楊亞男

（作者為中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑模板腳手架委員會(huì)主任）

中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ166-2008已經(jīng)頒布，于2009年7月1日實(shí)施，現(xiàn)將本標(biāo)準(zhǔn)的編制背景知識(shí)及其說(shuō)明刊載，以利于更好的掌握實(shí)施。

一、標(biāo)準(zhǔn)的編制背景

碗扣式鋼管腳手架是1986年由鐵道部專業(yè)設(shè)計(jì)院從英國(guó)SGB腳手架公司引進(jìn)當(dāng)今流行的先進(jìn)架設(shè)工具之一。在消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)研制、創(chuàng)新開發(fā)了適合我國(guó)國(guó)情的碗扣式鋼管腳手架體系。產(chǎn)品通過(guò)了部級(jí)鑒定，并申請(qǐng)了國(guó)內(nèi)專利。碗扣式鋼管腳手架以其多功能（能根據(jù)施工要求組成各種組架尺寸、形狀和單、雙排腳手架、支撐架，支撐柱，物料提升架，爬升腳手架，懸挑架等。亦可用于搭設(shè)施工棚、料棚、臨時(shí)舞臺(tái)、看臺(tái)等構(gòu)筑物）、承載力大 （立桿接長(zhǎng)軸心承插，橫桿與立桿靠碗扣接頭連接，具有可靠的抗彎、抗剪、抗扭力學(xué)性能和自鎖能力，各桿件軸心相交于立桿軸心，節(jié)點(diǎn)在框架平面內(nèi)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全可靠）、構(gòu)件系列化、標(biāo)準(zhǔn)化 （有50余種配套構(gòu)件）、無(wú)易丟失配件、搭設(shè)和拆除速度快 （工人操作方便）、勞動(dòng)強(qiáng)度低、運(yùn)輸方便、易于維修管理等優(yōu)點(diǎn)，受到廣大施工用戶的歡迎，特別在高支模施工迅速得到廣泛的推廣和應(yīng)用，并從1994年以來(lái)一直被住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部列為建筑業(yè)重點(diǎn)推廣應(yīng)用十項(xiàng)新技術(shù)之一。

《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1994年由鐵道部建筑專業(yè)設(shè)計(jì)院申請(qǐng)立項(xiàng)，編制工作歷經(jīng)10年，由于種種原因未能如期進(jìn)行。隨著我國(guó)建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)、施工企業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的需求呼聲很高，在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部有關(guān)部門召開的相關(guān)會(huì)議上多次提出意見和建議。2004年4月經(jīng)原建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所研究決定變更主編單位。根據(jù)建設(shè)部建標(biāo)工[2004]09號(hào)文，主編單位變更為 “中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑模板腳手架委員會(huì)”，規(guī)范的編制工作重新啟動(dòng)。2007年初根據(jù)參編施工單位的申請(qǐng)經(jīng)協(xié)商，依據(jù)建設(shè)部建標(biāo)標(biāo)函[2007]56號(hào)文，將行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主編單位改為 “河北建設(shè)集團(tuán)有限公司”、 “中天建設(shè)集團(tuán)有限公司”會(huì)同中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑模板腳手架委員會(huì)、北京星河模板腳手架工程有限公司、北京建安泰建筑腳手架有限公司、北京住總集團(tuán)有限公司、上海長(zhǎng)寧區(qū)建設(shè)工程安全監(jiān)督站、南通市達(dá)欣工程有限公司等八個(gè)單位及聘請(qǐng)三位業(yè)內(nèi)長(zhǎng)期從事模板腳手架工作及研究的余宗明總工、任升高顧問(wèn)總工、熊耀瑩總工等三位教授級(jí)高工共同參與規(guī)范的編制工作。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制的指導(dǎo)思想和總體思路

