預(yù)埋螺桿式新型連墻件施工技術(shù)

劉生輝

（中建二局第三建筑工程有限公司,北京 100070）

1 概述

預(yù)埋螺桿式新型連墻件是由塑料預(yù)埋件、雙頭螺桿、臨時(shí)固定用螺桿和連墻短鋼管構(gòu)成的新型連墻件體系，通過在結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)預(yù)埋帶鋼制螺母的塑料預(yù)埋件，采用雙頭螺桿將連墻短鋼管將腳手架架體與建筑主體結(jié)構(gòu)連接，加強(qiáng)外腳手架的整體穩(wěn)定性[1-2]。

2 傳統(tǒng)連墻件做法與利弊分析

傳統(tǒng)預(yù)埋鋼管連墻件是通過在結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)預(yù)埋承插短鋼管作為可靠固定端連接，再用連墻短鋼管將腳手架與可靠固定端扣接形成牢固整體來提高腳手架的穩(wěn)定性[3]。

1）優(yōu)點(diǎn)：傳統(tǒng)預(yù)埋鋼管式連墻件操作簡單，連接牢固性較好。

2）缺點(diǎn)：傳統(tǒng)連墻件若預(yù)留在有砌體墻等位置，砌筑施工時(shí)需預(yù)留出腳手眼，待后期架體拆除后進(jìn)行封堵，封堵難度較高，存在較大的滲漏風(fēng)險(xiǎn)；砌筑、粉刷過程中，工人往往會圖便捷，無意識地將連墻件拆除，存在較大的安全隱患；預(yù)埋短鋼管切除費(fèi)時(shí)費(fèi)工，材料不可循環(huán)利用[4-5]。

3 新型連墻件的優(yōu)點(diǎn)

3.1 安全性提高

常規(guī)連墻件扣件的預(yù)埋扣件在施工過程中易松脫和缺失，給外腳手架造成安全隱患，而新型連墻件無須穿墻安裝，對二次結(jié)構(gòu)施工和外墻裝修施工影響小，工人不會隨意拆改，極大地降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 有助于提高施工質(zhì)量

山墻處或其他特殊部位常規(guī)連墻件無法預(yù)埋，需提前預(yù)留穿墻洞或后期開孔，損壞混凝土墻、梁、板等完整性，存在防水滲漏隱患；而新型腳手架連墻件是采用梁側(cè)預(yù)埋的方式，對墻面的破壞程度很低。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益高

新型連墻件制作較為精良，安拆更加方便，雙頭螺桿、連墻拉接鋼管、預(yù)埋安裝小螺桿均可回收流轉(zhuǎn)使用，極大地降低了采購成本。新型連墻件避免了后期需要割去預(yù)埋進(jìn)去的鋼管及扣件，節(jié)省了材料，提高了施工效率，減少耗時(shí)耗工，都能提高整體的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 排列整齊，外形美觀

新型連墻件采用梁側(cè)預(yù)埋的方式，連墻件中的連墻桿應(yīng)呈水平設(shè)置，外觀涂刷紅色油漆，緊貼結(jié)構(gòu)外墻，在保證安全性能的前提下較常規(guī)連墻件更為醒目、美觀。

4 適用范圍

本新型施工技術(shù)適用于在現(xiàn)澆混凝土施工過程中落地式、懸挑式鋼管腳手外架的安裝、使用以及拆除，也可用于鋼筋混凝土柱、梁等結(jié)構(gòu)的腳手架施工，廣泛用于各種混凝土構(gòu)件，適用性較強(qiáng)，適用范圍廣泛。

5 新型連墻件詳述

5.1 組成部分

1）連墻件預(yù)埋件：長140 mm，內(nèi)含方形螺母M14（尺寸為40 mm×40 mm×14 mm）塑料預(yù)埋件。

2）臨時(shí)固定螺桿：安裝預(yù)埋件為保證定位精準(zhǔn)，本工藝配套專用的“臨時(shí)固定螺桿”，用于確保混凝土澆筑過程中預(yù)埋件不會產(chǎn)生偏位?；炷翝仓?，拆側(cè)模板前，需扭出退出的周轉(zhuǎn)配件。

3）雙頭螺栓桿：采用規(guī)格M14 mm×140 mm，C級普通螺栓，4.8級。

4）連墻短鋼管：由φ48 mm×2.8 mm短鋼管內(nèi)焊接12 mm厚圓形鋼制螺母構(gòu)成，鋼管外涂刷紅色油漆；

5.2 施工步驟

施工步驟為：預(yù)埋件安裝→臨時(shí)固定螺桿安裝→雙頭螺桿安裝→連墻件安裝。

5.3 施工工藝

模板安裝后，首先根據(jù)確定的連墻件布置方式對連墻件的拉結(jié)位置進(jìn)行彈線定位，確保連墻件在同一水平面，以保證其力學(xué)性能，同時(shí)保證能與腳手架立桿準(zhǔn)確連接，不發(fā)生偏移，采用機(jī)具在模板上鉆出小孔，將塑料預(yù)埋件安裝在所需要拉接位置的梁內(nèi)側(cè)模板上，無論木模板還是鋁模板都同樣適用（見圖1）。

混凝土澆搗前，擰入臨時(shí)固定螺桿，確保混凝土澆搗過程中預(yù)埋件不會產(chǎn)生偏移，同時(shí)需確保預(yù)埋件與模板接觸面的無縫隙緊貼，防止混凝土漿水滲入預(yù)埋件的管內(nèi)部（見圖2）。

