扣件钢管架支模的安全性

1、扣件钢管架支模的安全性2000年 10月 25日上午 9：30 分左右，南京市电视台新演播大厅在屋盖混凝土浇筑中发生了模板支撑整体倒 塌重大事故，造成 6 人死亡， 11 人重伤， 24 人轻伤，这是一起典型的用扣件钢管架搭设排架支模的倒塌事故。 这起事故给我们很多警示与启示，江苏省乃至全国仍有相当多的工程采用扣件钢管架作为模板支撑架，这就 需要项目经理和技术人员以及搭设架子的作业人员排除一些认识上的误区，对扣件钢管架支模的安全性引起 足够的重视。1 搭设材料及存在的不安全因素1 1 钢管模板支架用普碳钢钢管采用带钢卷制，拼缝处用高频电焊焊接，亦称电焊钢管，它比无缝钢管成本低， Q235 钢管

2、的延伸率 18%，比低硬钢管的延伸率（ 10%）高 8%。最新发展和正准备推广的钢管为低合金钢管，规格为48mr 2.5mm。低合金钢管管壁较薄，当模板支架的尺寸由挠度控制或稳定性控制时，需要注意应比常规 普碳钢钢管的尺寸小 10%。钢管的管径优选为 48mm ；最大长度限制为 6.5m ，每根重量控制在 25kg 以内，以确保搭设和拆卸的安全。钢 管的检测按国家标准碳素结构钢GB700-89中Q235A钢的规定。在模板支架倒塌事故发生后，地方技术监督局通常对现场所用的钢管会作抽样检测。模板支架钢管存在的不安全因素为： 普碳钢管易锈蚀，严重的出现麻坑，影响其承载力； 租赁的钢管 来路不同，钢管

3、管壁厚度严重不均，从 2.64.0mm 不等，一般为 3.0mm ，设计时必须考虑这一因素，用钢管 规格48mrW 3.0mm进行计算复核是可靠的；钢管的管端经多次气割或电焊割，端面严重不平整，用作立杆时，在对接扣件部位出现初弯曲，严重影响立柱的承载力，易失稳。1 2 扣件扣件有钢板冲压的和可锻铸铁的。用于搭设模板支撑架的扣件为可锻铸铁扣件，材料为机械性能不低于KTH33008的可锻铸铁，其机械性能：抗拉强度330N/mm v sup > 2v /sup >，延伸率 8%,硬度HB120163。可 锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰口铸铁具有较高的韧性，多用于制造成

4、承受冲击荷 载的铸件。扣件检测的基本要求如下： 新扣件必须有产品质量合格证、生产许可证、专业检测单位的测试报告； 扣件螺栓拧紧力矩达 70N-m时，可锻铸件扣件不得破坏。扣件使用中存在的不安全因素为： 扣件来源杂乱，质量不均，特别是有价格很低的劣质扣件进入施工现场 （价格为 2.5 元/ 个）； 旧扣件的螺栓有滑丝，但仍勉强使用。2 扣件钢管搭设模板支撑架的基本受力特性21 排架支撑立杆两种不同受力状态的承载力211 钢管排架立杆顶端设可调托座传力支模在钢管顶端插入可调托座，这种支模方法在高架桥或其他连 续梁桥施工中应用较多，属典型的轴心受压，因此，减小步高h 能显着提高其承载能力。经计算，在

5、相同条件下，因管壁减薄至 3.0mm ，其承载力降低 12%左右。212 钢管排架顶部水平钢管传力支模这种支模方式为一般施工单位典型的支模方式。梁或板等水平混凝 土构件的自重和施工荷载通过底模下的木枋将荷载传至支架的水平钢管，水平钢管又通过与立杆扣接的直角 扣件将荷载传至立杆。立杆所受的力为偏心力，偏心距为53mm 。模板支架系统的承载力由 2 个因素决定： 立杆在偏心荷载下的稳定承载力，经计算，支架步高 1.8m 时，稳定承载力设计值为 13.3kN ； 支架顶部水平钢管与立杆扣接的直角扣件的抗滑力。当直角扣件的拧紧力矩达4065Nm时，试验表明：单扣件在12kN的荷载下会滑动，其抗滑承载力

