插槽式鋼管支撐架應用及規(guī)范編制淺析

于海祥，吳姣，吳志鵬，馬飛，周雪梅

（1重慶建工第九建設有限公司，重慶400080；2重慶山川建設工程（集團）有限公司，重慶400030；3中建四局第三建筑工程有限公司，貴州遵義563000）

插槽式鋼管支撐架應用及規(guī)范編制淺析

于海祥1，吳姣2，吳志鵬3，馬飛2，周雪梅1

（1重慶建工第九建設有限公司，重慶400080；2重慶山川建設工程（集團）有限公司，重慶400030；3中建四局第三建筑工程有限公司，貴州遵義563000）

插槽式鋼管架體由于搭設快捷，安全度高，在房屋建筑混凝土工程施工中被廣泛用作模板支撐架，但必須有可靠的安全技術規(guī)范作為技術保證，該文在分析了插槽式鋼管模板支撐架的特點和優(yōu)劣性的基礎上，介紹了安全技術規(guī)范的編制背景、規(guī)范的編制原則，并詳細綜述了規(guī)范中的執(zhí)行要點，以期起到建筑施工領域對該類型架體的進一步認識，發(fā)揮其優(yōu)點的作用，并對規(guī)范要點進行解讀，促進規(guī)范的執(zhí)行準確度和執(zhí)行力度。

插槽式鋼管支模架；安全技術規(guī)范；結構設計；構造要求；安全管理

0 引言

插槽式鋼管模板支撐架是將鋼管與插頭、插座分別焊接成橫桿、立桿、頂桿，再由橫桿、立桿、頂桿類桿件及頂托通過楔形承銷鎖組裝形成拆裝快捷的腳手架，其用途主要為建筑施工混凝土模板支撐架。插槽式快速拆裝腳手架節(jié)點為楔形燕尾承銷鎖連接結構，節(jié)點抗扭轉剛度大、力學性能好、節(jié)點堅固、支架穩(wěn)定性好，桿件連接尺寸精度高、堅固耐用，具有安裝方便快捷、拆卸簡單、安全施工性好、重復使用率高的特點。其組架形式靈活，適用廣泛，可組成多種尺寸和載荷的模板支撐架。目前，該類架體在設計和施工中既無相關國家或行業(yè)的產品標準又無安全技術規(guī)范，隨著插槽式鋼管支架越來越廣泛用于民用、工業(yè)建筑的支模體系，其安全技術管理的重要性越來越凸顯。

1 架體特點

插槽式鋼管模板支撐架由于采用的是立桿插槽座與水平桿插頭的楔形燕尾直插式連接構造，由此決定了該架體的如下特點：

（1）安裝方便快捷、拆卸簡單。由于節(jié)點插槽座和插頭分別焊接在立桿和水平桿上（如圖1），實現(xiàn)了桿和配件的一體，不存在分離式配件。安裝過程中，僅需將水平桿通過桿端插頭楔入立桿插槽座，通過簡單的單次錘擊即可組裝成架體節(jié)點。

（2）由于不設置分離式配件，施工中無零散配件丟失，易保管，使用過程中損耗小，有利于控制費用成本，相比扣件式架體，能夠節(jié)約周轉材料30%。

（3）承插型節(jié)點牢固，立桿和水平桿節(jié)點抗扭轉剛度大，架體整體穩(wěn)定性強。

（4）插槽座和插頭的加工制作精度要求高，制作偏差容易導致節(jié)點燕尾形承插楔形連接要么楔入松動，要么插頭楔入插座深度過小，兩種情況下均造成節(jié)點松動，為架體穩(wěn)定性和牢固性留下安全隱患(圖1）。

圖1 插槽式節(jié)點構成

（5）架體桿件分為標準桿件和非標準桿件。其中標準桿件的立桿插槽座節(jié)點距符合0.6m的模數(shù)（圖2），便于不同型號立桿通過交錯布置后，避開架體立桿豎向接頭在同一斷面的受力缺陷；而目前大量使用的非標準桿件，其立桿底部不帶有連接套管，其桿件長度為2.5m、2.6m、2.8m等固定長度（圖3），使用過程中不能接長，架體豎向一根立桿到頂，架體僅具有1～2個步距，對于3m左右高度的支模樓層具有很高的搭設效率和施工安全性。

綜上，插槽式鋼管架體是一種能增強施工和使用安全度的快速裝拆式模板支撐架，值得大力推廣，但對產品本身提出了嚴格的加工精度要求，在使用過程中應不斷通過技術革新趨利避弊。

