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盘扣式和钢管扣件式模架体系的对比分析

发表时间：2021/5/10 来源：《建筑科技》2021年2月下作者：卢仪

[导读] 钢管扣件式模架体系是现阶段施工领域技术成熟的传统模板支撑体系，应用广泛；而承插型盘扣式木架体系是一种新型模板支撑技术，其支架整体稳定性好、节点受力均衡、安拆快捷、安全可靠、施工工效高、劳动强度低，但处于推广阶段。

上海建工二建集团有限公司卢仪 200080

摘要：钢管扣件式模架体系是现阶段施工领域技术成熟的传统模板支撑体系，应用广泛；而承插型盘扣式木架体系是一种新型模板支撑技术，其支架整体稳定性好、节点受力均衡、安拆快捷、安全可靠、施工工效高、劳动强度低，但处于推广阶段。本文通过上海市上实中心项目采用钢管扣件式模架体系技术，承插型盘扣式模架体系技术的实例对比，进行安全性，高效性以及经济性比较分析，证明了盘扣式模架体系具有良好推广应用价值。
关键词：承插型   盘扣   稳定性   实例对比
        0前言
        模架体系一直是混凝土工程施工过程中不可缺少的一部分，它也客观影响着现场的安全文明施工、施工进度以及工程质量。根据中华人民共和国住房和城乡建设部 2018 年颁发的《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2018]37 号）的相关规定“第十二条：对于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程施工前应编制专项方案，并组织专家对专项方案进行论证。” 及“附件二：超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围”中的“二、模板工程及支撑体系：（二）混凝土模板支撑工程：搭设高度8m及以上；搭设跨度18m 及以上，施工总荷载15kN/m2及以上；集中线荷载20kN/m及以上。”由于长期以来架设工具本身及其构造技术和使用安全管理工作处于较为落后的状态。致使事故的发生率较高。有关统计表明：在我国建筑施工系统每年所发生的伤亡事故中，约有 1／3 直接或间接地与架设工具及其使用的问题有关。尤其是在危险性较大的分部分项工程中，模板支架的重要性更为重要。
钢管扣件式模架体系有着节点构造合理、搭设效率高、组架形式灵活等诸多优势，但由于目前市场上的钢管扣件支架大多周转重复使用很多年，其构配件的物理性能已大幅折减，容易发生支架垮塌等工程事故。
        承插型盘扣式模架体系作为一种新型的产品形式，在承载能力、材料用量、搭设速度、安全性及外观方面优势明显，逐步取代钢管扣件式模架体系应是大势所趋。但因其生产成本高，租赁单价明显高于钢管扣件式，大规模的推广应用存在较大阻力。
        因此，本文通过对2种模架体系的结构特点、力学性能、施工性能和经济性能进行全面对比与分析，总结钢管扣件式支架存在的主要问题，并探讨盘扣式支架的推广应用前景。
        1工程概况

