[關鍵詞] 鋼管扣件  支撐架  立桿  軸心受壓  偏心受壓  剪刀撐

1.工程概況

江蘇大學圖書館工程總建筑面積43969m2，框架結構，地下一層，地上六層，局部七層，建筑高度34.2m。

本工程由于建筑功能的需要，設計了多處高大空間，其中凈空高度在10m～22m的共6處，面積總計1774 m2，。檢索區上空及主入口上空梁底標高分別為：19.95m、19.95m～21.85m，均為懸空大廳。大廳平面尺寸（軸間距）為：16 m×16m和32 m×16m，柱距分別為8.0m×8.0m和16 m×16 m。框架梁最大截面為600×1200㎜，樓板厚度為110mm。普通梁板混凝土強度等級為C35（預應力梁為C40）。

架體基礎標高為-0.4m，最高架體的搭設高度為22m。根據有關規定，高度超過8m的模板支撐架即屬于“高大模板”這種危險性較大的分項工程，保證高大支撐架的安全與整體穩定性是架體設計與施工需要解決的問題。

2.支撐架設計

2.1.支撐架立桿間距設計

根據以往實踐經驗，框架梁及預應力梁模板豎向支撐架的立桿設計為：梁的橫向布置4根立桿，橫向間距600mm，梁縱向的立桿間距900mm。樓板下支撐架立桿設計為：縱橫向布置間距均為900mm，與梁下支撐架立桿縱距相一致，以方便連接形成整體；架體縱橫向連系桿的步距為1500 mm。

2.2.鋼管截面力學特性的確定

現場搭設支撐架使用的Φ48鋼管的壁厚達不到標準厚度3.5mm，根據現場實際抽樣檢測統計，確定鋼管的壁厚取值為2.8mm，即設計采用的鋼管截面力學特性（計算參數）為：橫截面積A＝397.6mm2,截面回轉半徑i＝16mm，I＝1.02×105 mm4，W＝4245mm3，E＝2.06×105 N/ mm2；鋼管自重仍按37.6N/m計算。

2.3.梁下支撐架立桿穩定性驗算

梁下支撐架按軸心受壓方案驗算。（略）

2.4. 樓板下支撐架立桿穩定性驗算

板下支撐架按偏心受壓方案驗算。（略）

2.5.偏心受壓驗算結果的理論分析

 我們根據上述2.4條款的實用計算公式，假定截面最大應力達到設計許可應力205 N/ mm2，求得此條件下立桿截面因軸向壓力引起的應力為47.3 N/mm2，而由偏心受壓之彎矩產生的壓應力為157.7N/mm2，此時立桿設計最大許可承載力僅為12.9KN，占同條件軸心受壓狀態下極限承載力55.8KN的23.0%；由此可見在軸向壓力、架體步距相同的情況下，立桿偏心受壓承載力遠小于軸心受壓的承載力。

3.方案實施

3.1.支撐架體基礎

高支撐架體基礎的不均勻沉降能顯著影響立桿的受力均勻性，易產生立桿的局部失穩。因此，對基礎范圍內局部的肥槽按方案回填，分層夯實，原地基土整平并作夯實處理，保證基土面同處于-0.4m設計標高；整體澆筑120mm厚C20混凝土墊層，要求表層作抹壓處理并有一定排水坡度，以防雨水滲透基土；放線確定每根立桿的位置，立桿下通長墊設50(厚)×200mm(寬)的腳手板，每根立桿底部均設置150×150×10mm竹膠板墊板。距地面200mm設置雙向掃地桿，這是防止立桿失穩的有效措施。

3.2.梁底支撐立桿與梁下受力外楞連接做法

梁底中間兩根立桿上端插螺旋可調節支托，保證立桿軸心受壓；兩側兩根立桿按習慣做法是伸至板底的。因此，作為梁底外楞的受力橫桿與立桿必須作雙扣件連接，即受力橫桿與立桿扣接并緊靠立桿的縱橫桿，縱橫桿亦同立桿扣接,以滿足雙扣件抗滑移的設計要求，樓板外楞與架體立桿的連接類同。