圖2 標準立桿圖

圖3 非標準立桿圖

2 規(guī)范編制背景

目前全國各地在插槽式鋼管模板支撐架的設計和使用方面，尚無國家或行業(yè)技術標準，2013年重慶市城鄉(xiāng)建設委員組織相關單位編寫了重慶市工程建設地方標準《建筑施工插槽式鋼管模板支撐架安全技術規(guī)范》DBJ50-184-2014，該標準從架體構配件材料要求及制作質量要求、架體結構布置、荷載計算、架體結構設計、構造要求、施工和驗收以及安全管理的方方面面對該類型架體進行了詳細的安全技術規(guī)定，對規(guī)范插槽式鋼管模板支撐架的設計和施工，確保架體安全起到了重要的作用。該規(guī)范的編制背景是，近幾年插槽架體系在重慶及其他地區(qū)的使用日漸普及，使用中無相關產品標準和技術規(guī)范，僅有各生產租賃廠家內部的產品標準，市場行為中存在構配件原材料粗制濫造、方案編制無依據(jù)，架體結構不合理、現(xiàn)場搭設混亂、缺乏相關驗收依據(jù)等。該技術標準的編制過程中，編制單位對目前該架體的使用情況進行了充分調研，結合現(xiàn)行相關的國家和行業(yè)標準，致力于糾正實際設計和施工中的不正確做法，編制的條文滿足目前通常的做法，同時推廣應用新技術，適度超前。

3 規(guī)范編制原則

為確保架體的使用安全，在調研和試驗、測試的前提下，本規(guī)范的編制遵循了下述原則。

3.1 與現(xiàn)行標準體系相協(xié)調

住房和城鄉(xiāng)建設部已先后發(fā)布了多部與腳手架和模板支撐架相關的安全技術規(guī)范，這些標準從不同的角度對不同類型的支模架做出了原材料、荷載、計算、構造、驗收和安全管理等方面的相關規(guī)定，如《混凝土結構工程施工規(guī)范》GB50666-2011[1]、《建筑施工模板安全技術規(guī)范》JGJ162-2008[2]、《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》JGJ130-2011[3]、《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》JGJ166[4]、《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規(guī)程》JGJ231-2010[5]等。本次規(guī)范的編寫的基本思路均傳承了上述標準的編寫風格，借鑒了各自的先進之處，并在其基礎上增添了較多便于現(xiàn)場執(zhí)行的表格。

3.2 為技術標準，兼有產品標準的作用

從編制先后順序而言，應該先出臺相關的產品標準，再制定與之相匹配的安全技術規(guī)范。前者負責對架體構配件出廠前的技術指標和檢驗方法做出明確規(guī)定，而后者重在對構配件進入施工現(xiàn)場后的抽樣復檢、設計、施工、安全管理做出相關技術規(guī)定。本次規(guī)范編寫之際，尚無插槽式鋼管構配件的國家或地方的產品標準，因此本規(guī)范單列章節(jié)對插槽式鋼管構配件的材料要求、力學性能、制作質量要求、抽樣檢驗規(guī)則進行了全面的規(guī)定，因此，本規(guī)范雖為安全技術規(guī)范，但兼具有產品標準的作用。

3.3 重在操作，給出了架體的結構布置原則

針對現(xiàn)場架體設置會受架體錯層、梁高不一致，梁軸線不正交等等復雜因素的制約，從而導致實際搭設的架體與規(guī)范規(guī)定的理論計算模型之間存在較大差異這一問題，本次規(guī)范編寫，專門設置了結構形式與總圖布置一章，對基礎不等高、梁板綜合布桿、梁下立桿加密等架體布置細節(jié)進行了詳盡的描述，具有較強的可操作性，有效避免了架體的雜亂設置。這些基本布置原則不僅適用于插槽式鋼管模板支撐架，同樣適用于其他桿件符合模數(shù)的架體結構設置。

3.4 配套表格齊全

為提高規(guī)范的可操作性，本規(guī)范嚴格規(guī)定進行分階段驗收與總體驗收，并提供相關的檢查與驗收表格；架體自重列表、計算長度列表、設計指標列表、驗收指標表格等附表齊全，便于設計和檢查驗收。

