高大模板盘扣式支撑体系受力性能试验研究
王文龙
中建八局第四建设有限公司 山东青岛 266100
摘要：随着经济和科技的快速发展，建设部发布的房屋市政工程生产安全事故情况通报显示，且在各类生产安全事故中占较大比重。扣件式钢管作为模板支撑架，因装拆方便灵活、承载力高、周转成本低及适应性强等特点，在工程中得到了广泛的应用。但也正因为安拆方便灵活，在工程实际使用中因工人未按施工方案搭设、或搭设时扣件螺栓拧紧力矩未达到规范要求以及为贪图便利提前拆除扫地杆等原因，扣件式钢管模板支撑架造成事故的概率更大。高大模板支撑体系属超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，在施工过程中若发生安全事故易导致人员群死群伤或造成重大经济损失，因此研究高大模板扣件式钢管支撑体系的安全性具有重要意义。
关键词：高大模板支撑；扣件式钢管；足尺试验；数值模拟
引言
在建筑施工中扣件式钢管高大模板支撑体系属于重点内容，在应用上十分广泛，并保障着建筑物的整体安全。但是，由于当下模板支撑体系设计与施工经验尚未成熟，导致安全事故频频发生。为了保障大家的生命安全以及财产安全，就需要重视模板支架的整体承载能力，从而了解到影响其可靠性与稳定性的原因，进而保障高大模板支撑体系的安全性，让建筑行业获得更好的发展，推动我国经济建设的速度。
1试验方案
试验用支撑体系采用盘扣式脚手架，主要由立杆、水平杆、斜杆、可调顶托和底座组成。架体为两步单跨形式，每步架高度为1500mm，立杆自顶层、底层水平杆各外伸200mm，架体可调顶托和底座最大可外伸长度分别为100mm、140mm。立杆为Q345A碳素结构钢镀锌钢管，管壁厚3.2mm。水平杆采用Q235B镀锌钢管，管壁厚2.5mm。盘扣式模板支撑体系受力性能，主要受到管径、斜杆规格和立杆间距等参数影响。采用控制变量法，对管径、斜杆规格及立杆间距单一参数改变下，支撑体系的极限承载力和最大位移情况进行检测。其中斜杆规格1200mm×1500mm中，1200mm是指斜杆与水平杆、立杆组成的三角形中水平杆长度，1500mm是指立杆高度。
2构件式钢管高大模板支撑体系施工技术
2.1斜杆规格变化影响分析
斜杆在盘扣式支撑体系里主要起到提高支撑体系刚度的作用，取立杆管径为60mm，以斜杆规格作为变量，对比TS-3和TS-4两组试验架体在斜杆规格变化情况下支撑体系极限承载力和最大位移的影响。在立杆管径取60mm，间距取1200mm的条件下，斜杆分别采用1200mm×1500mm和1200mm×1200mm两种规格。随着斜杆高宽比的增加，支撑体系极限承载力增加明显，TS-3架体较TS-4架体极限承载力增加了17.00%；最大位移与斜杆高宽比成反比关系，最大位移减小了14.75%。斜杆在支撑体系中起增加刚度的作用，高宽比越大，斜杆距立杆顶部连接盘越近，支撑体系的整体刚度得到明显提升，使得盘扣式支撑体系的极限承载力得到有效提高，立杆位移明显减小。因此，高大模板盘扣式支撑体系安装时，应尽量采用较大高宽比斜杆，使斜杆顶端与立杆顶部连接盘直接固定，从而增加支撑体系整体稳定性和刚度。
2.2科学处理地基
在进行地基处理作业时，需要在地基基础两侧向下挖1.5m，并每隔着30cm放入3根直径最小为70cm的木桩，从而增强地基的承载力。
当完成了打桩之后，就来到了浇筑环节，混凝土的强度需要达到1.2MPa以上，并在上面砌好高度为2m、厚度为1.5m的石墙，并在上面浇筑约40cm厚的毛石混凝土，以此提升挡土墙的侧向承载能力。对于施工现场地面需要摊平并按实，回填2m的厚土夹石，密实度最好超过93％以上，让支撑结构更加稳定。
