張 倩，高瑞琪，徐 皓，李 娟

（中國建筑第六工程局有限公司，天津300451）

建筑施工常用的模板支架有扣件式、碗扣式、盤扣式和輪扣式，不同架體的構(gòu)造不同，各有優(yōu)勢(shì)?？奂酱钤O(shè)靈活，但施工質(zhì)量不容易保證；碗扣式、盤扣式、輪扣式都是定模數(shù)的模板支架，施工速度快，但是排桿比較困難[1～3]。

因扣件式模板支架的構(gòu)配件質(zhì)量不過關(guān)，輪扣式模板支架的節(jié)點(diǎn)連接不牢固，目前這兩種架體在部分地區(qū)禁止使用。實(shí)際上扣件式模板支架是因材料、生產(chǎn)質(zhì)量和搭設(shè)質(zhì)量不過關(guān)而導(dǎo)致的承載能力不夠，并不是結(jié)構(gòu)形式本身有問題；而輪扣式模板支架作為承插型盤扣式模板支架的簡(jiǎn)化衍生物，采用的卻是扣件式剪刀撐[4]，本質(zhì)上與扣件式架體一樣，屬于框架式支撐結(jié)構(gòu)形式；而碗扣式架體和盤扣式架體按照規(guī)范要求布置斜撐桿，則屬于桁架式支撐結(jié)構(gòu)形式。

本文僅針對(duì)扣件架、碗扣架和盤扣架三種架體形式的立桿承載能力進(jìn)行比較。

1 不同架體承載能力比較分析

桁架式模板支架的立桿承載能力普遍高于框架式模板支架，材質(zhì)的提高并不是主要原因，因?yàn)椴槿?biāo)準(zhǔn)軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)時(shí)，要考慮鋼號(hào)修正系數(shù)εk[5]。以b類截面軸心受壓的兩根模板支架立桿為例，所受軸力和截面積均相同，僅材質(zhì)不同，A桿為Q235，B桿為Q345，僅受軸力時(shí)桿件應(yīng)力為N/（φA）

式中：N——軸心力；

φ——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

A——毛截面面積。

因εk的存在，φ不相同。假設(shè)其長細(xì)比λ為150，則A桿εk為1，λ/εk為150，φ為0.308；B桿εk為0.825，λ/εk為182，φ為0.220[5]。

當(dāng)立桿僅考慮軸心受力時(shí)，B桿的應(yīng)力是A桿的1.4倍。可見，鋼號(hào)的提高對(duì)模板支架立桿承載能力的提高影響有限。碗扣架和盤扣架的承載能力較扣件架高，主要原因是構(gòu)造方式不同，導(dǎo)致立桿計(jì)算長度不同，進(jìn)而影響了承載力的計(jì)算結(jié)果。

JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》、JGJ 166—2016《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》和JGJ 231—2010《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》中3種不同類型架體的計(jì)算公式考慮因素類似，均考慮了步距、頂部懸挑段長度并采用計(jì)算長度系數(shù)進(jìn)行放大，不同的是計(jì)算長度系數(shù)放大程度。見表1。

表1 3種不同架體立桿計(jì)算長度的規(guī)范要求

碗扣架和盤扣架的立桿計(jì)算長度相差不大，扣件架的立桿計(jì)算長度明顯大于另兩種架體，這是由于扣件架的剪刀撐僅起到整體穩(wěn)定的作用，其立桿水平約束僅依靠水平桿；而碗扣架和盤扣架屬于桁架式支撐結(jié)構(gòu)形式，斜撐桿對(duì)立桿的水平約束能力較水平桿增強(qiáng)不少，這也是這兩種架體承載能力明顯高于扣件架的原因。見圖1。

圖1 3種架體立桿計(jì)算長度對(duì)比

2 不同規(guī)范對(duì)同一種架體承載能力比較分析

JGJ 130—2011、JGJ 166—2016和JGJ 231—2010是針對(duì)3種不同架體的專門規(guī)范，而GB 51210—2016《建筑施工腳手架安全技術(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》和JGJ 300—2013《建筑施工臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》都是模板支架的統(tǒng)一規(guī)范，上述兩種規(guī)范對(duì)于立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算也有相應(yīng)要求。

