭設(shè)錯(cuò)誤），支架的承載力沒(méi)有得到根本性提高。 （3） 搭設(shè)的支架構(gòu)造不合理是事故產(chǎn)生的又一主要緣由。查看事故現(xiàn)場(chǎng)殘存的支架，支架底部無(wú)掃地桿，相鄰的連續(xù)5根立桿的鋼管接頭對(duì)接在同一高度，未見(jiàn)設(shè)置剪刀撐，大梁底模下也未設(shè)置必要的勻稱安排荷載的橫向水平木枋等。 4 超常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)施工鋼管排架支模的一些勝利閱歷