维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第５期 四川建筑科学研究 Ｓｉｅｈｕａｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ １８９ ２００８年１０月 脚手架与模板支架安全计算中若干问题的探讨 陈 斌 ，金志高 ，李继刚 （１．浙江水利水电专科学校，浙江杭州 ２．宁波建设集团有限公司，浙江宁波 ３．杭州品茗科技有限公司，浙江杭州 ３ ｝３ ３ 摘要：针对脚手架与模板支架安全计算中常见的若干问题，包括原材料、建模及计算程序、专项方案编制等方面，在分析典 ∞如∞ 型事故原因的基础上，提出一些处理的思路和建议，以期对提高施工安全管理水平、减少事故的发生率有所助益。 ＿．．，、， 关键词：脚手架；模板支架；安全计算 中图分类号：ＴＵ７３１．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—１９３３（２００８）０５—１８９—０３ Ｏ 引 言 扣件式钢管脚手架是目前我国使用最为广泛的 一设计计算、构造措施以及现场管理等多个方面，主要 体现在如下几个方面。 种外墙脚手架、模板支架搭设方式，在今后可预见 １ 扣件、钢管等构配件质量不过关 ＪＧＪ『１３０—２００１《建筑施工扣件式钢管脚手架安 全技术规范》对钢管的质量、尺寸及扣件的扭紧力 矩、抗滑移力，均给出了明确的规定。在脚手架的安 的较长一段时间内，仍将得到大量采用。相对毛竹、 木脚手架而言，虽然其安全性、重复使用次数均有较 大提高，但仍存在构造较为复杂、施工工效较低等缺 点，成为现场安全事故防范中的重点和难点。据建 设部２００４年３级以上重大事故统计，脚手架坍塌事 故就占总事故数的６０，８７％，死亡人数则占 ６７．６２％，尤其是扣件式钢管承重支架，发生事故的 全计算中，杆件的强度、承载力取值都是建立在合格 材料的基础之上的。施工中，实际使用的钢管、扣件 等构配件，应当满足此要求。但是，抽检表明，不少 厂家生产的扣件、钢管在出厂时就已经不能满足规 范要求， ８×３．５ ｉｎｌｎ的钢管，有的壁厚只有２．８～ ３．０ ｍｍ；更多的钢管则由于露天堆放、保养不善等 原因，导致钢材变脆。在试验中，往往发现强度能满 比率更高，详见表ｌ。 表１ 近年来发生的模板支架重大事故及伤亡情况统计 序号 ・ 事故及名称 发生日期 伤亡情况 奢 活：００２．７．２５ 层 ｏ ｍ 亡１３人 足要求，而延伸率大多不足。浙江省建设厅曾会同 省质量技术监督局、工商局对８个销售、租赁以及施 工现场的钢管、脚手架进行抽查，共抽取钢管试样 ２９批次，扣件试样２３批次。经检测，钢管有２４批 次不合格，扣件全部不合格；在２００３年杭州ｕＴ斯 杭州ｕＴ斯达康研发 ２００３．２．１８ ４层 中心坍塌事故 伤１６人 江西吉安市井岗师 亡５人 ２００４．１．５高２２ ｍ 。 院学生会堂工程 重伤１人 江苏商业管理干部 亡５人 ５ 学院现代化教育中 ２００４．９．１高１８ ｍ 重伤３人， 心坍塌事故 轻伤１４人 北京西单西西工程４ 亡８人 ６ 号地综合楼脚手架 ２００５．９．５高２０多ｉｎ 伤２１人 坍塌事故 亡６人 沈阳音乐学院大连 ２００６．５．１９ ５层近２０ｍ 校区舞蹈楼 伤１８人 达康研发中心的模板支架坍塌事故中，构配件经事 后取样检验，钢管质量有５０％不合格，扣件１００％不 合格。 笔者认为，构配件由于较长时期使用后，性能降 总结造成脚手架事故的原因，包括构配件质量、 收稿日期：２００７－０３・１３ 低，虽不致一次性报废，但至少在使用时应按材料的 实际性能、强度进行计算，而不能仍按合格材料的强 度、延伸率取值。很多施工单位在进行脚手架、模板 支架受力验算时，钢管的壁厚一律按３．５ Ｉｎ／ｎ计算， 截面积为４８９ ｍｉｌｌ ；但实际上，如果壁厚只有３．