王振興 陳 奎

(河南五建建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450007)

0 引言

建筑工程與市政工程中鋼管腳手架大量使用。腳手架的安全與腳手架鋼管(簡(jiǎn)稱鋼管)和各類(lèi)扣件的材質(zhì)及安裝質(zhì)量密切相關(guān)。實(shí)際工程中腳手架設(shè)計(jì)通常采用的參數(shù)為：鋼管直徑48 mm、壁厚3.5 mm；扣件上螺栓的擰緊扭力矩40 N·m～65 N·m，直角扣件和旋轉(zhuǎn)扣件抗滑承載力8 kN[1]。實(shí)際流入施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼管、扣件壁厚通常偏小，螺栓擰緊力矩小于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致腳手架驗(yàn)算中參數(shù)取值偏差，使現(xiàn)場(chǎng)施工存在安全隱患。

本文對(duì)鄭州市建筑、市政10個(gè)工地腳手架構(gòu)件隨機(jī)抽檢，實(shí)地調(diào)查鋼管壁厚、扣件重量、扣件螺栓擰緊力矩等指標(biāo)；并針對(duì)直角扣件和旋轉(zhuǎn)扣件，設(shè)計(jì)了不同擰緊力矩的抗滑試驗(yàn)，為腳手架設(shè)計(jì)提供參考。

1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

1.1 鋼管壁厚

對(duì)鄭州市建筑、市政等10個(gè)工地的鋼管壁厚進(jìn)行隨機(jī)抽檢，每個(gè)工地50根，共500根。調(diào)查結(jié)果如圖1所示。

從圖1可知，由于鋼管制作偏差及周轉(zhuǎn)使用中的銹蝕和磨損現(xiàn)象等，鋼管實(shí)際壁厚普遍偏小。工程中的鋼筋壁厚集中在2.5 mm～3.5 mm。

從圖1還可以發(fā)現(xiàn)，壁厚分布大致服從正態(tài)分布。當(dāng)按正態(tài)分布來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，可得μ=3.015 mm，σ=0.214 6 mm。仿照文獻(xiàn)[2]對(duì)截面尺寸和材料強(qiáng)度取值的基本原則，針對(duì)當(dāng)前施工管理水平，取相應(yīng)于97%的保障率來(lái)確定其概率密度曲線上的分位數(shù)，從而得到腳手架設(shè)計(jì)時(shí)鋼管壁厚取值t=2.7 mm。

1.2 扣件重量

由于扣件外形較復(fù)雜，不易直接測(cè)定其壁厚等尺寸，本文選擇扣件重量作為統(tǒng)計(jì)參數(shù)?？奂亓块g接地反映了其截面尺寸，因此也是影響扣件抗滑極限承載力的重要參數(shù)。

根據(jù)文獻(xiàn)[1]附錄A的規(guī)定：?jiǎn)蝹€(gè)直角扣件的重量是13.2 N(1.35 kg)，旋轉(zhuǎn)扣件的重量是14.6 N(1.49 kg)，對(duì)接扣件的重量是18.4 N(1.88 kg)。

對(duì)鄭州市10個(gè)建筑、市政工程工地腳手架扣件重量進(jìn)行調(diào)查，每個(gè)工地直角扣件、旋轉(zhuǎn)扣件、對(duì)接扣件各30個(gè)，調(diào)查成果見(jiàn)圖2～圖4。

從圖2～圖4可見(jiàn)，僅有10%左右現(xiàn)場(chǎng)使用的扣件重量達(dá)到文獻(xiàn)[1]規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)重量。這將影響扣件的抗滑移能力和極限承載力，從而影響整個(gè)腳手架體系穩(wěn)定性。

1.3 擰緊力矩

扣件式鋼管腳手架使用過(guò)程中，立桿、水平桿、斜桿相互間用扣件連接，扣件螺栓的擰緊力矩對(duì)它們的連接起著關(guān)鍵的作用，文獻(xiàn)[3]規(guī)定扣件的擰緊力矩應(yīng)為40 N·m～65 N·m?，F(xiàn)場(chǎng)施工中，由于扣件數(shù)量巨大，螺栓的擰緊力矩通常小于標(biāo)準(zhǔn)值，導(dǎo)致扣件抗滑能力降低，影響架體安全。

對(duì)鄭州市建筑、市政10個(gè)工地共500個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件的擰緊力矩進(jìn)行隨機(jī)抽檢。抽檢時(shí)針對(duì)工地已搭設(shè)完成、尚未加載的腳手架扣件進(jìn)行復(fù)緊，并以復(fù)緊的起始力矩作為抽檢結(jié)果。擰緊力矩的抽檢結(jié)果如圖5，圖6所示。

從圖5，圖6可以看出，現(xiàn)場(chǎng)抽檢得到的扣件擰緊力矩集中在20 N·m～40 N·m，超過(guò)40 N·m約占10%，遠(yuǎn)低于文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值。

2 扣件抗滑移試驗(yàn)

扣件的抗滑能力對(duì)腳手架的安全至關(guān)重要。一般認(rèn)為，抗滑移能力與扣件的幾何尺寸、螺栓擰緊力矩、鋼管表面粗糙程度等多個(gè)因素有關(guān)。

本文針對(duì)直角扣件、旋轉(zhuǎn)扣件進(jìn)行抗滑試驗(yàn)，得出螺栓擰緊力矩與極限抗滑力之間的關(guān)系。試驗(yàn)裝置如圖7所示，試驗(yàn)結(jié)果如表1,表2及圖8所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，扣件的擰緊力矩在40 N·m～50 N·m時(shí)，一部分扣件螺栓就會(huì)發(fā)生滑絲(見(jiàn)表1,表2)，扭矩達(dá)到60 N·m時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)扣件脆性斷裂(如圖8所示)，表明當(dāng)前建筑市場(chǎng)扣件質(zhì)量普遍低下。

表1 直角扣件抗滑試驗(yàn)參數(shù)表

表2 旋轉(zhuǎn)扣件抗滑試驗(yàn)參數(shù)表

由表1可知，當(dāng)螺栓擰緊力矩小于50 N·m時(shí)，隨著荷載逐漸增大，扣件抗滑極限承載力也相應(yīng)增大，最終發(fā)生滑移破壞。當(dāng)擰緊力矩大于50 N·m時(shí)，在發(fā)生滑移破壞之前，鋼管會(huì)產(chǎn)生較大變形，扣件甚至?xí)l(fā)生脆性斷裂，導(dǎo)致承載力下降。相應(yīng)于當(dāng)前鋼管和扣件質(zhì)量實(shí)際情況，螺栓擰緊力矩在40 N·m～50 N·m時(shí)腳手架結(jié)點(diǎn)極限抗滑承載力較高。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和試驗(yàn)分析，針對(duì)當(dāng)前腳手架鋼管與扣件的實(shí)際質(zhì)量現(xiàn)狀，得出以下結(jié)論：

1)按97%的可靠度保障率，腳手架設(shè)計(jì)中鋼管壁厚宜取為2.7 mm。

2)從重量角度看，現(xiàn)場(chǎng)使用的直角扣件、旋轉(zhuǎn)扣件和對(duì)接扣件僅10%左右達(dá)到規(guī)范要求。

3)扣件螺栓的擰緊力矩宜在40 N·m～50 N·m之間，此時(shí)腳手架結(jié)點(diǎn)極限抗滑承載力較高。