腳手架結(jié)構(gòu)承載能力穩(wěn)定性分析

摘要：腳手架結(jié)構(gòu)在工程中的作用越來(lái)越大，其承載能力穩(wěn)定性直接關(guān)系到施工人員的安全，因此防止失穩(wěn)破壞是保證腳手架結(jié)構(gòu)安全工作的重要要求。本文首先簡(jiǎn)單介紹腳手架的使用和發(fā)展現(xiàn)狀，并簡(jiǎn)要闡述腳手架結(jié)構(gòu)承載能力穩(wěn)定性的重要性，然后詳細(xì)分析影響腳手架承載能力穩(wěn)定性的因素，分析加強(qiáng)其承載能力穩(wěn)定性的措施，最后進(jìn)行總結(jié)分析。

關(guān)鍵詞：腳手架 結(jié)構(gòu)承載能力 穩(wěn)定性分析

1 概述

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑業(yè)逐漸成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，工程建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量越來(lái)越大、越來(lái)越多，對(duì)工程的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，在這種大環(huán)境的驅(qū)使下，施工技術(shù)在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。腳手架是施工的重要工具，形式多樣，包括碗扣式鋼管腳手架、扣件式鋼管腳手架、門(mén)式鋼管腳手架、橋式腳手架、竹木腳手架和塔式腳手架等十多種。腳手架應(yīng)用技術(shù)不斷深入和發(fā)展，形式也隨著發(fā)展而不斷增加，增加了選擇的余地，更適應(yīng)了施工技術(shù)發(fā)展多變的需要，在提供方便的同時(shí)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。但是，腳手架在工程中的作用是臨時(shí)的，作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，其本身的強(qiáng)度和穩(wěn)定要求往往不受重視，特別是承載能力穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)時(shí)可能會(huì)考慮不周，造成穩(wěn)定能力不足而導(dǎo)致腳手架失穩(wěn)倒塌的傷亡事故。

2 腳手架結(jié)構(gòu)承載能力穩(wěn)定性的重要性

腳手架結(jié)構(gòu)承載能力穩(wěn)定性的重要性分析，可以從反面后果來(lái)分析，即如果其承載能力穩(wěn)定性不足，會(huì)造成嚴(yán)重的后果和極大的損失，從而可以看出足夠的承載能力穩(wěn)定性的重要性。20世紀(jì)90年代以來(lái)，腳手架、模板等臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)施倒塌的事故時(shí)有發(fā)生，甚至造成重大事故，給國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的傷害。舉例來(lái)說(shuō)，2010年1月12日，安徽蕪湖某建設(shè)工地在混凝土澆筑過(guò)程中發(fā)生腳手架倒塌事故，造成8人死亡，同日，貴州福泉市也發(fā)生了類(lèi)似事故，造成8人死亡，2人受傷。可見(jiàn)，腳手架結(jié)構(gòu)承載能力穩(wěn)定性至關(guān)重要，如何防止腳手架失穩(wěn)倒塌釀成慘劇，是施工企業(yè)高度重視的問(wèn)題之一。我國(guó)建設(shè)部早在1993年就發(fā)布了“關(guān)于防止建筑施工模板倒塌事故的通知”，其中，就對(duì)防止腳手架倒塌事故提出了要求，并給與承包商、施工企業(yè)以一定的壓力，以引起他們對(duì)該類(lèi)事故的足夠重視，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施。綜上分析可知，腳手架結(jié)構(gòu)承載能力穩(wěn)定性的重要性體現(xiàn)在安全和經(jīng)濟(jì)上，眾所周知，安全是工程的第一重要原則，而經(jīng)濟(jì)是一個(gè)國(guó)家的命脈，作為關(guān)乎國(guó)民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)項(xiàng)目的支柱工程，腳手架的質(zhì)量也成為影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要因素。

3 影響腳手架承載能力穩(wěn)定性的因素

3.1 構(gòu)架尺寸 腳手架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載能力，也就是驗(yàn)算腳手架整體或單肢立桿穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)抗力值Rd，其表達(dá)式為Rd=■，其中A——立桿的截面面積，也是構(gòu)架尺寸的一部分。由抗力公式可見(jiàn)，隨著截面積的增大，設(shè)計(jì)抗力值也會(huì)增大，從而腳手架的抗失穩(wěn)能力增大。此外，腳手架整體結(jié)構(gòu)的形式、連接桿件的長(zhǎng)度等都是影響其承載能力穩(wěn)定性的重要因素。

