腳手架結構承載能力穩定性分析

摘要：腳手架結構在工程中的作用越來越大，其承載能力穩定性直接關系到施工人員的安全，因此防止失穩破壞是保證腳手架結構安全工作的重要要求。本文首先簡單介紹腳手架的使用和發展現狀，并簡要闡述腳手架結構承載能力穩定性的重要性，然后詳細分析影響腳手架承載能力穩定性的因素，分析加強其承載能力穩定性的措施，最后進行總結分析。

關鍵詞：腳手架 結構承載能力 穩定性分析

1 概述

隨著國民經濟的不斷發展，建筑業逐漸成為我國的支柱產業之一，工程建設的規模和數量越來越大、越來越多，對工程的質量要求也越來越高，在這種大環境的驅使下，施工技術在不斷地發展和創新。腳手架是施工的重要工具，形式多樣，包括碗扣式鋼管腳手架、扣件式鋼管腳手架、門式鋼管腳手架、橋式腳手架、竹木腳手架和塔式腳手架等十多種。腳手架應用技術不斷深入和發展，形式也隨著發展而不斷增加，增加了選擇的余地，更適應了施工技術發展多變的需要，在提供方便的同時創造更高的經濟效益。但是，腳手架在工程中的作用是臨時的，作為臨時結構，其本身的強度和穩定要求往往不受重視，特別是承載能力穩定性，在設計時可能會考慮不周，造成穩定能力不足而導致腳手架失穩倒塌的傷亡事故。

2 腳手架結構承載能力穩定性的重要性

腳手架結構承載能力穩定性的重要性分析，可以從反面后果來分析，即如果其承載能力穩定性不足，會造成嚴重的后果和極大的損失，從而可以看出足夠的承載能力穩定性的重要性。20世紀90年代以來，腳手架、模板等臨時結構設施倒塌的事故時有發生，甚至造成重大事故，給國家和人民的生命財產安全造成了極大的傷害。舉例來說，2010年1月12日，安徽蕪湖某建設工地在混凝土澆筑過程中發生腳手架倒塌事故，造成8人死亡，同日，貴州福泉市也發生了類似事故，造成8人死亡，2人受傷。可見，腳手架結構承載能力穩定性至關重要，如何防止腳手架失穩倒塌釀成慘劇，是施工企業高度重視的問題之一。我國建設部早在1993年就發布了“關于防止建筑施工模板倒塌事故的通知”，其中，就對防止腳手架倒塌事故提出了要求，并給與承包商、施工企業以一定的壓力，以引起他們對該類事故的足夠重視，進而采取相應的措施。綜上分析可知，腳手架結構承載能力穩定性的重要性體現在安全和經濟上，眾所周知，安全是工程的第一重要原則，而經濟是一個國家的命脈，作為關乎國民經濟的建設項目的支柱工程，腳手架的質量也成為影響國民經濟的重要因素。

3 影響腳手架承載能力穩定性的因素

3.1 構架尺寸 腳手架結構的穩定承載能力，也就是驗算腳手架整體或單肢立桿穩定性的設計抗力值Rd，其表達式為Rd=■，其中A——立桿的截面面積，也是構架尺寸的一部分。由抗力公式可見，隨著截面積的增大，設計抗力值也會增大，從而腳手架的抗失穩能力增大。此外，腳手架整體結構的形式、連接桿件的長度等都是影響其承載能力穩定性的重要因素。

3.2 整體剛度 腳手架的整體剛度是保證結構整體穩定性的重要參數，而實驗表明，單根立桿的穩定承載能力要比整體的穩定承載能力大，所以具體反映在計算公式上時表現為整體穩定系數，該系數可以確切地反映腳手架整體穩定的概念，并使得用單根軸心受壓桿件計算腳手架整體穩定性的方法依然符合實際。根據穩定性抗力設計值可知，整體剛度越大，越有利于承載能力穩定性的提高。

3.3 節點連接 腳手架節點連接的松緊程度，是影響其抗失穩能力的重要因素，節點的連接越緊，腳手架的壓桿類型與兩端固定的連接形式越接近，可以大大降低腳手架的立桿計算長度，從而提高腳手架的承載能力穩定性。實驗表明，主節點處擰緊力矩50N.m比30N.m的臨界承載力要提高20%。可見，節點連接對整體結構的抗失穩能力影響重大，但是需要注意的是，節點擰緊力不能過大，要根據結構材料的承載能力綜合考慮。

3.4 連墻點和連墻件 腳手架連墻點的設置數量及連墻件的剛度，都是影響腳手架穩定性的因素。連墻點的數目越多，與工程結構的連接強度越大，從而可以增大抗穩能力，但是過多的連墻點會造成施工的復雜性，因此需要綜合考慮分析，確定合理的連墻點數。連墻件一般設置為兩步三跨或者三步三跨，若擴大連墻件的豎向間距，可能導致腳手架的臨界承載力大大減少，因為在增大腳手架步距的同時也增大了立桿的計算長度。實驗表明，當連墻件的豎向距離從3.6m增大到7.2m時，腳手架的臨界荷載下降33.83%。