2.3施工工艺要点
①在进行首层搭设时需注意以下问题：第一，严格按照定位线放置各个位置上的跳板，以保证平整度。木跳板应该平整，无弯翘，无开裂。第二，搭设时，应按照先立杆，再横杆，最后斜杆的顺序进行，形成基本的架体单元，然后通过这种方式扩展搭设到整个满堂支架系统。第三，立杆应采用竖向连接套管连接，相邻竖向连接套筒的接头位置应在同一水平高度上偏移，当支架体系高度小于8m时，偏移高度不应小于75mm，当支架体系高度大于8m时，偏移高度不应小于500mm。②主次龙骨是支架体系中的重要组成部分，因此，在实际施工中需要加强对龙骨部分搭设的质量检查，需要注意以下问题：第一，次龙骨的放置应该均匀搭设在主龙骨上，主龙骨间距与立杆间距保持动态联系，底部模板要平稳地搁置在次龙骨上。第二，主龙骨一般放置于可调托座的正中部分，为了保证施加荷载时主次龙骨的稳定性，不发生位移，因此，主龙骨搭设完成后需用木楔子将其卡紧，保证主次龙骨在施加荷载后的整体稳定性，防止出现主龙骨偏心现象的出现。第三，次龙骨的接头需相互错开，次龙骨的搭接长度应该不小于主龙骨间距的2倍，以保证底部模板体系的稳定性。③逐层搭设过程中，除了需要及时架设剪刀撑外，还要及时进行连墙件的施工以增加满堂支架的整体稳定性，连墙件的施工需要考虑以下几点：第一，连墙件采用可承受拉压荷载的刚性杆件，连墙件与支架体系必须保持垂直，同层的连墙构件必须在同一平面内，与主体结构外侧面距离不宜大于300mm，本工程连墙件采用与既有墩柱抱柱连接，按每个步距设置一道连墙件，从底部一直设置到顶部，增加架体整体性。第二，连墙件设置应在水平杆的盘扣节点旁，连接点与盘扣节点距离不应超过300mm，当采用钢管扣件作连墙件时，连墙件应采用直角扣件与立杆连接。
2.4扣件式高大模板支撑管理措施
（1）高大模板支撑架破坏荷载的足尺试验实测结果、有限元模拟结果及现行规范考虑安全系数的手算结果较为接近，采用规范和有限元模拟方法计算高大模板支架破坏荷载是可靠且安全的；（2）文中高大模板支撑模型拆除扫地杆后架体的破坏荷载下降约10%，考虑模型采用加强型剪刀撑，同时未考虑立杆倾斜、混凝土浇捣引起的荷载偏心等因素对架体局部稳定的影响，实际各类架体的破坏荷载下降幅度更大；（3）螺栓拧紧力矩由34．1N·m降为20N·m后文中架体模型的破坏荷载下降约12%，考虑项目现场拧紧扭力矩普遍无法达到40N·m，福建省建设工程质量安全动态监管办法在该项隐患记分上可适当放宽。综上按现行规范设计及施工的模板支架具有较好的安全储备，但施工现场各参建单位、监督部门仍应严格对相关违规行为进行检查，消除安全隐患。本次试验未能加载到架体破坏，同时偏心加载、初始缺陷、扫地杆拆除等因素未在试验中考虑，这些都将是下一步试验研究的重点。
结语
扣件式钢管脚手架搭设作为施工技术分析，通过工程实际案例并结合作者施工经验，阐述了其在高大模板支撑系统中的具体应用及技术分析，提出了必要的施工质量控制措施，为项目的顺利开展奠定了坚实的基础。当立杆间距变大时，水平杆、斜杆长度增加，使得水平杆和斜杆对立杆的整体约束变。这些均导致支撑体系整体刚度下降。因此在盘扣式支撑体系设计时，应选择合理的立杆间距，以提高整体稳定性和刚度。
参考文献：
［1］中国建筑科学研究院．混凝土结构工程施工规范：GB50666－2020［S］．北京：中国建筑工业出版社，2012．
［2］中华人民共和国住房和城乡建设部．住房城乡建设部办公厅关于实施《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》有关问题的通知（建办质［2018］31号）［Z］．2018．