3.5 擴展性強

本規(guī)范稍作調整，即可用于其他架體，如輪盤式、插銷式等鋼管模板支架的安全技術規(guī)范。

圖4 單元框架示意圖

4 規(guī)范技術要點

4.1 主要構配件的材質及制作質量要求

本規(guī)范嚴格規(guī)定插槽節(jié)點的楔緊程度，確保節(jié)點剛度。插槽節(jié)點的楔緊程度是確保架體節(jié)點牢固，架體組裝后不散架、立桿和水平桿節(jié)點轉動剛度滿足計算要求的最重要的保障條件。為此，本規(guī)范從如下兩點對插槽節(jié)點的楔緊程度做出規(guī)定：（1）水平桿端楔形插頭內表面應與立桿插槽座凸緣外表面吻合，插銷連接應保證水平桿端楔形插頭錘擊楔入到位后具有一定的自鎖抗拔脫能力，抗拔力不得小于3.0kN；（2）水平桿端楔形插頭與立桿插槽座錘擊楔緊后，插頭插入插槽座的深度不應小于插槽座深度的3/4，且應設置便于目視檢查楔入深度的刻痕或顏色標記。本規(guī)范后續(xù)原材料和配件加工精度的規(guī)定也緊緊圍繞節(jié)點楔緊度做出相關硬性要求。

4.2 關于模數(shù)的規(guī)定

由于目前市場上普遍存在立桿插槽座節(jié)點不符合模數(shù)的桿件，本規(guī)范結合支模高度的需求，對桿件的模數(shù)做出了如下基本要求：（1）高度不超過6.0m的模板支撐架，可采用不符合模數(shù)的立桿。即：立桿允許接長一次充分考慮到目前市場上產品的過渡，也便于矮支模情況下的單一立桿到頂?shù)膶嶋H快速搭架要求；（2）高度超過6.0m的模板支撐架不得采用節(jié)點距不符合模數(shù)的立桿，以便錯開接頭在同一斷面。

4.3 給出了扣件式鋼管參與輔助搭設的基本條件

各種符合模數(shù)的架體用于肋梁樓蓋支模時，由于立桿節(jié)點模數(shù)的限制，不可避免地要輔以扣件式鋼管。本規(guī)范不回避關于不同類型鋼管混搭的問題，但僅允許最頂層的封頂水平桿可以輔助采用扣件式鋼管，并對扣件式封頂桿的使用條件做出了規(guī)定：（1）與扣件式封頂桿扣接的立桿軸向力設計值不應超過80kN；（2）扣件式封頂桿引起的偏心距不應超過55mm（此時計算中可不計入由此引起的立桿偏心彎矩）。

4.4 荷載標準值與效應組合

隨著最新《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012[6]、《混凝土結構工程施工規(guī)范》GB50666-2011的出臺，結構設計荷載的選取、標準值、效應組合公式都有不同程度的調整，本次規(guī)范編寫，保持與《混凝土結構工程施工規(guī)范》GB50666-2011中關于模板支架的荷載規(guī)定相一致，對傳統(tǒng)的腳手架安全技術規(guī)范中的荷載標準值做了調整，并對荷載效應組合公式進行了簡化：對所有永久荷載標準值的分項系數(shù)統(tǒng)一取為1.35，不再區(qū)分以永久荷載效應為主的組合以及以可變荷載效應為主的組合；關于組合系數(shù)，僅規(guī)定考慮組合風荷載時，可變荷載效應組合系數(shù)統(tǒng)一取為0.9，既保證整結構安全，又計算方便。

4.5 給出了風荷載作用下立桿軸力的計算

風荷載作用在架體上，不僅在立桿中產生彎矩，而且還會引起迎風面立桿軸力減小以及背風面立桿軸力增大，因此風荷載作用下立桿軸力的計算是一個不能回避的問題，本規(guī)范編寫中采用結構力學的方法，充分考慮剪力滯的影響，給出了風荷載作用下立桿軸力的計算公式，式中考慮了剪刀撐設置的影響。規(guī)范對架體傾覆驗算也采用了風荷載標準值與結構自重比值的表達方式。規(guī)范在某些構造方面要求較為嚴格，但同時針對采取的苛刻條件，給出了對應的補償條件：（1）要求架體與既有結構做可靠連接，限值架體高寬比，如果架體構造達到了這兩個條件其中之一時，可不進行架體抗傾覆演算；（2）當架體與既有結構做可靠連接后，可不考慮風荷載作用于支撐結構引起的立桿軸力和彎矩。