GB 51210—2016第6.2.10條第3款規(guī)定：支撐腳手架立桿軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ，應(yīng)根據(jù)反映支撐腳手架整體穩(wěn)定因素的立桿長細(xì)比λ(門架應(yīng)根據(jù)立桿換算長細(xì)比)按GB 50018—2016《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定取用；立桿長細(xì)比λ值應(yīng)按腳手架相關(guān)的國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。由此可知，對(duì)長細(xì)比的計(jì)算可參考相應(yīng)的架體規(guī)范JGJ 130—2011、JGJ 166—2016、JGJ 231—2010。

JGJ 300—2013規(guī)定：有剪刀撐框架式支撐結(jié)構(gòu)（扣件架）的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，計(jì)算長度l0=βHβaμh；有剪刀撐框架式支撐結(jié)構(gòu)（扣件架）和桁架式支撐結(jié)構(gòu)（碗扣式、盤扣式）的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)計(jì)算長度l0=（1+2α）h；而桁架式支撐結(jié)構(gòu)（碗扣式、盤扣式）的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)考慮等效長細(xì)比λ=2H/i，其中i=lmin/2。

式中：βH——單元框架計(jì)算長度的高度修正系數(shù)；

βa——單元框架計(jì)算長度的掃地桿高度與懸臂長度修正系數(shù)；

μ——立桿長度系數(shù)；

h——立桿步距；

α——α1、α2中較大值，α1為掃地桿高度與步距之比，α2為懸臂長度與步距之比；

H——支撐結(jié)構(gòu)高度；

lmin——立桿縱橫間距的較小值。

同時(shí)JGJ 300—2013條文說明中明確，非獨(dú)立的桁架式支撐結(jié)構(gòu)可不進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。故對(duì)比JGJ 300—2013和JGJ 130—2011框架式支撐結(jié)構(gòu)（扣件架）的承載力時(shí)，考慮整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定兩種情況；對(duì)比JGJ 300—2013規(guī)范和JGJ 166—2016或JGJ 231—2010桁架式支撐結(jié)構(gòu)（碗扣式、盤扣式）時(shí)，僅考慮局部穩(wěn)定一種情況。對(duì)于扣件架，JGJ 300—2013計(jì)算長度相較JGJ 130—2011結(jié)果偏小，JGJ 130—2011對(duì)承載力的計(jì)算結(jié)果更加保守；對(duì)于碗扣架和盤扣架，JGJ 300—2013計(jì)算長度與JGJ 166—2016、JGJ 231—2010結(jié)果接近，采用不同標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算承載力相差不大。見圖2-圖4。

圖2 JGJ 300—2013和JGJ 130—2011計(jì)算長度對(duì)比

圖3 JGJ 300—2013和JGJ 166—2016計(jì)算長度對(duì)比

圖4 JGJ 300—2013和JGJ 231—2010計(jì)算長度對(duì)比

3 結(jié)論

桁架式支撐結(jié)構(gòu)（碗扣式、盤扣式）相較于框架式支撐結(jié)構(gòu)（扣件架），承載能力的提高主要原因?yàn)樾睋螚U的存在，故在施工中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求布置斜撐桿，以保證架體承載能力。

扣件架承載能力在3種架體中最低，已在JGJ 130—2011中對(duì)計(jì)算長度進(jìn)行了嚴(yán)格要求，而JGJ 300—2013計(jì)算結(jié)果偏于不安全，故在施工中如使用扣件架，建議采用JGJ 130—2011規(guī)范進(jìn)行承載能力的計(jì)算并嚴(yán)格按照規(guī)范要求布置剪刀撐，以保證架體整體穩(wěn)定性。

碗扣架、盤扣架采用不同規(guī)范計(jì)算承載力，結(jié)果差別不大，但由于定模數(shù)，在施工中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注立桿的排布是否合理。