本標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程中正值我國(guó)腳手架安全事故高發(fā)期，僅舉較為典型的幾個(gè)例子。例如：2000年南京電視臺(tái)新演播大廳36m高支模架在澆鑄混凝土過(guò)程中架體突然坍塌 （坍塌時(shí)間僅延續(xù)4秒鐘）造成6人死亡、重傷11人、輕傷24人的重大安全事故；2002年浙江省杭州、寧波等市連續(xù)發(fā)生三起模板支撐架倒塌，造成19人死亡、44人受傷的重大惡性事故；2003年廈門 “8.9”模板支撐架倒塌，造成7人死亡、38人受傷重大傷亡事故；2005年北京西西工程模板支撐系統(tǒng)坍塌造成8人死亡、21人受傷的重大安全事故等等。盡管事故發(fā)生后政府管理部門加強(qiáng)了市場(chǎng)的整頓和監(jiān)管，但在之后的幾年中模板支撐架發(fā)生群死群傷的重大安全事故幾乎沒(méi)有間斷過(guò)。人們開始反思，除去產(chǎn)品質(zhì)量、操作不按規(guī)定、管理不到位等因素存在問(wèn)題外，面對(duì)當(dāng)前建筑工程的高型化、大型化、荷載重，以往對(duì)腳手架及模板支撐架安全技術(shù)理論研究的不足和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)存在缺陷的問(wèn)題擺在面前，仍按傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)搭設(shè)施工已不能適應(yīng)當(dāng)前工程類型、施工技術(shù)發(fā)展和防范事故的需要。

20世紀(jì)70年代初期，英國(guó)開始使用扣件式鋼管腳手架時(shí)也沒(méi)有完整的臨時(shí)設(shè)施規(guī)范，施工架搭設(shè)全憑經(jīng)驗(yàn)，以至于使用材料過(guò)多和出現(xiàn)腳手架倒塌傷亡安全事故。70年代末期英國(guó)開始組織專家進(jìn)行研究，到80年代初期才形成了規(guī)范和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理論。我國(guó)在腳手架安全技術(shù)理論研究的工作連續(xù)性是欠缺的，未能跟上建筑工程快速發(fā)展的需求，導(dǎo)致安全事故的頻發(fā)。

在施工現(xiàn)場(chǎng)，一般都把建筑腳手架作為臨時(shí)設(shè)施看待，但它的組成形式卻是一個(gè)結(jié)構(gòu)體系。隨著建筑工程形式的變化，架體的結(jié)構(gòu)形式也存在差異性?，F(xiàn)場(chǎng)工程師綜合解決和處理施工中出現(xiàn)的各種各樣實(shí)際問(wèn)題的能力，應(yīng)是建立在對(duì)相關(guān)理論認(rèn)識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)面以及深入探討和創(chuàng)新能力基礎(chǔ)之上的。腳手架和模板支撐架等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是設(shè)計(jì)者根據(jù)自己的素質(zhì)和外界的約束條件進(jìn)行的決策。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)腳手架及模板支撐架缺乏系統(tǒng)理論作指導(dǎo)，大多憑主觀和經(jīng)驗(yàn)搭設(shè)，有時(shí)存在很大的盲目性，計(jì)算與架體設(shè)計(jì)的構(gòu)造實(shí)際情況往往脫節(jié)，不能達(dá)到確保安全的使用的現(xiàn)狀 （很多倒塌的架子計(jì)算書看起來(lái)沒(méi)問(wèn)題，但架子卻塌了），及對(duì)腳手架結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)理論應(yīng)用概念模糊 （任意少設(shè)或不設(shè)置斜桿，有的連橫桿也少設(shè)）等問(wèn)題。按照規(guī)范編制應(yīng)隨著施工技術(shù)的發(fā)展不斷發(fā)展和創(chuàng)新的要求，本規(guī)范在編制過(guò)程中加強(qiáng)了對(duì)架體構(gòu)造與計(jì)算關(guān)聯(lián)性的理論研究，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、實(shí)體荷載試驗(yàn)等，根據(jù)碗扣式鋼管腳手架體系的特點(diǎn)，完成了 《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ166-2008這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)規(guī)范的實(shí)施，以期達(dá)到使現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員能掌握架體方案編制程序、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算的基本要領(lǐng)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，舉一反三，提升解決和處理現(xiàn)場(chǎng)工程中安全技術(shù)的能力。