０ 作者简介：陈斌（１９７４一），男，浙江磐安人，博士，副教授，主要从 事施工管理及工程管理信息化研究。 基金项目：浙江省教育厅科研项目（２００６０００５） ｍｉｌｌ时，截面积为４２４ ｍｍ ，相差达１５．３％。显然， 维普资讯 http://www.cqvip.com １９０ 四川建筑科学研究 第３４卷 按这样的参数计算出来的方案是有问题的。 ２安全方案的编制不够科学、完整 ＪＧＪ１３０—２００１《建筑施工扣件式钢管脚手架安 全技术规范》针对外墙脚手架和模板支架，要求对 大、小横杆的强度、刚度，扣件的抗滑移力，立杆的稳 定性以及连墙件的强度、刚度、地基承载力等进行验 算。除此之外，当采用分段卸荷的悬挑式脚手架时， 尚应进行悬挑梁的强度、整体稳定性和支杆、拉绳的 强度、刚度验算；当进行墙、梁、柱的模板支撑架计算 时，尚应进行模板面板及内外楞、拉结螺栓的强度、 刚度验算。当模板支架的高度、跨度超过一定限值， 采用门架、型钢等其他类型脚手架时，也应按其传力 途径，进行完整的分析计算。但在实际操作中，因缺 乏规范的计算书格式，各单位的计算书内容常不一 致，荷载漏算、计算内容缺失等现象常有发生。如模 板支架只验算立杆稳定性，墙、柱模板只验算拉结螺 栓的强度等，有的甚至因为计算过程不完整，误将原 来的面荷载作为线荷载进行横杆强度验算，在量纲 上即已出错。诸如此类，也是造成施工隐患的重要 原因之一。 解决问题的办法其实很简单：针对常见的各类 脚手架、支撑架，安监部门可建立规范的计算书格 式，要求施工单位在提交方案时，逐项进行计算，便 于技术负责人、安全监督主管部门和监理人员审查， 见表２。复杂的、分项的计算书作为附件。 表２脚手架方案计算表格 构件 验算 名称 项目 验算结果 验算简图 搭设参数：横矩１．０５．纵矩１．２．步矩１．８ ｇ 荷载：恒载设计值＝０．１９３ｋＮ／ｍ ●●●●●●＋●●●●●●●●● 强 活载设计值；１．４７０ｋＮ／ｍ ， １ ｆ 大 度 最大弯矩：跨中最大弯矩０，２３４ ｋＮ ｍ． 验 支座最大弯矩０横 算 最大弯曲应力．２７５ｋＮ ｍ ： ｏ＂＝Ｍａｘ（Ｏ．２３４×１０‘．０ ２７５ ｘ １０ ５０８０ ０ 杆 ＝５４．１３４Ｎ／ｍｍ￣＜［ｆ］＝２０５＂Ｎ／ｍｍ ．满足要求 刚 荷载：恒载标准值 ．１６１ｋＮ／ｍ 度 活载标准值＝ｌ ０５ｋＮ／ｍ 验 算 最大挠度： Ｗ，０．３４８ｍｍ＜／／１５０与１０ｍｍ，满足要求 小 横 ｇ Ｊ，Ｐ 杆 验算 搭设参数 强度 “●＊●●●●●Ｌ／２ Ｌ ●●●●●●Ｌ Ｌ／＋＋●●●２ ｔ ３ 参数取值不合理、构造措施不完 整，施工质量相对较低 必须指出，所有的结构计算模型都是建立在一 定的计算假定基础之上的，脚手架工程同样如此。 由于脚手架、模板支架本身属于临时结构，在计算参 数的取值上，仍有许多需要按实际情况灵活取值。 如密目式安全网的挡风系数、悬挑脚手架钢丝拉绳 的安全系数、双立杆的荷载分担等。更为重要的是， 保证脚手架的连墙件数量和质量以及剪刀撑、横向 斜杆的数量和连接质量，是进行安全计算的前提条 件，如果这类条件不能得到满足，则力学模型将变得 毫无意义。在实际生产中，脚手架扫地杆、斜撑缺 少、不满足规范的情况仍然较为普遍；外墙脚手架的 连墙件配置不足，连接质量难以保证的情况也比较 突出，如图１所示。 图１质量欠佳的连墙件 连墙件、扫地杆及剪刀撑、斜撑对保证脚手架立 杆的稳定性均具有重要作用，在《扣件式钢管脚手 架安全计算规范》中，通过式５．３．３中的立杆计算 长度系数 值得到具体体现。目前在许多现场，不 仅连墙件设置密度不足，而且其和主体结构的连接 质量也未能得到可靠保证。例如，许多工地采用在 主体结构中预埋钢筋，与从外墙脚手架伸人的钢管 焊接的方法，实现“软拉硬撑”连墙。焊接采用单面 或双面电弧焊，其连接质量通常较差，也未经试验室 检验。