4.6 基于節(jié)點轉動剛度的空間結構計算模型

傳統(tǒng)的模板支撐架架體穩(wěn)定性計算公式均采用考慮單立桿失穩(wěn)的計算模型，基于立桿計算長度和單立桿歐拉壓桿失穩(wěn)理論進行架體的整體穩(wěn)定性驗算。這種簡化計算方法，雖通盤考慮了架體諸如立桿間距、水平桿步距、剪刀撐設置方式、架體高度等幾何參數(shù)，但是忽略了，架體失穩(wěn)是整體失穩(wěn)的結構概念[7]。本次規(guī)范的編制，借用了《建筑施工臨時支撐結構技術規(guī)范》JGJ300-2013[8]的計算方法：將結構的計算單元取為縱橫豎向的豎向剪刀撐分割的空間有支撐單元框架進行整體失穩(wěn)計算，單元框架是架體的基本計算單元，如圖4所示。

4.7 構造措施

架體構造是確保實際搭設的架體滿足計算模型和相關計算參數(shù)的重要保證。本規(guī)范的構造要點如下：（1）搭設高度不宜超過8m，超過8m時應另行專門設計；（2）強化了架體的連墻抱柱構造，規(guī)定連墻、柱件的設置豎向不宜超過2步連墻，水平縱橫向不宜查過8m，而且規(guī)定連墻、柱桿件距離架體節(jié)點距離不超過300mm；（3）對可調底座和托撐的外伸長度、螺桿插入深度、螺桿與鋼管間隙、掃地桿離地間距、底部立桿自由伸出長度等進行了嚴格的規(guī)定；（4）出了縱橫向設置連續(xù)豎向剪刀撐以及連續(xù)水平剪刀撐的跨度和距離，并給出了扣件式鋼管剪刀撐的扣接方法要求；（5）給出了架體高寬比超限時的補救措施；（6）嚴格規(guī)定了架體下部設置門洞時的轉換構造措施。

4.8 分階段驗收的規(guī)定

為確保架體各個施工階段的質量，本規(guī)范規(guī)定對架體從材料進場驗收、基礎施工完畢后的驗收、架體搭設過程的驗收、澆筑混凝土前的防護設施的驗收共四個階段的驗收，最后給出了架體投入使用前的總體檢查驗收的詳細規(guī)定，并給出了便于采用的簽字驗收表格。分階段驗收的規(guī)定便于在架體不同的施工階段及早發(fā)現(xiàn)問題，確保架體的搭設質量和使用安全。

5 結論

插槽式鋼管架體具有搭設快捷，安全度高，適合在房屋建筑混凝土工程施工中被廣泛用作模板支撐架，但必須通過嚴把原材料檢驗關、提高構配件加工精度才能確保架體的高承載力的優(yōu)點。為確保該類型架體的安全應用，但必須有可靠的安全技術規(guī)范作為技術保證。目前，重慶市工程建設地方標準《建筑施工插槽式鋼管模板支撐架安全技術規(guī)范》DBJ50-184-2014的出臺從插槽式鋼管模板支撐架應用的各管環(huán)節(jié)做了全面的技術規(guī)定，本文在分析了插槽式鋼管模板支撐架的特點和優(yōu)劣性的基礎上，介紹了安全技術規(guī)范的編制背景、規(guī)范的編制原則，并詳細綜述了規(guī)范中的執(zhí)行要點，以期起到建筑施工領域對該類型架體的進一步認識，發(fā)揮其優(yōu)點的作用，并對規(guī)范要點進行解讀，促進規(guī)范的執(zhí)行力度和準確度。

[1]中國建筑科學研究院.混凝土結構工程施工規(guī)范GB50666-2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011

[2]建筑施工模板安全技術規(guī)范JGJ 162-2008[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規(guī)范JGJ166-2008[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[4]建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范JGJ130-2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[5]建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規(guī)范JGJ231-2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[6]建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012

[7]周雪梅，于海祥.滿堂式鋼管模板支撐架結構計算模型綜述.重慶建筑，2014，2（124）:36-39.

[8]建筑施工臨時支撐結構技術規(guī)程JGJ300-2013[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

責任編輯：孫蘇

On Specification Compilation and Application of Slot Steel Tubular FullFormwork Support

Due to quick erection and high safety in building concrete construction，slotsteel tube scaffolding has been widely used as formwork support. Buttechnicalcode forsafety is a must.Based on the analysis on the advantages and disadvantages ofthis type of scaffolding，the compilation background and principles of this code are introduced.And the key execution points in the code are also reviewed in detailso as to make the construction field have further understanding ofthis type ofscaffolding and help engineers study this code to facilitate its implementation with accuracy and enforcement.

slotsteeltubular fullformwork support；technicalcode forsafety；structure design；requirements of details；safety management

TU711

A

1671-9107（2014）10-0030-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.10.030

2014-09-03

于海祥（1980-）,男，山東昌樂人，博士，教授級高級工程師，主要從事結構工程、工程力學和施工技術研究。