6、可取8.5kN ;双扣件在20kN荷载下会滑动，其抗滑承载力可取12kN。对比可知，扣件的抗滑承载力小于偏心受压状态下的稳定承载力，尤其是当扣件拧紧力矩没有确切保证时更是 如此。 1986 年中国建筑机械化研究所曾对北京、上海、广州和深圳4 个城市的 14 个高层扣件钢管脚手架的1230个扣件螺栓扭力矩作了抽查，抽查表明拧紧力矩在4070N m间的仅达43.7%,扣件式钢管排架支模的扣件拧紧状况不会好于外脚手架。因此，用扣件式钢管排架支模架时，该支模方式的承载力主要由支架顶部水 平钢管与立杆的扣件抗滑力决定，此点有别于扣件式钢管脚手架用作外脚手架的情况。22 支架立杆用对接扣件作钢管接长的承载

7、力在斜梁支模或支模高度与钢管长度不相符时，木工通常用2 只旋转扣件作钢管搭接接长。根据青岛建工学院的试验，用 2 只旋转扣件作钢管搭接接长后的最大承载力为26.3kN 。在相同试验条件下，用对接扣件作对接接长的最大承载力为 82.7kN ，为搭接接长的 3.14 倍。该试验结果对钢管排架支模有启示，在可能的条件下， 特别是重荷载支模时，应优先采用立杆钢管对接接长的方式。若顶部立杆用单直角扣件扣接在下一部水平钢 管上作高度调整时，此时该顶部立杆的承载力决定于单扣件的抗滑力，以小于 8kN 考虑为宜。若顶部立杆用 双旋转扣件搭接接长时，每根立杆的允许荷载以小于 8kN 为宜，两旋转扣件的间距应在

8、800mm 以上。23 高空支模采用双立柱的承载力当外脚手架搭设高度超过 50m 时，上海、南京等地 80 年代曾用双立柱搭设，以增加立柱的稳定性。对双立柱 的脚手架，中国建筑机械化研究所做过试验，其承载力比单立柱高16.5%，其破坏形态表现为上部的单立柱失稳。双立柱中，荷载作用在其中的1 根主立柱上，通过试验表明，双立柱的主立柱的荷载分配规律为由上而下递减，副立柱为由上而下递增。向下传至第 3 步时，主立柱承受的荷载降为60%，经 7 步传递后，主副立柱各承受 50%。外脚手架的双立柱搭法也可移植于高空支模，在满足顶部扣件抗滑的条件下，为增加高度达 30m 左右的支架 的稳定性，在支架下部可

9、搭设成双立柱形式。南京太阳宫工程的大混凝土拱肋施工，其支模高度达 40m 的支 架采用4根钢管组成的加强组合立柱形式。南京国际展览中心工程1000mM 2650mm的大梁；支模高度达 8m,工程项目部技术员也曾提出过梁底支架双立柱的支模主案。24扫地杆和梁下横向水平杆的设置对立柱承载力的影响由于没有这方面的专门试验，但在施工现场这又是排架支模搭设的通病。参照脚手架的试验，其结果为：设置纵、横向扫地杆的可使脚手架的承载力提高 5.24%； 在立柱与纵向水平杆的相交处间隔设置横向水平 杆和不设扫地杆，使立柱的极限承载能力降低11.1%。由此可见，大梁下的支架的每步横向水平钢管和底部的扫地杆都是必须

10、设置的。25剪刀撑的设置对排架支撑稳定性的影响钢管排架支撑设置必要的剪刀撑有利于支架的整体稳定性，特别是超大构件的重荷载支模，合理设置剪刀撑能防止在楼面混凝土泵输送管的抖动支架的整体失稳。国内对脚手架设置合理剪刀撑的试验对比表明，支撑 体系能够提高立柱的极限承载能力约 17%。对模板支架，剪刀撑的设置有别于外脚手架 （外脚手架设置的方法 一般为 45°每 6 跨设置)。合理的剪刀撑设置能改变产杆的失稳形态，特别是斜杆应与每立杆和横杆的节点用 旋转扣件扣接。26 变形对模板支架稳定性的影响变形对模板支架的稳定性影响主要有： 地基的不均匀沉降能量显着影响支架立柱的受力均匀性，易产生立 柱