三、本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容

在確定本標(biāo)準(zhǔn)總體編排和內(nèi)容時(shí)，按照住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 “工程建設(shè)城建建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制工作手冊(cè)”的編寫規(guī)定，編制過(guò)程中遵循條文規(guī)定明確、具體、通俗、易懂、邏輯性強(qiáng)，并不產(chǎn)生歧義，不帶感情色彩。標(biāo)準(zhǔn)中在明確 “干”的目標(biāo)，規(guī)定怎么辦，必須達(dá)到的要求，不得超過(guò)的界限等都不一一闡述其原因和道理。

本標(biāo)準(zhǔn)的總體架構(gòu)按照碗扣式鋼管腳手架構(gòu)配件的組成，結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)，工程使用要求共分了9章，即：1.總則；2.術(shù)語(yǔ)和符號(hào)；3.構(gòu)配件材料、制作及檢驗(yàn)；4..荷載；5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；6.構(gòu)造要求；7.施工；8.檢查與驗(yàn)收；9安全使用與管理；以及相關(guān)附錄；并規(guī)定了強(qiáng)制性條文14條。

四、本標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)

1.明確保證架體整體穩(wěn)定的基本要素

根據(jù)近年來(lái)腳手架和模板支撐架倒塌事故，從架體結(jié)構(gòu)角度分析原因主要有兩種：1.結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)造不穩(wěn)定造成坍塌；2.桿件承載力不足導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的破壞。

碗扣式鋼管腳手架同扣件式鋼管腳手架一樣同屬于桿系結(jié)構(gòu)，以立桿承受豎向荷載作用為主。盡管腳手架及模板支撐架使用條件存在多變性，但同樣也有規(guī)律性可循，解決腳手架安全技術(shù)問(wèn)題離不開理論的指導(dǎo)。架體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)幾何不變體系有關(guān)。本規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論中心就是通過(guò)對(duì)架體結(jié)構(gòu)的機(jī)動(dòng)分析，研究不變體的組成規(guī)律，提出一個(gè)協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)抗力和外界作用的原則，為設(shè)計(jì)者的決策提供依據(jù)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的發(fā)展，往往受生產(chǎn)水平和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的制約，本規(guī)范在架體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定中，強(qiáng)調(diào)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)滿足 “幾何不變性”的原則。目的是通過(guò)統(tǒng)一腳手架、模板支撐架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，改變習(xí)慣和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，使我國(guó)建筑腳手架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更趨合理，這對(duì)腳手架工程的方案設(shè)計(jì)、保證施工安全及防范事故發(fā)生將會(huì)大有裨益。

2.強(qiáng)調(diào)計(jì)算簡(jiǎn)圖的作用，提出可行的計(jì)算方法

腳手架和模板支撐架結(jié)構(gòu)體系是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)，服務(wù)于施工過(guò)程，就其結(jié)構(gòu)本身存在條件的多變性、參數(shù)的難控性和理論與實(shí)際的差異性。尋求將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，既要具有科學(xué)性還要具有可操作性，世界上最好的辦法往往可能就是最簡(jiǎn)單的辦法。本規(guī)范將腳手架和模板支撐架的空間結(jié)構(gòu)體系化為平面體系，提出架體應(yīng)符合幾何不變性條件作為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的先決條件：對(duì)于雙排腳手架應(yīng)滿足沿縱向x軸方向的兩排網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的每層至少設(shè)一根斜桿；對(duì)于模板支撐架 （滿堂架）應(yīng)滿足沿立桿軸線 （包括平面x、y兩個(gè)方向）的每行每列網(wǎng)格結(jié)構(gòu)豎向每層不得少于一根斜桿，也可采用側(cè)面增加鏈桿與結(jié)構(gòu)柱、墻相連。在對(duì)腳手架及模板支撐架組成的網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)動(dòng)分析時(shí)，在保證整體結(jié)構(gòu)具備 “幾何不變條件”基礎(chǔ)上，選出其中的一個(gè)靜定體系，當(dāng)整體結(jié)構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)時(shí)忽略多余桿件，繪制靜定的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，這樣便于獲得清晰的設(shè)計(jì)思路，解決忽視斜桿作用的理論依據(jù)問(wèn)題。

3.確定計(jì)算模型，節(jié)點(diǎn)視為 “鉸接”