但在安全计算中，此类焊缝均按合格的强度、 尺寸进行验算，验算结果相当值得怀疑。安全监督 部门有必要对此类连接质量要求进行取样试验。 ４脚手架超高、超宽搭设，又未采取 可靠的加固措施 建设部建质［２００４］２１３号文件规定，危险性较 大工程，即《建设工程安全生产管理条例》第二十六 条所指的七项分部分项工程，应当在施工前单独编 制安全专项施工方案。一般而言，当模板支撑体系 高度超过８ １１１，或跨度超过１８ ｍ，或施工总荷载大于 １０ ｋＮ／ｍ 或集中线荷载大于１５ ｋＮ／ｍ，不宜采用钢 管扣件式支撑体系，而应采用钢柱、钢托架、钢管门 型架等组合支撑体系。由于客观条件，目前许 多现场尚未能达到此要求。大量高度超过８ ｍ的模 维普资讯 http://www.cqvip.com 陈斌，等：脚手架与模板支架安全计算中若干问题的探讨 １９ｌ 板支架，仍使用扣件式钢管脚手架。此类脚手架除 应经过专家论证外，在搭设过程中，应尽可能采取各 种构造措施，对架体进行加固。如图２所示的模板 支撑体系，充分利用四周剪力墙作为横向支撑，并在 中部用塔吊标准节搭设刚性支柱，从而提高了架体 的整体稳定性。对于此类结构，有以下３种处理方 法。 、 ， ＼＞＜／ ＼ ／一 ＼ ／ ＼ ／ ’ 、 ， ∈＿≥ ＼ ／ ＼ ／ 入 ＼／ ＞／＼ ＼ ／ 八 ／ ＼ ， ＼ Ｖ ／ ＼ ／ ＼ ＼／ ／ ＼ ， ＼ ／＼ ／ ＼ ／ 、 Ｘ ／ ＼ 图２设置横向支撑的承重支架体系示意 （１）仅将刚性支柱作为强度储备，计算中仍按 普通模板支架计算，不考虑刚性支柱的作用。 （２）考虑到一般刚性支柱均设于大梁下面，可 将两者分开，单独计算。换言之，假定刚性支柱和扣 件式钢管脚手架相互，板上的荷载由扣件架承 担，大梁荷载由刚性支柱承担。 （３）考虑将刚性支柱和扣件架作为一个协同受 力体系，按变形协调条件进行受力分析。 显然，第１种处理方法偏于安全；第２种处理方 法在计算上也较为简单；第３种方法虽然最为科学， 但研究有待进一步深人。 ５脚手架、模板支架安全计算的电算 化 根据ＪＧＪ１３０—２００１《扣件式钢管脚手架安全技 术规范》和ＪＧＪ１２８—２０００（（门式钢管脚手架安全技 术规范》以及其他工具式脚手架、模板支架等相关 规范规程的规定，脚手架结构的计算理论和计算程 序本身比较完善。如扣件式钢管脚手架，按传力途 径，首先计算楼板荷载，而后遵循“模板一板底支撑 一纵、横向水平杆一扣件一立杆一基础”的顺序，逐 项进行强度、刚度和稳定性验算，概念明确，思路清 晰，适宜实现电算化。采用电算化，有助于信息的储 存、查询，并提高计算效率，减少出错率，也有利于脚 手架结构的优化。 当脚手架结构采用电算化后，具体、繁锁的计算 过程，可交由计算机进行，现场技术人员的工作重心 将转移到方案整体的把握和判断上。目前，国内已 有若干脚手架计算成熟产品销售，但在复杂、异形结 构的设计计算上，在绘图和ＣＡＤ识别上以及方案的 优化上，仍有待进一步提高。 ６ 结语 脚手架和模板支架作为一种临时结构，由于搭 设方式多样、不确定因素众多等特点，计算理论尚不 十分完善。合理的简化、严格地把握设计、施工程 序，是目前确保施工安全的主要手段。随着新型脚 手架、模板支架体系的推广和应用，相应的计算方法 也必须进行探索和总结；计算机软件的进一步发展， 也必将促进信息化技术在这一领域中的推广和普 及。 参考文献： ［１］ ＪＧＪ１３０—２００１建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范［ｓ］． 北京：中国建筑工业出版社，２００１． ［２］ 卓新，姚光恒．扫地杆对扣件式钢管脚手架结构承载力的影 响［Ｊ］．建筑技术，２００４，（８）：５８２－５８３． ［３］ 向长奎．钢管脚手架力学计算问题的研究［Ｊ］．四川建筑科学 研究，２００３，２９（２）：２６－２８．