3.5 橫桿和立桿截面積 腳手架的橫桿和立桿截面積是否一致也是影響結構穩定性的一個因素，一般情況下腳手架橫向尺寸比縱向尺寸小得多，對一面墻的腳手架可以視為一塊格構式平板，它在垂直于主體結構表面的剛度遠小于其縱向剛度，因而腳手架必須依靠與建筑物的可靠連接才能承受其自重、施工荷載與風荷載的作用。橫桿和立桿的截面積都是屬于構建尺寸的范疇，一般較大的尺寸都會對增大抗失穩能力起到作用，但是兩者的比例也是影響結構的因素，有時采用合適的比例可以起到節省材料同時增大強度的雙效作用。

3.6 掃地桿的設置 掃地桿是腳手架工程的一部分，是貼近地面、連接立桿根部的水平桿。縱向掃地桿：沿腳手架縱向設置的掃地桿；橫向掃地桿：沿腳手架橫向設置的掃地桿；橫向掃地桿在縱向掃地桿的下面，承受縱向掃地桿傳來的力，通過橫向掃地桿傳給力桿至基礎。掃地桿的作用是在腳手架中對立桿起到約束作用，從而起到降低立桿計算長度，增大抗穩承載力。一般掃地桿設置在離腳手架立桿基礎上20cm處，且規范對掃地桿的布置有著嚴格的要求。

4 加強腳手架承載能力穩定性的措施

4.1 設計方案審批及施工過程的控制 腳手架的搭設施工必須由專業施工隊伍承擔，施工人員必須持有建筑登高架設特種作用上崗證。在選擇設置方案時，要針對工程平面布置、立面造型的特點，確定腳手架的類別、架體的形式和尺寸、基礎支承的方案、拉結和附墻的措施。在升降腳手架施工方面的設計，要嚴格控制有關標準，因為高層作業的危險系數比普通樓層的腳手架更高。

4.2 加強腳手架的檢查及安全管理控制 加強腳手架工程的檢查驗收及安全管理工作，是關系到后期使用安全的一個重要環節。在腳手架的施工過程中和施工后要定期對架體進行檢查，發現質量問題，立即更換。多數的腳手架事故是因為沒有做到定期檢查，導致事故的隱患得不到消除，從而造成事故的發生。加強建筑施工現場腳手架鋼管扣件的質量安全控制，主要是在采購和生產的源頭上、在回收發放過程中、在維修和報廢方面、在施工設計方案審批以及現場安全檢查管理等五個方面嚴格把關，堅持對鋼管扣件的管理和施工以程序化、制度化進行。

4.3 建立腳手架質量監控機構 腳手架的質量是保證足夠抗穩能力的基礎，因此，建立一個有效的腳手架質量監控機構，不僅對腳手架的質量控制起到重要作用，而且是保證腳手架質量達標不可缺少的措施。建筑業管理局安監站是負責主管腳手架安全工作的主要部門，另外，技術監督局又同時在負責腳手架及扣件的質量，這樣很容易造成分工不分明的弊端，導致兩個部門管一件事情，反而起不到好的效果。

我國在建立質量監控部門時，可以借鑒一下國外的管理模式，使該部門具有三項權利：一是產品質量認證，只有檢測產品合格者才能發質量認證書，不合格的要嚴格整頓；二是產品安全認可，對產品除質量認證外，還需要通過安全認可，也就是由建設工業會發給安全認可證書的產品才能在施工中使用；三是產品標準制定和實施，各種模板、腳手架產品標準均由工業會負責組織制定和實施，每年還組織標準培訓班或各種研討會。

5 總結

綜上所述，我國腳手架在承載能力穩定性方面還是存在問題，因為失穩造成的腳手架倒塌事故還是會時有發生，因此從多方面都需要進一步努力，采取適當的措施以防患于未然。

根據我國腳手架的發展現狀，結合國外的先進經驗分析可知，我國的腳手架行業的發展方向如下：①提升腳手架的安全性，在進行腳手架搭設時，周圍要設安全欄桿和網欄，腳手板接頭之間不能留縫隙；②發展腳手架的形式多樣化，不同類型的工程，可以根據實際情況選擇合適的腳手架，往往會起到事半功倍的效果；③實現腳手架的輕型化，這可以減輕建筑工人的勞動強度，腳手架的設計要趨向輕型化，裝卸方便、外表美觀，要不斷開發新產品；④提升腳手架的環保要求，主要表現在對廢舊腳手架的處理方式上。

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