榫卯式鋼管腳手架

(后勤工程學院土木工程系 重慶 401331)

榫卯式鋼管腳手架

李洋洋

(后勤工程學院土木工程系重慶401331)

榫卯連接是木結構中常用的一種連接方式，將其應用于腳手架則形成一種新型的榫卯式鋼管腳手架。本文對榫卯式鋼管腳手架的結構、基本構造和其他鋼管腳手架的對比進行了簡單介紹，得出結論榫卯式鋼管腳手架具有一定的應用價值和前景，可以進行深入研究和推廣。

隨著國家經濟的高速發展和土地資源的日益緊缺，高層建筑越來越受到人們的青睞，鋼管支撐架憑借著良好的性能稱為高層建筑施工中重要的支撐體系。但是近年來各類鋼管支撐架坍塌事故的發生，引起了人們對新型鋼管支撐架結構研究的重視。

腳手架作為重要的臨時支撐結構，在我國建筑領域具有廣大應用市場。自20世紀60年代以來我國首次使用腳手架以來，各式各樣的腳手架被研究和開發出來。目前國內常見的腳手架一般為鋼管式腳手架，按節點特性劃分可以分為扣件式腳手架和承插式腳手架。扣件式腳手架由于其制作簡單和通用性強的特點，在我國建筑施工領域應用十分廣泛，約占腳手架使用總量的一半以上。但是扣件式腳手架結構不穩定，安全性較差，對于高層建筑施工適用性不強。榫卯是一種木結構中廣泛應用的連接方式，將榫卯結構應用到鋼管腳手架，得到一種新型的施工支撐架體系-榫卯式鋼管腳手架,目前對于榫卯式鋼管腳手架的研究較少。

榫卯式;鋼管腳

一、榫卯結構

榫卯為榫頭卯眼的簡稱，是一種傳統木工中接合兩個或多個構件的方式[1]。其中構件中的凸出部分稱為榫(榫頭，也稱作筍頭)，凹入部分則稱為卯(卯眼，也稱作卯口、榫眼等)。各個構件之間的結點以榫卯相吻合，構成富有彈性的框架。榫卯是極為精巧的發明，這種構件連接方式，使得中國傳統的木結構成為超越了當代建筑排架、框架或者剛架的特殊柔性結構體，不但可以承受較大的荷載，而且允許產生一定的變形，在地震荷載下通過變形抵消一定的地震能量，減小結構的地震響應。榫卯結構廣泛用于建筑，同時也廣泛用于家具，體現出家具與建筑的密切關系[2]。榫卯結構應用于房屋建筑后，雖然每個構件都比較單薄，但是它整體上卻能承受巨大的壓力。這種結構不在于個體的強大，而是互相結合，互相支撐，這種結構成了后代建筑和中式家具的基本模式。973年，距離寧波市區約20公里的余姚市河姆渡鎮發現了距今六、七千年的新石器文化遺址，人們稱之河姆渡遺址，在遺址人們發現了大量榫卯結構的木質構件。

這些榫卯結構主要應用在河姆渡干欄式的房屋的建造上，有凸型方榫、圓榫、雙層凸榫、燕尾榫以及企口榫等。

榫卯結構按構合作用來歸類，大致可分為三大類型[3]：一類主要是作面與面的接合，也可以是兩條邊的拼合，還可以是面與邊的交接構合。如“槽口榫”、“企口榫”、“燕尾榫”、“穿帶榫”、“扎榫”等。另一類是作為“點”的結構方法。主要用于作橫豎材丁字結合，成角結合，交叉結合，以及直材和弧形材的伸延接合。如“格肩榫”、“雙榫”、“雙夾榫”、“勾掛榫”、“鍥釘榫”、“半榫”、“通榫”等等。還有一類是將三個構件組合一起并相互連結的構造方法，這種方法除運用以上的一些榫卯聯合結構外，都是一些更為復雜和特殊的做法。如常見的有“托角榫”、“長短榫”、“抱肩榫”、“粽角榫”等。

穿斗式，漢時成熟，中國南方各省多用。沿進深方向布柱，柱比較密，而柱徑略小，不用梁，用“穿”貫于柱間，上可立短柱，柱頂直接承檁。優點是用料較小，山面抗風性能好；缺點是室內柱密而空間不夠開闊。