        上实中心项目坐落于上海市虹口区北外滩核心位置，西至丹徒路，南至东大名路，东至公平路，北至东长治路。地块相邻白金湾广场，位于金融及商业中心核心地段。本工程大致可以分为四部分，由1幢180米高的办公楼、音乐剧剧院、主题商业中心构成的裙房和聂耳旧居所组成。
        本工程上部办公塔楼结构采用了钢管混凝土外框架柱+钢筋混凝土核心筒的双重抗侧结构体系，除了剧院为框架剪力墙+钢结构，其余单体均为钢结构。其中办公楼和剧院除了一层层高为8m，其余楼层层高均未超过8m，且无超限梁板结构。地下室为框剪结构，顶板、地下一层、地下二层采用钢筋混凝土梁板式结构楼面；地下三层、地下四层楼面基本采用无梁楼盖，局部采用梁板式结构楼面。地下室每层层高均未超过8m，但地下一、二、三层均存有超限梁，地下四、五层均存有超限板。故本工程地下室及地上一层区域属于高大模板支撑体系体系。为了保证高大模板支撑体系工程的安全与稳定，同时确保现场施工优质、高效、安全的顺利进行，根据国家及地方现行有关规范标准、法规规定和现场实际情况，特编制专项方案并组织专家论证。
        2搭设形式
        现以本工程地下五层结构为例说明支撑体系的搭设形式。由于地下五层顶板既有无梁楼盖（板厚450，为超限板），又有梁板式结构楼面（板厚250，最大梁尺寸为600*1000，为超限梁），故在现场搭设施工过程中，为了最大限度实现操作简便和经济合理性，并通过技术安全核算，项目部决定无梁楼盖区域采用承插型盘扣式模架体系；梁板式结构楼面区域采用钢管扣件式模架体系。
        承插型盘扣式模架体系支撑采用Φ48×3.2承插型钢管排架，经验算，楼板排架立管纵横间600×600形式，水平杆竖向步距1500mm，局部排架顶层步矩比正常步矩少一个标准节；模板下搁栅采用45×90方木，平台板底方木间距控制在200mm之内，排架顶托内采用双根Φ48×3.2普通钢管；排架外侧及内部纵、横向设置由底至顶设置连续竖向斜撑；排架顶部、底部设置水平剪刀撑，排架中部按照规范要求进行剪刀撑设置，使排架具有较大刚度和变形约束的空间结构层，且须与立杆有效连接。
        钢管扣件式模架体系支撑采用Φ48×3.2钢管扣件，经验算，楼板排架立管纵横间距为800x800形式搭设，扫地杆距离地面200mm，水平杆竖向步距1500mm，顶部水平杆根据现场实际情况设置，保证最顶层悬臂高度不得大于500mm；底模下的次楞间距不大于300mm，梁宽600mm及以上的次楞方木间距不大于200mm；梁底模下搭设排架，根据设计荷载采用单立杆、双立杆及三立杆，采用脚手架钢管和扣件搭设，步距1.5m，大梁下的水平纵横杆均双向满设；对于超限梁，以及集中荷载在10kN/m以上（包含10 kN/m），在其底下沿宽度方向，放置两~三根立杆（即平行于长度方向两排），横向立杆间距不大于500㎜。其余小梁梁底放置一根立杆；模板下搁栅采用45×90方木，平台板底方木间距控制在200mm之内，排架顶托内采用双根Φ48×3.2普通钢管；排架搭设超过5m时，排架顶部、底部设置水平剪刀撑，排架中部按照规范要求进行竖向剪刀撑设置，使排架具有较大刚度和变形约束的空间结构层，且须与立杆有效连接。

承插型盘扣式模架体系搭设形式                    钢管扣件式模架体系搭设形式
        3对比分析
        根据工程案例，对两种支架体系进行了对比分析。具体如下所示：

