碗扣式滿堂腳手架立桿穩定性計算

任永安

0 引言

伴隨著城市建設規模的不斷擴張,高樓大廈鱗次櫛比,施工技術也日新月異。碗扣式腳手架作為近年來比較流行的新型結構支撐體系,以其方便、快捷、經濟、實用等特點得到了廣泛的應用。然而令人痛惜的是,近年來建筑施工中頻頻發生腳手架因失穩而坍塌的安全事故,給人民群眾的生命和財產造成了巨大的損失。事實表明：腳手架立桿的穩定性是腳手架支撐體系穩定的關鍵。本文以山西省煤炭交易中心項目高度為5 m的碗扣式滿堂腳手架為例,對碗扣式支撐體系立桿的穩定性進行了驗算,無疑是一種有益的嘗試。

1 模板支架選型

根據本工程實際情況,結合我單位現有施工條件,經過綜合技術經濟比較,選擇碗扣式鋼管腳手架作為模板支架的搭設材料,進行相應的設計計算。以下計算只適用于厚度為120 mm板的支撐體系。對梁底支撐需另外單獨進行計算,本文不涉及。

1)基本搭設參數。模板支架高H=5 m,立桿步距h(上下水平桿軸線間的距離)取1.8 m,立桿縱距la取 1.2 m,橫距lb取1.2 m。立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點的自由長度a取0.3 m。整個支架的簡圖如圖1所示。

模板底部的方木,截面寬40 mm,高90 mm,布設間距250mm。

2)荷載取值說明。模板支架承受的荷載包括模板及支架自重、新澆混凝土板自重、鋼筋自重,以及施工人員及設備荷載、振搗混凝土時產生的荷載等。

2 立桿穩定性驗算

立桿計算簡圖見圖2。

2.1 立桿荷載

作用于模板支架的荷載包括靜荷載和活荷載。靜荷載標準值包括以下內容：

1)支架的自重：

2)模板的自重：

靜荷載標準值：

活荷載為施工荷載標準值與振搗混凝土時產生的荷載。活荷載標準值：

立桿的軸向壓力設計值計算公式：

2.2 立桿穩定性驗算

其中,φ為軸心受壓立桿的穩定系數,根據長細比λ按《規程》附錄C采用;A為立桿的截面面積,取 4.24×102mm2;KH為高度調整系數,建筑物層高超過4 m時,按《規程》5.3.4采用。

計算長度l0按下式計算的結果取大值：

其中,h為支架立桿的步距,取1.8 m;a為模板支架立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點的長度,取0.3 m;μ為模板支架等效計算長度系數,參照《規程》附表D-1,取1.539;k為計算長度附加系數,按《規程》附表 D-2取值為 1.163;故l0取3.222 m。

查《規程》附錄C得 φ=0.175;

立桿的受壓強度計算值σ=360.259 N/mm2,大于立桿的抗壓強度設計值f=205 N/mm2,滿足要求。

3 構造要求

按規范要求設置剪刀撐如下：

1)支架立桿應豎直設置,2 m高度的垂直允許偏差為15 mm。2)滿堂模板支架四邊與中間每隔四排支架立桿應設置一道縱向剪刀撐,由底到頂連續設置。3)由于本模板支架高于4 m,其兩端與中間每隔四排立桿從頂層開始向下每隔兩步設置一道水平剪刀撐。4)每道剪刀撐寬度不應小于四跨,且不應小于6 m,斜桿與地面的傾角宜在45°～60°之間。

4 特別說明

碗扣式模板支架目前尚無規范,本計算書參考扣件式規范的相關規定進行計算。據研究,碗扣式模板支架在有上碗扣且扣緊的情況下,其承載力可比扣件式提高15%左右,在計算中暫不做調整,但在搭設過程中要注意檢查,支模架的上碗扣不能缺失。

[1]JGJ 130-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[2]GB 50009-2001,建筑結構荷載規范[S].

[3]GB 50017-2003,鋼結構設計規范[S].

[4]周 妍.高層建筑扣件式鋼管腳手架施工的安全問題[J].山西建筑,2008,34(23)：164-165.

[5]JGJ 59-99,建筑施工安全檢查評分標準[S].

[6]JGJ 80-91,建筑施工高處作業安全技術規范[S].