支架穩定性探討

劉林林,張英杰,張新周

摘要 我國每年都會因支架垮塌出現多起惡性事件，為了保證支架的穩定，本文主要就滿堂支架的穩定性進行了探討，從局部穩定到整體穩定，從穩定的基本條件到整個技術要求，進行了詳細的闡述，最后還對怎樣在施工中控制好滿堂支架的穩定做了概括說明。

關鍵詞 支架；穩定；探討

中圖分類號TU731 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0034-02

1 支架的類型

支架從材質上分有木支架和鋼支架。木支架一般用于農村建房的腳手架或外墻支架，為安全起見，建設部已明令禁止采用木支架。公路、鐵路橋梁現澆用木支架很少，只有在梁體采用兩次澆注時用來支撐頂板，但高度一般不超過2.0m，剛度要經過認真檢算。鋼支架從尺寸和外形上大致分為5種：一是門型支架；二是鋼管扣件支架；三是碗扣支架；四是型鋼支架；五是組合支架。

1）門形支架：桿件斷面尺寸較小，安裝拆除方便。一般用于地基平整，橋跨在10m左右及橋下凈空3.0m以下的小橋涵施工；

2）鋼管扣件支架：安裝拆卸方便，缺點是桿件接頭不宜對中，扣件易松動。該支架體系一般用于地基平整、橋跨在20m左右，橋下凈空在10m以下；

3）碗扣支架：這是目前房建和橋梁施工中普遍采用的一種支架形式。該支架的優點是安裝拆卸方便，桿件接頭牢靠，易于對中，有利于力的傳遞。缺點是整個體系接頭多，同一斷面接頭不易錯開。該支架體系一般用于地基平整，橋跨在40m左右，支架高度可達20m以上；

4）型鋼支架：該支架體系的立柱采用空心鋼管或現澆混凝土的實心鋼管，鋼管直徑視承載力的大小確定，一般的圓柱在30cm~1.0m以上不等。立柱上面采用工字鋼或槽鋼作縱、橫梁形成體系；

5）組合支架：一般是型鋼支架和碗扣式支架或鋼管扣件所組成的支架體系。適用于大跨度、高凈空及梁下通行的要求，該體系剛度大，整體穩定性好，是公路、鐵路橋梁施工比較安全的輔助設施。

2 支架穩定的基本條件

支架穩定包括系統總體穩定和各桿件的局部穩定。單根桿件受壓失去穩定而喪失承載能力，目前學術界采用壓桿穩定的理論是歐拉公式。公式強調細長的彈性直桿在中心壓力的作用下，當外力不大于歐拉臨界力，桿件一直保持直線的穩定狀態。當外力等于歐拉臨界力時，壓桿可能有兩種平衡狀態；桿件是直線的狀態及桿軸的微彎的狀態，當外力再增很少，桿件會產生很大的變形，從而喪失承載能力。因此，通常將歐拉臨界力作為壓桿的最大承載力。結合實際施工中搭設的各種支架，單根桿件與歐拉試驗有很大區別：一是桿件在豎向和橫向都存在約束，自由長度不易確定，通常用步高加二倍頂托高度來代替，與支架搭設的高度沒有關系，這種計算模式與歐拉公式是明顯的不相符；二是桿件不是理想的直，壁厚受銹蝕、損傷成為變截面；截面的回轉半徑也只能是個大約值；因此利用歐拉公式檢算單根桿件的穩定也只能是個參考值。實際應用時要隨著支架的增高、接頭的增多而適當折減穩定許可值。

3 支架搭設的技術要求

支架基礎常規處理辦法，先是平整壓實，上面鋪設一層20cm左右的3：7灰土或水泥石粉渣作基層，面層是低標號的混凝土。整個基礎要平整，高出周邊地坪10cm~20cm，必要時四周配有排水溝，保證在大水情況下基礎面不存水。地基處理完成后要進行地基承載力檢測，合格后再進行下道工序。要留門洞或地表是坡面要做地基梁來承擔立柱受力，不能把鋼管拄立在坡面上，防止滑移。考慮到地基不均勻沉降將危機支架安全，因此要強調在施工過程中經常對支架下沉進行跟蹤檢測。