11、的局部失稳事故； 模板下部支撑梁的变形易引发支架的严重不均匀受力，导致支架突发性的整体倒塌事 故。3 典型模板支架倒塌事故介绍与分析31 深圳高架桥施工模板支架倒塌事故2000年 11月27日晚 9时45分左右，深圳盐坝高速公路工程起点高架桥在混凝土浇筑过程中，发生了半幅桥 面模板支架长约 3050m 的塌陷事故，重伤 10 余人。经调查，事故原因为： 立柱垂直高度误差偏大，部分 扣件未拧紧，水平杆连接未用搭接方式； 坍塌的第 7 跨支架设计中未设横向剪刀撑，纵向虽设但数量不够； 支架设计中对不利荷载因素及分布认识不足，未采取相应对策和措施； 施工部门、监理部门上管理不 力，安全意识淡薄。32

12、 中国银行苏州分行干将路综合业务楼工程模板支架整体倒塌事故1997年1月 15日中国银行苏州分行干将路综合业务楼工程在共享空间顶层屋盖井字混凝土大梁浇筑过程中发 生了模板支撑系统整体倒塌事故，造成 6人死亡， 7人重伤， 7人轻伤的三级死亡事故，直接损失达 100 万 元。3 3 南京电视台演播中心工程大演播厅屋盖模板支架整体倒塌事故3. 3. 1工程概况南京电视台演播中心的大演播厅屋盖平面尺寸为24mx 26.8m双向预应力梁井式楼盖。丫向预应力大梁有 2根，截面尺寸为 500mM ( 16001850 ) mm ; X向大梁有 5根，截面尺寸为 400mM 1600mm。 屋盖板厚 130

13、mm 。屋盖顶面标高 29.3029 。 575m ，大梁梁底的支模高度约为 36m （地下室 2 层，高度为 8.7m ）。332 事故发生情况概述大演播厅的屋盖进行泵送混凝土浇筑，浇筑沿向（即南北方向）分层推进。当浇筑 至楼盖混凝土量约一半，刚过 11 轴线的第 1 根 Y 向预应力大梁时，中部支架突然下沉，随即支架整体倒塌， 时间延续仅4s，楼面上作业工人及模板下加固支架的工人短时间无法逃生。333 事故发生的技术原因分析南京电视台演播中心工程的大演播厅屋盖模板支架整体倒塌事故几乎是苏 州中国银行共享空间屋盖模板支架事故的重演，在对事故现场进行调查后，从技术上讲，其事故的发生有其 必然性

14、。（1）对超高支模的重要性和严重性认识不足是事故产生的深层次原因。大演播厅的屋盖其支模高度达36m，双向井式楼盖的跨度达 25m 左右，其大梁高度为 1800mm 左右，但该工程的项目部人员及监理人员对这些重 要的支模技术参数没有引起足够的重视。（2）对扣件式钢管排架支撑的承载力影响因素认识不足是事故产生的主要技术原因。该工程楼盖施工的模板支架方案为：一般板下立杆间距为 800mM 800mm，步高为1800mm ;大梁下立杆间距增设为 400mm ,步高 为900mm。但实际搭设时有变动，立杆的双向基本尺寸改为1000mM 1000mm，步高统一为 1800mm，在地下室局部地坑处步高达 2.6m。大梁下增设了间距为 500mm的立杆，但凡增设地立杆均缺水平杆连系（这种作法为最典型的搭设错误），支架的承载力没有得到根本性提高。（ 3）搭设的支架构造不合理是事故产生的又一主要原因。查看事故现场残存的支架，支架底部无扫地杆，相 邻的连续 5根立杆的钢管接头对接在同一高度，未见设置剪刀撑，大梁底模下也未设置必要的均匀分配荷载 的横向水平木枋等。4 超常规混凝土结构