3.2 整體剛度 腳手架的整體剛度是保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的重要參數(shù)，而實(shí)驗(yàn)表明，單根立桿的穩(wěn)定承載能力要比整體的穩(wěn)定承載能力大，所以具體反映在計(jì)算公式上時(shí)表現(xiàn)為整體穩(wěn)定系數(shù)，該系數(shù)可以確切地反映腳手架整體穩(wěn)定的概念，并使得用單根軸心受壓桿件計(jì)算腳手架整體穩(wěn)定性的方法依然符合實(shí)際。根據(jù)穩(wěn)定性抗力設(shè)計(jì)值可知，整體剛度越大，越有利于承載能力穩(wěn)定性的提高。

3.3 節(jié)點(diǎn)連接 腳手架節(jié)點(diǎn)連接的松緊程度，是影響其抗失穩(wěn)能力的重要因素，節(jié)點(diǎn)的連接越緊，腳手架的壓桿類(lèi)型與兩端固定的連接形式越接近，可以大大降低腳手架的立桿計(jì)算長(zhǎng)度，從而提高腳手架的承載能力穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明，主節(jié)點(diǎn)處擰緊力矩50N.m比30N.m的臨界承載力要提高20%?？梢?jiàn)，節(jié)點(diǎn)連接對(duì)整體結(jié)構(gòu)的抗失穩(wěn)能力影響重大，但是需要注意的是，節(jié)點(diǎn)擰緊力不能過(guò)大，要根據(jù)結(jié)構(gòu)材料的承載能力綜合考慮。

3.4 連墻點(diǎn)和連墻件 腳手架連墻點(diǎn)的設(shè)置數(shù)量及連墻件的剛度，都是影響腳手架穩(wěn)定性的因素。連墻點(diǎn)的數(shù)目越多，與工程結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度越大，從而可以增大抗穩(wěn)能力，但是過(guò)多的連墻點(diǎn)會(huì)造成施工的復(fù)雜性，因此需要綜合考慮分析，確定合理的連墻點(diǎn)數(shù)。連墻件一般設(shè)置為兩步三跨或者三步三跨，若擴(kuò)大連墻件的豎向間距，可能導(dǎo)致腳手架的臨界承載力大大減少，因?yàn)樵谠龃竽_手架步距的同時(shí)也增大了立桿的計(jì)算長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)連墻件的豎向距離從3.6m增大到7.2m時(shí)，腳手架的臨界荷載下降33.83%。

3.5 橫桿和立桿截面積 腳手架的橫桿和立桿截面積是否一致也是影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一個(gè)因素，一般情況下腳手架橫向尺寸比縱向尺寸小得多，對(duì)一面墻的腳手架可以視為一塊格構(gòu)式平板，它在垂直于主體結(jié)構(gòu)表面的剛度遠(yuǎn)小于其縱向剛度，因而腳手架必須依靠與建筑物的可靠連接才能承受其自重、施工荷載與風(fēng)荷載的作用。橫桿和立桿的截面積都是屬于構(gòu)建尺寸的范疇，一般較大的尺寸都會(huì)對(duì)增大抗失穩(wěn)能力起到作用，但是兩者的比例也是影響結(jié)構(gòu)的因素，有時(shí)采用合適的比例可以起到節(jié)省材料同時(shí)增大強(qiáng)度的雙效作用。

3.6 掃地桿的設(shè)置 掃地桿是腳手架工程的一部分，是貼近地面、連接立桿根部的水平桿?？v向掃地桿：沿腳手架縱向設(shè)置的掃地桿；橫向掃地桿：沿腳手架橫向設(shè)置的掃地桿；橫向掃地桿在縱向掃地桿的下面，承受縱向掃地桿傳來(lái)的力，通過(guò)橫向掃地桿傳給力桿至基礎(chǔ)。掃地桿的作用是在腳手架中對(duì)立桿起到約束作用，從而起到降低立桿計(jì)算長(zhǎng)度，增大抗穩(wěn)承載力。一般掃地桿設(shè)置在離腳手架立桿基礎(chǔ)上20cm處，且規(guī)范對(duì)掃地桿的布置有著嚴(yán)格的要求。

