双立杆脚手架搭设方案分析及建议

双立杆脚手架搭设方案分析及建议施工技术2009年4月第38卷第4期在高层建筑施工中,施工企业常搭设较高的钢管扣件式落地脚手架,这需要采用双排双立杆脚手架。在脚手板层层满铺的情况下,双立杆脚手架可搭设至50m左右高度(通常双排单立杆脚手搭设高度在30m左右)。由于�建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范�JGJ130�2001(以下简称规范)中对双排双立杆脚手架的构造形式没有具体规定,也没有明确其稳定性计算原则,导致出现多种双立杆脚手架搭设方案。目前使用的多个商用脚手架安全计算软件对双立杆稳定性采用了同样的原则,即双立杆可以合起来计算稳定性,这里就隐含着一个假定:双立杆中任一杆的轴内力均不超过其稳定承载力。施工单位所采用的搭设方案是否满足这样的假定成为解决脚手架稳定性的新问题。根据稳定性计算原理,立杆的稳定承载力只与它本身的材料类型、截面尺寸及边界条件有关,因此外荷载作用在杆件上的大小决定了该杆件的稳定性大小。本文分析了4种双立杆脚手架搭设方案,指出了各种方案的受力特点,提出了脚手架稳定性计算方法。1)方案A(见图1a)图1.该方案是最常见的双立杆脚手架方案,内、外副立杆没有直接用横向水平杆相连。因此,副立杆的稳定承载力不能按规范立杆稳定性公式来计算。方案A的问题是:主立杆底部承担了太多的荷载,有可能超过了单根杆的稳定承载力(根据脚手架构造及传递荷载的途径可判断)。目前常用的脚手架计算软件大都按双杆共同承担竖向荷载的原则计算双立杆稳定性,这就要求两根立杆的轴向力相差不大,而且轴力较大杆件不超过其稳定承载力(即要求其中任一根不能失稳)。鉴于上述情况,有些脚手架地方规程及施工计算软件提供了一个选项:按双立杆两杆稳定承载力的70%计算稳定性,这里隐含着副立杆承担其稳定承载力的40%,而主立杆承担与其稳定承载力相等的荷载。至于这一计算原则是否与现场方案相符,要视具体搭设方案而定。对于方案A建议采用的方法是:主、副立杆所承担的荷载应根据搭设设计方案分别计算,再分别计算主、副立杆的稳定性。而副立杆的稳定承载力应适当降低,宜按规范要求的50%~70%取值。2)方案B每步距中主、副立杆用旋转扣件固定,主立杆上荷载通过旋转扣件卸载到副立杆上,同时副立杆随主立杆的变形而变形,它们的失稳模态基本一致,副立杆的稳定承载力可同样按规范公式计算。规范稳定承载力计算是针对双排单立杆脚手架的,所以方案B的问题是水平杆及扣件对双立杆的约束强度比相同条件下对单立杆的约束强度小,双立杆脚手架中单杆稳定承载力比单立杆脚手架中小。同时,方案B中固定主立杆与水平杆的直角扣件也比双排单立杆脚手架中直角扣件更易达到其强度极限。对于方案B建议采用的方法是:可按双立杆共同承担竖向荷载的原则(即两杆承载力相同)计算立杆稳定性(在同时架立双杆及旋转扣件不滑移的情况下,两杆承担的竖向荷载相差不大)。同时,立杆稳定性承载力按规范公式计算值的80%~90%取值。3)方案C(见图1b)方案C中主、副立杆的内力差是最大的,除非考虑横向水平杆对主立杆的支撑作用,因此需考虑结构的变形协调条件,而副立杆的承载能力小,不推荐使用此方案。4)方案D(见图1c)根据规范6�2�1条,当使用竹笆脚手板时可用方案D(纵向水平杆用直角扣件固定在横向水平杆上)。若布置得当,方案D是4种方案中主、副立杆内力比较接近的方案,可以较充分地使用材料。方案D中主立杆底部内力接近脚手架单杆部分底部内力(未附加立杆及扣件等自重),副立杆承担了脚手架双杆部分的大部分荷载。方案D是可以采用的一种方案,主、副立杆内力宜分别计算,再验算各杆稳定性,为安全起见,各杆承担的荷载不超过单杆稳定承载力值的90%。通过以上分析,可以知道双立杆脚手架立杆稳定性的计算应根据脚手架搭设方案而定,不同的方案不能用同一原则计算。另外,以上分析是基于国家规范所提供的公式,没有考虑超静定结构的内力重分配,多数商用脚手架安全计算软件也没有这样的分析。