為了使支架體系根部穩定，每根立柱下面設置底座或墊板。四周邊立柱用掃地桿連接，縱向掃地桿應用直角扣件固定在底座上皮不大于20cm處的立桿上。橫向掃地桿亦應采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。最下端立桿的接頭應錯開，不易在同一斷面上。根據習慣做法，立桿的縱距和橫距控制在0.3m~1.2m范圍，步高不大于1.2m。腹板下面立桿橫距適當加密在0.3m~0.6m，步高0.6m，頂托的高度控制在0.3m以下。支架搭設前應認真檢查選用的桿件，必須有廠家提供的合格證、檢測報告，必要時施工單位進行抽檢，合格后方能使用。對于彎曲、銹蝕、破損的嚴禁使用，同時也嚴禁外徑45mm與51mm鋼管混合使用。

剪刀撐和斜撐是保證受力斷面形成閉合三角形受力體系，沒有剪刀撐和斜撐，整個體系的三維空間都是四邊形，屬不穩定結構體系。嚴格定義上講，使每個四邊形都變成三角形是理想的受力體系。但考慮到搭設困難和實際受力需要在幾個主要斷面加剪刀撐即可，一般高度在10m以上的支架縱向要加四道，兩個側面各一道，腹板梁下面各一道；橫向一般不少于3道，兩側一道，中間一道，若跨度大于20m，可考慮每隔10m左右一道；水平剪刀撐是不可缺少安全措施，高度在20m左右的支架一般要加三道，上下頂面和中間截面各一道。剪刀撐的斜桿接長，宜采用搭接，搭接長度應符合鋼管支架的安全規范。剪刀撐與地面的傾角易為45°~60°之間，大跨度支架的剪刀撐同一平面內應多道設置，首尾相接，覆蓋整個斷面。

大跨度的連續梁在支架搭設時應注意使支架和中間墩柱連在一起。連接的辦法，從下到上，每隔二、三個步高，在墩四周用鋼管把墩柱箍緊，再與支架扣緊，使墩柱與支架形成共同受力體系。

支架高度超過20m以上，還要采用支架加寬的辦法，使支架體系的重心降低，加寬的界面可做成臺階狀，幾級臺階視支架的高度確定，原則上支架多高，支架就做多寬。梁底以外臺階寬度可做成2m~3m，第一級臺階高度可作為支架高度的1/3，第二級作總高度的2/3。

高支架為了防止被大風吹跨，縱向兩側還要對稱拉攬風繩，攬風繩的布設視支架的高度而定。一般設在支架的跨中部位，支架過高，可考慮從一個錨固點發出二根攬風繩，一根系在最高處，一根系在重心處。

4 在支架施工中的監控重點

1）支架搭設前要認真審核搭設方案是否符合體系穩定的技術條件；

2）認真組織檢查桿件，嚴禁使用彎曲變形、銹蝕嚴重、損傷的桿件；

3）對地基的處理過程要全程跟蹤監控，符合承載力要求和防排水要求。

搭設過程要監控搭設程序，立桿、水平桿、剪刀撐、掃地桿、斜撐連接牢固，縱距、橫距、步高、接頭等符合規范要求。搭設完成后要組織工程技術人員進行驗收。不符合要求指令及時整改。支架搭設完成要進行預壓處理，預壓要求按方案分級加載，對稱加載，另外加載過程要進行監控測量，注意支架變形，和基礎變形，在澆注混凝土過程中也要派測量人員進行檢測，保證支架至始至終處于穩定狀態，符合現澆梁的技術要求。

參考文獻

[1]建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范，2002.