為力求計(jì)算簡(jiǎn)便，且偏于安全，本規(guī)范采用了國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)同的 “鉸接”理論為基礎(chǔ)，即將橫桿與立桿相交的碗扣節(jié)點(diǎn)視為 “鉸接”的計(jì)算模型，按照鉸接理論對(duì)單肢立桿穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，達(dá)到簡(jiǎn)便、實(shí)用的目的。

4.長(zhǎng)細(xì)比的確定

長(zhǎng)細(xì)比是衡量壓桿抗彎能力的重要指標(biāo)，本規(guī)范規(guī)定主要承載構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比λ≤230，而不是250。這是因?yàn)槲覈?guó)碗扣架立桿的碗扣節(jié)點(diǎn)間距為0.6m，不像扣件式鋼管腳手架節(jié)點(diǎn)可以任意設(shè)置。按照立桿計(jì)算長(zhǎng)度為3.6m時(shí)，長(zhǎng)細(xì)比為227接近230而確定的。

5.解決無(wú)連墻件立桿支撐點(diǎn)控制的構(gòu)造措施

雙排腳手架搭設(shè)高度較低時(shí)，問(wèn)題不明顯，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。但通常情況下，當(dāng)架體高度超過(guò)24m時(shí)，最先發(fā)生平面外變形是無(wú)連墻件立桿部位。本規(guī)范為解決常見被忽視的問(wèn)題，提出采用增加水平斜桿形成桁架的構(gòu)造措施，解決了無(wú)約束立桿由于平面外變形的局部失穩(wěn)造成腳手架整體坍塌的問(wèn)題。

6.計(jì)算長(zhǎng)度確定

桿系結(jié)構(gòu)中桿件計(jì)算長(zhǎng)度的物理意義是將具有端部約束條件的桿件比擬為承載力相同而長(zhǎng)度不同的兩端鉸支桿看待，也就是直桿開始彎曲時(shí)彎曲線上的兩個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)或反彎點(diǎn)之間的距離。本規(guī)范對(duì)桿件計(jì)算長(zhǎng)度的確定，采取了把桿件和對(duì)它起約束作用的構(gòu)件一起做穩(wěn)定性分析，因?yàn)闂U件計(jì)算長(zhǎng)度與構(gòu)造設(shè)計(jì)有密切聯(lián)系，節(jié)點(diǎn)連接的構(gòu)造方式會(huì)影響桿件的穩(wěn)定性能。機(jī)械的、人為的確定或簡(jiǎn)單的套用公式，不考慮結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，極易造成誤解而導(dǎo)致計(jì)算和結(jié)構(gòu)實(shí)際情況脫節(jié)。

7.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)相結(jié)合

架體的穩(wěn)定性不僅通過(guò)計(jì)算來(lái)保證，還需要從結(jié)構(gòu)方案布置和構(gòu)造設(shè)計(jì)來(lái)配合。結(jié)合腳手架工程特點(diǎn)，本規(guī)范第六章的構(gòu)造要求提出的實(shí)用辦法，利于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通盤考慮構(gòu)造措施和施工過(guò)程中的安全檢查。模板支撐架倒塌事故原因很多是由于忽視斜桿的作用，系統(tǒng)的斜桿 （或剪刀撐）數(shù)量不足或布置不合理，沒(méi)有列入設(shè)計(jì)計(jì)算要求，不對(duì)斜桿進(jìn)行力學(xué)分析和計(jì)算。對(duì)高支模架常常出現(xiàn)的抗側(cè)向位移的能力不足，特別是在混凝土柱與樓層梁板一起澆注時(shí)問(wèn)題會(huì)更嚴(yán)重。

8.如何判斷模板支撐架傾覆

當(dāng)架體高寬比較大時(shí)，橫向風(fēng)荷載作用極易使立桿產(chǎn)生拉力，其力學(xué)特征是造成架體的傾覆，本規(guī)范給出了將架體傾覆驗(yàn)算轉(zhuǎn)化為立桿的拉力計(jì)算方法。