4 加強(qiáng)腳手架承載能力穩(wěn)定性的措施

4.1 設(shè)計(jì)方案審批及施工過(guò)程的控制 腳手架的搭設(shè)施工必須由專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍承擔(dān)，施工人員必須持有建筑登高架設(shè)特種作用上崗證。在選擇設(shè)置方案時(shí)，要針對(duì)工程平面布置、立面造型的特點(diǎn)，確定腳手架的類(lèi)別、架體的形式和尺寸、基礎(chǔ)支承的方案、拉結(jié)和附墻的措施。在升降腳手架施工方面的設(shè)計(jì)，要嚴(yán)格控制有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楦邔幼鳂I(yè)的危險(xiǎn)系數(shù)比普通樓層的腳手架更高。

4.2 加強(qiáng)腳手架的檢查及安全管理控制 加強(qiáng)腳手架工程的檢查驗(yàn)收及安全管理工作，是關(guān)系到后期使用安全的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在腳手架的施工過(guò)程中和施工后要定期對(duì)架體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，立即更換。多數(shù)的腳手架事故是因?yàn)闆](méi)有做到定期檢查，導(dǎo)致事故的隱患得不到消除，從而造成事故的發(fā)生。加強(qiáng)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)腳手架鋼管扣件的質(zhì)量安全控制，主要是在采購(gòu)和生產(chǎn)的源頭上、在回收發(fā)放過(guò)程中、在維修和報(bào)廢方面、在施工設(shè)計(jì)方案審批以及現(xiàn)場(chǎng)安全檢查管理等五個(gè)方面嚴(yán)格把關(guān)，堅(jiān)持對(duì)鋼管扣件的管理和施工以程序化、制度化進(jìn)行。

4.3 建立腳手架質(zhì)量監(jiān)控機(jī)構(gòu) 腳手架的質(zhì)量是保證足夠抗穩(wěn)能力的基礎(chǔ)，因此，建立一個(gè)有效的腳手架質(zhì)量監(jiān)控機(jī)構(gòu)，不僅對(duì)腳手架的質(zhì)量控制起到重要作用，而且是保證腳手架質(zhì)量達(dá)標(biāo)不可缺少的措施。建筑業(yè)管理局安監(jiān)站是負(fù)責(zé)主管腳手架安全工作的主要部門(mén)，另外，技術(shù)監(jiān)督局又同時(shí)在負(fù)責(zé)腳手架及扣件的質(zhì)量，這樣很容易造成分工不分明的弊端，導(dǎo)致兩個(gè)部門(mén)管一件事情，反而起不到好的效果。

我國(guó)在建立質(zhì)量監(jiān)控部門(mén)時(shí)，可以借鑒一下國(guó)外的管理模式，使該部門(mén)具有三項(xiàng)權(quán)利：一是產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證，只有檢測(cè)產(chǎn)品合格者才能發(fā)質(zhì)量認(rèn)證書(shū)，不合格的要嚴(yán)格整頓；二是產(chǎn)品安全認(rèn)可，對(duì)產(chǎn)品除質(zhì)量認(rèn)證外，還需要通過(guò)安全認(rèn)可，也就是由建設(shè)工業(yè)會(huì)發(fā)給安全認(rèn)可證書(shū)的產(chǎn)品才能在施工中使用；三是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制定和實(shí)施，各種模板、腳手架產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)均由工業(yè)會(huì)負(fù)責(zé)組織制定和實(shí)施，每年還組織標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)班或各種研討會(huì)。

5 總結(jié)

綜上所述，我國(guó)腳手架在承載能力穩(wěn)定性方面還是存在問(wèn)題，因?yàn)槭Х€(wěn)造成的腳手架倒塌事故還是會(huì)時(shí)有發(fā)生，因此從多方面都需要進(jìn)一步努力，采取適當(dāng)?shù)拇胧┮苑阑加谖慈弧?/p>

根據(jù)我國(guó)腳手架的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)分析可知，我國(guó)的腳手架行業(yè)的發(fā)展方向如下：①提升腳手架的安全性，在進(jìn)行腳手架搭設(shè)時(shí)，周?chē)O(shè)安全欄桿和網(wǎng)欄，腳手板接頭之間不能留縫隙；②發(fā)展腳手架的形式多樣化，不同類(lèi)型的工程，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的腳手架，往往會(huì)起到事半功倍的效果；③實(shí)現(xiàn)腳手架的輕型化，這可以減輕建筑工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，腳手架的設(shè)計(jì)要趨向輕型化，裝卸方便、外表美觀，要不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品；④提升腳手架的環(huán)保要求，主要表現(xiàn)在對(duì)廢舊腳手架的處理方式上。

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