3.3.梁下支撐架立桿接高方法

梁下支撐架立桿接高必須采用對接扣件。事前計算好立桿的豎向接頭位置和每段立桿的長度，立桿接高采用對接扣件連接，以保證立桿處于軸心受壓狀態。特別是架體頂部與梁下外楞連接的立桿，絕對不可以因長度不合適而采用十字扣件與橫桿扣接的方式來調整架體高度，否則會造成立桿變為偏心受壓狀態，容易造成連接扣件破壞或架體局部變形的嚴重后果。

3.4.剪刀撐的設置

剪刀撐對于保證架體的整體性和穩定性是十分重要的。剪刀撐分水平剪刀撐和豎向剪刀撐。

3.4.1.水平剪刀撐每4個步距(6m)設置一道，優先布置在架體四周及梁下，每道剪刀撐寬度不少于4跨。

3.4.2.豎向剪刀撐分橫向和縱向兩個方向的剪刀撐。其設置原則為：從架體的角部或端部開始設置，每隔4跨設置雙向剪刀撐，每道橫跨不少于4跨（5根立桿），且須與立桿或橫桿連接。高支撐架外圍立面宜設置連續剪刀撐。梁下支撐架的縱橫向剪刀撐均以梁縱軸對稱設置，設置方法類同。

3.5.施工注意事項

3.5.1.架體搭設要嚴格執行《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130-2001），滿足架體設計要求。立桿和水平桿的接頭均應錯開在不同的框格層中設置；立桿的最大垂直偏差應控制在25mm以內；豎向立桿嚴禁使用明顯彎曲或扭曲的鋼管。

3.5.2.立桿之間按步距1.5m設置雙向水平桿，確保其在兩個方向均具有足夠的設計剛度；梁下立桿頂部設置的可調支撐，其支承面距離支撐架頂部橫桿中心線的高度不得大于400mm；

3.5.3.高支撐架體應與周邊結構柱、梁板作可靠連接。原則上豎向每兩個步距、橫向5跨不少于一道連接，以提高架體的整體穩定性。

3.5.4.為避免混凝土泵送時布料機對支撐架體產生的瞬間水平力及振動，澆筑混凝土時，支撐架平面位置內嚴禁布置混凝土布料機。水平泵管必須在高支撐架體平面外進行可靠固定以減少泵送混凝土過程中水平泵管對架體形成的規律性擾動。混凝土澆筑時應對稱布料，且施工時混凝土的堆積高度不得超過250mm。

3.5.5.事前應對梁下支撐架的代表性部位設置變形觀測點。澆筑混凝土時，由測量人員實時觀測支撐架豎向變形情況，發現異常情況立即上報，及時做出相應處理。

4.設計與施工體會

4.1.目前現場使用的Φ48×3.5mm鋼管的壁厚遠達不到標準厚度且壁厚值的離散性較大。因此，設計前應對現場實際使用的鋼管壁厚進行抽查、統計以最終確定設計計算采用的鋼管截面的力學特性，以保證設計參數與現場材料特性相一致。

4.2.根據本案2.5條款的結論，當計算支撐立桿穩定性時，要區別立桿是軸心受壓還是偏心受壓狀態。如果按軸心受壓狀態設計，而實際施工按偏心受壓方式搭設支撐架，那是十分危險的。

4.3.高支撐架體應優先采用立桿軸心受壓方案，這樣可在加大立桿間距、橫桿步距的情況下，仍滿足架體的穩定性，從而減少架體材料的投入，減少施工成本。

4.4.從支撐架體立桿的受力驗算方法，我們不難發現，對于不同高度架體的驗算方式基本相同，也就是說立桿穩定性設計、驗算過程與架體的總高度沒有關系，架體的整體穩定性沒有驗算也難以準確地驗算。因此，對于超高承重架體，必須采取一系列的構造措施來滿足各種假設前提下的設計模型的要求，以確保架體立桿的實際受力情況與設計相吻合。

4.5. 對于超高支撐架體的安全必須高度重視，科學進行架體的“結構設計”，重點關注架體與梁板外楞的連接節點處理、架體基礎、立桿接長方式、雙向連系桿的設置及步距、豎向兩個方向剪刀撐的設置等關鍵構造措施的落實。

4.6.考慮到高支撐架體的豎向變形，所有梁底的起拱高度應在常規起拱高度的基礎上增加15mm，以保證框架梁特別是預應力梁的梁底標高符合設計要求。

4.7.架體搭設應該選擇技術素質較好的熟練工來完成。加強施工過程的跟蹤檢查與驗收，確保架體搭設質量。

（張國勛供稿）