抬梁式，春秋時成熟，中國北方各省多用。沿進深方向布置石礎，礎上立柱，柱上架梁，梁上立瓜柱，架短梁，最上是脊瓜柱，構成一屋架；在屋架之間用橫向的枋聯系柱頂，梁頭與瓜柱頂做橫向的檁，檁上承受椽子和屋面，使屋架完全連成一個整體優點是室內少柱或無柱，可獲得較大的空間；缺點是梁柱等用材較大，消耗木材較多。

井干式，將圓木或半圓木兩端開凹榫，組合成矩形的木框，層層相疊作為墻壁——實際是木承重結構墻。它耗材量大，建筑面闊和進深受木材長度限制，外觀厚重，應用不廣。

二、榫卯式鋼管腳手架的基本構造

榫卯結構通常指在兩構件上采用一種凹凸處理的結合方式，凸出部分叫榫(或榫頭);凹進部分稱卯(或卯眼、卯槽)。榫卯式連接快拆腳手架的原理是利用橫桿端頭的卯槽(上小下大，外窄里寬)，直接卡在立桿上的榫頭(上小下大，外寬里窄)上，安裝時必須將橫桿從上往下裝，拆除時必須將橫桿從下往上頂，榫卯結構圖如圖1所示。

圖1 榫卯結構圖

榫卯式連接快拆腳手架具有快裝快拆早拆、操作安全方便、簡易的特點，榫卯式連接快拆腳手架與普通腳手架相比，具有節約周轉材料投入成本、勞動力投入少、材料堆放及管理便捷、安全性高等優勢。

三、榫卯式鋼管腳手架和其他鋼管腳手架的比較

在我國目前的工程實際應用中，扣件式模板支架的使用依然處于主流，上節中，闡述了榫卯式鋼管腳手架的基本構造，與扣件式模板支架的構造除了節點處的連接之外，基本一致。顧名思義，扣件式模板支架的節點的連接采用的是扣件連接。采用螺栓緊固的扣接連接件，用來連接鋼管。扣件又分為三種，直角扣件，用于垂直交叉桿件間連接的扣件；旋轉扣件，用于平行或斜交桿件間連接的扣件；對接扣件，用于桿件對接連接的扣件。然而，一個很明顯的趨勢是扣件式模板支架的相對市場份額正在呈減少的趨勢。鋼管模板支架類型的使用呈現多樣化，多元化。越來越多的工程特別是高架橋梁、地下工程、高層建筑傾向于使用碗扣式鋼管模板支架。究其原因是隨著扣件式模板支架在使用于各種工程特別是高層結構，高架橋等大型工程的過程中，有三個缺點越來越明顯。第一，扣件連接所引起的偏心問題，考慮大了浪費，而考慮小了則偏于不安全。第二，材料的管理，由于扣件的丟失給工程所造成的損失成為各種工程預算中不能不考慮的一部分。第三，扣件式模板支架的節點性能不穩定，它的節點剛度與螺栓擰緊的扭矩有關。而榫卯式鋼管腳手架則成功的解決了這三個問題。從上節中榫卯式鋼管腳手架連接構造中可知，榫卯式鋼管腳手架快裝快拆早拆、操作安全方便、簡易，具有節約周轉材料投入成本、勞動力投入少、材料堆放及管理便捷、安全性高等優勢。

四、結論與展望

榫卯式鋼管腳手架是一種新型腳手架結構，具有快裝快拆早拆、操作安全方便、簡易，具有節約周轉材料投入成本、勞動力投入少、材料堆放及管理便捷、安全性高等優勢。可以進行深入研究和推廣，通過編寫榫卯式鋼管腳手架規范，使榫卯式鋼管腳手架得設計有據可依。

[1]王天.古代大木作靜力初探[M].北京:文物出版社

[2]劉妍.傳統木結構靜力分析力學模型的發展與分析[C].第四屆中國建筑史學田際研討會論文集

[3]俞茂宏,張學彬,方東平.西安古城墻研究—建筑結構和抗震[M].西安:西安交通大學出版社

李洋洋，碩士研究生在讀，解放軍后勤工程學院。