五、增加了碗扣架制作質(zhì)量要求的內(nèi)容

為保證碗扣式腳手架構(gòu)、配件的產(chǎn)品質(zhì)量，便于對(duì)購(gòu)置產(chǎn)品質(zhì)量的檢查與驗(yàn)收，本規(guī)范第三章除對(duì)材料、制作質(zhì)量、形位公差提出具體要求外，還增加了對(duì)主要構(gòu)配件的力學(xué)性能、試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則的要求。使構(gòu)、配件生產(chǎn)質(zhì)量控制有章可循，實(shí)現(xiàn)構(gòu)配件的標(biāo)準(zhǔn)化、達(dá)到可互換性和通用性的效果。

六、配套設(shè)計(jì)計(jì)算軟件

腳手架模板支撐架的設(shè)計(jì)方案編制或?qū)ｍ?xiàng)設(shè)計(jì)計(jì)算是一項(xiàng)繁瑣的手工勞動(dòng)，對(duì)一個(gè)實(shí)際工程來(lái)說(shuō)，需要多次計(jì)算才能確定既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理的方案。為給廣大施工技術(shù)人員提供一個(gè)可靠的計(jì)算工具，組織編制了與規(guī)范配套的碗扣式鋼管腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，施工技術(shù)人員只需要錄入腳手架或模板支架的搭設(shè)與荷載參數(shù)，就可以自動(dòng)生成完整的計(jì)算方案書和搭設(shè)圖形、構(gòu)造措施等。碗扣式鋼管腳手架計(jì)算軟件的特點(diǎn)如下：

1.嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，每一計(jì)算過(guò)程都有依據(jù)；

2.允許手工設(shè)置，用戶可以根據(jù)實(shí)際施工情況手工設(shè)置支撐與荷載，突破各種固定施工方法的限制，更加靈活。

3.一鍵式計(jì)算，操作簡(jiǎn)便。只需要在本軟件中設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，點(diǎn)擊計(jì)算后，可立即生成完整的計(jì)算方案書，并可隨時(shí)調(diào)整參數(shù)。

4.生成的方案書比同類軟件約長(zhǎng)出50%，每一計(jì)算步驟明確。詳細(xì)的計(jì)算方案書，可以清楚顯示計(jì)算過(guò)程。

5.可以自動(dòng)生成計(jì)算簡(jiǎn)圖、彎矩圖、剪力圖、變形圖，并可將最大彎矩與剪力值自動(dòng)在圖形上以紅字標(biāo)注，一目了然。

6.計(jì)算方案書可以直接在WORD中生成，從目錄到各級(jí)標(biāo)題，結(jié)構(gòu)清晰，格式美觀，省去重新排版的時(shí)間和精力。

7.所有計(jì)算公式均不是插入的圖形，而是文本格式，根式與分子式的顯示符合手工書寫習(xí)慣，可以修改，顯示與打印也更清晰。

8.軟件附帶許多圖形，圖形化的操作界面，可對(duì)照設(shè)置參數(shù)，直觀方便。

9.計(jì)算結(jié)果不合格有紅色警示，并提出改正建議。可以返回操作界面，重新設(shè)置參數(shù)，重新生成計(jì)算方案書。

10.附加相關(guān)的規(guī)范，供隨時(shí)查閱。

七、結(jié) 語(yǔ)

我國(guó)腳手架規(guī)范制定總是滯后于技術(shù)的進(jìn)展，人們傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)做法、與專業(yè)規(guī)范的協(xié)調(diào)等問(wèn)題，在短時(shí)間內(nèi)難以解決。腳手架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論從實(shí)踐中產(chǎn)生，在實(shí)踐中完善，在實(shí)踐中深化和發(fā)展。人們?cè)谠O(shè)計(jì)中不斷地積累素材，不斷地豐富設(shè)計(jì)理論知識(shí)庫(kù)，使舊的設(shè)計(jì)理論被新的設(shè)計(jì)理論取代，為新理論應(yīng)用開辟道路，通過(guò)循環(huán)往復(fù)，在原來(lái)的基礎(chǔ)上提高一步。因此，本規(guī)范留有增加、修訂的空間，進(jìn)一步完善腳手架安全技術(shù)的工作仍任重道遠(yuǎn)。