        经过实施对比分析后，总结出相对于钢管扣件式模架体系，承插型盘扣式模架体系存在如下几项优点。
        安全性：在进行钢管扣件式模架体系施工过程中，由于普通钢管材料市场较杂乱，且大部分立杆为非标，壁厚严重不足，同时钢管采用油漆防腐工艺，耐久性较差，容易出现钢管锈蚀，对安全性有很大隐患。且在架体搭设过程中，由于灵活性强，导致质量较难控制，其中也会有一些人为因素，比如工人没有完全按照方案及规范要求搭设排架，间距没有按要求排布，扣件没有达到规范扭矩，导致节点稳定性较差，最终使得架体承载力受节点影响大，整体可靠性和稳定性降低。
        在进行承插型盘扣式模架体系施工过程中，由于搭设过程中工序规范，必须在首层双向扫地杆和立杆全部搭设完毕后，才可依次进行上部逐层搭设，从而避免了钢管扣件式模架搭设过程中工人为节省人工，不按方案施工导致扫地杆缺失的情况。且配件长度及连接盘间距等均为工厂批量定尺加工，使得架体间距均固定，故工人在施工过程中也避免了间距控制不力的情况，从而搭设完成后整个架体规范、整齐，质量较易控制，节点稳定性好，架体承载力受节点影响小，立杆构件可靠性及承载力好。同时钢管壁厚及材质定型化生产较规范，全部采用热浸镀锌工艺处理，使用寿命达15年以上，对于整个架体耐久性性和安全系数标准较高。
        文明性：钢管扣件式模架体系搭设的标准完全取决于工人自身素质，如果先前未按照方案及规范进行施工，后期再进行整改调整，将使得搭设完成后模架整体观感较差，杆件凌乱，且现场后到处散落多余的钢管及扣件。且由于钢管长短不一，在现场堆放时很难做到整齐划一，从而影响现场文明施工要求。
        由于承插型盘扣式模架体系主要部件均采用内外热镀锌防腐工艺处理，既提高了产品的使用寿命，同时搭设完成后又做到整体美观、漂亮，满足了施工现场文明标准化。架体杆件在搭设前、拆除完毕后，运输及倒运过程中均采用标准化打包形式，避免现场材料乱堆、乱放，既保证了现场文明施工，又避免了材料的丢失损坏。
        高效性：在进行钢管扣件式模架体系施工过程中，由于搭设过程比较繁琐，使得对工人的操作水平提出了比较高的要求，因为扣件节点的连接质量受扣件自身质量和工人操作的影响显著。且在运输钢管的同时还需要运输大批扣件材料，从而避免不了扣件丢失的情况。在搭设过程中，需要工人采用扣件专用扳手进行操作施工，耗时耗力。且施工存有高处作业，一方面工人要进行施工，而另一方面工人还要特别注意安全，这在一定程度上会分散施工的精力，因而远远达不到预期的施工效率。
        在进行承插型盘扣式模架体系施工过程中，由于立杆强度较高，通过核算，在保证可调托座内主梁材料强度的前提下，立杆间距较扣件式立杆间距可放大1/3 左右，材料用量大大减少，搭设用工也相应节省。且架体搭设方便，工人仅需采用锤子敲击即可完成搭拆，用工量及搭拆时间得以大大减少。由此可见，不仅满足了绿色施工节材节能，而且大大提高了施工效率。
        经济性：钢管扣件式模架体系，虽然材料整体租赁费低于承插型盘扣式钢管材料，但由于钢管扣件材料消耗多，周转过程损耗大，辅助配件使用多，且工效低，搭设和拆除需要的劳动力大，故在经济性上没有优势。
        承插型盘扣式模架体系，在材料上节约用钢量1/3以上。用钢量的降低，符合我国低碳经济、节能减排的政策导向，除了巨大的社会效益外，还为项目部大大降低了材料成本。且构件连接部分圆盘及插销分别与立杆和水平杆连接为一体，无零散配件，拆除后减少配件清理工作量，在文明施工有效得以保证的同时，配件损耗降低为零，大大节约损耗成本。且此体系工效为钢管扣件式的三倍多，故在相同面积范围内施工，大大节省了劳动力，从而节约了劳务成本。
        4总结
        现如今，承插型盘扣式模架体系在施工操作方面，架体简单、轻巧、容易操作，可以快速装拆，垂直度与水平度偏差控制良好，架体搭设完成后规范、整齐，整体稳定性强。在绿色施工和文明施工方面，节省材料及人工，规范环保，场地清爽整洁。但此体系也存在一些缺点。由于构配件均为定尺、定型化加工，所以搭设过程中存在不灵活情况。搭设前对方案编制要求较高，需提前对立杆排布图、立杆规格配型及梁底节点等进行细致深化。针对异形梁及梁底节点等复杂节点还是需要搭配少量普通钢管来进行解决。但这均不影响此模架体系技术作为建筑业“十大新技术”之一，该技术由于以上各方面的优势，其在建筑业支撑体系及操作架体方面的应用，将越来越广泛，从而具有广阔的推广应用前景。
参考文献：
［1］上实中心《高大模板施工论证方案》
［2］杨帆，熊明高，徐俊杰《承插型盘扣式钢管支架体系的应用与分析》1674-814X(2017)01-0054-03
［3］靳庆峨《承插型盘扣式钢管支架在危险性较大分部分项工程中的施工优势》
作者信息：卢仪，上海建工二建集团有限公司，项目经理，工程师职称，200080