混凝土澆筑時(shí)，需注意振動棒振搗時(shí)盡量不要碰到預(yù)埋件避免產(chǎn)生偏位或破壞，混凝土澆搗后在拆模板前取出臨時(shí)固螺桿，待混凝土達(dá)到5 MPa或規(guī)范要求強(qiáng)度后，安裝鋼制雙頭螺桿（見圖3）。

腳手架搭設(shè)起來做拉結(jié)時(shí)，將帶圓螺母的短鋼管擰緊固定于雙頭螺桿上，再把短鋼管用十字扣連接于外腳手架立桿上（見圖4）。

6 注意事項(xiàng)

1）購買符合規(guī)格和質(zhì)量要求的雙頭螺桿、螺母等零構(gòu)件時(shí)，需要進(jìn)行外觀檢查和送樣檢測，保證構(gòu)件質(zhì)量問題。

2）在混凝土澆搗前，必須擰入臨時(shí)固定螺桿，確?；炷翝矒v過程中預(yù)埋件不會產(chǎn)生偏移，防止混凝土漿水滲入預(yù)埋件的管內(nèi)部。

3）短鋼管內(nèi)焊接圓形螺母時(shí)，螺母與管壁焊接處焊縫必須飽滿，無氣孔無裂紋，焊縫高度不小于5 mm才能滿足連墻件抗拔力需求。

4）安裝雙頭螺桿時(shí)，混凝土強(qiáng)度達(dá)到5 MPa或相關(guān)要求的強(qiáng)度后，才能開始安裝雙頭螺桿，安裝后的擰緊力矩值應(yīng)在121~162 N·m。

5）安裝雙頭螺桿時(shí)，雖然無法看清內(nèi)端是否與預(yù)埋件內(nèi)的方形螺母牢靠連接，但可觀測雙頭螺桿的外露長度，確定是否已安全連接（外露長度小于或等于40 mm為安全）。

6）安裝雙頭螺桿時(shí)，考慮到混凝土強(qiáng)度還沒跟上來，扭力不宜過大，以免造成“對邊的梁墻板”破裂。

7 新型連墻件的力學(xué)性能

連墻件采用2步3跨，豎向間距取層高，水平間距4.5 m，呈菱形布置。

7.1 連墻鋼管受力計(jì)算

7.1.1 計(jì)算連墻鋼管的總軸向力設(shè)計(jì)值N l

按JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《技術(shù)規(guī)范》）公式5.2.12-3計(jì)算，應(yīng)滿足：

式中，N0為連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力；kN，按《技術(shù)規(guī)范》第5.2.12條規(guī)定，雙排腳手架取N0＝3 kN；Nlw為風(fēng)荷載產(chǎn)生的連墻鋼管軸向力設(shè)計(jì)值，kN，按《技術(shù)規(guī)范》第5.2.13條規(guī)定計(jì)算：

式中，wk為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2，按90 m高度處算得wk＝1.43×0.30=0.43 kN/m2；Aw為單個(gè)連墻件所覆蓋的腳手架外側(cè)面的迎風(fēng)面積，Aw＝3.0×4.5＝13.5 m2；

則Nlw＝1.4wkAw＝1.4×0.43×13.5＝8.127 kN

Nl＝Nlw+N0＝8.127+3＝11.127 kN

7.1.2 連墻鋼管的強(qiáng)度計(jì)算

按《技術(shù)規(guī)范》公式5.2.12-1，連墻鋼管的強(qiáng)度應(yīng)滿足：

式中，σ為連墻鋼管應(yīng)力值，N/mm2；Ac為連墻鋼管凈截面面積，mm2，采用φ48.3 mm×2.8 mm鋼管，Ac＝397 mm2；f為連墻件鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2，Q235鋼材f＝205 N/mm2。

則σ＝Nl/Ac＝11 127/397＝28.0 N/mm2＜0.85f＝0.85×205＝174.3 N/mm2，連墻鋼管的強(qiáng)度滿足要求。

7.1.3 連墻鋼管的穩(wěn)定性驗(yàn)算

按《技術(shù)規(guī)范》公式5.2.12-2計(jì)算，應(yīng)滿足：

式中，A為連墻鋼管毛截面面積，mm2，采用φ48.3 mm×2.8 mm鋼管，A＝1 831 mm2；φ為連墻鋼管的穩(wěn)定系數(shù)，由長細(xì)比λ=L0/i按《技術(shù)規(guī)范》附錄A表A.0.6取值，L0為連墻鋼管計(jì)算長度，連墻鋼管最長計(jì)算長度為600 mm，取L0＝600 mm；λ為長細(xì)比，λ＝L0/i＝600/16.0＝37.5，查得：φ＝0.893。

則σ＝Nl/（φA）＝11127/（0.893×1 831）

＝6.81 N/mm2＜0.85f＝0.85×205＝174.3 N/mm2。

連墻鋼管的穩(wěn)定性滿足要求。

7.2 M14雙頭螺紋的預(yù)埋普通螺栓桿承載力驗(yàn)算

預(yù)埋螺栓桿采用M14，C級普通螺栓4.8級。

M14預(yù)埋普通螺栓桿沿桿軸方向承受連墻鋼管傳來的拉力設(shè)計(jì)值為Nl＝11.127 kN，該螺栓桿軸方向受拉承載力設(shè)計(jì)值按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《設(shè)計(jì)規(guī)范》）公式11.4.1-5計(jì)算：

式中，Ntb為預(yù)埋螺栓桿軸方向受拉承載力設(shè)計(jì)值，N；Ae為預(yù)埋螺栓桿在螺紋處的有效截面積；De為預(yù)埋螺栓桿在螺紋處的有效直徑，mm；ftb為預(yù)埋螺栓桿抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，查《設(shè)計(jì)規(guī)范》表4.4.6，按C級普通螺栓4.8級查得ftb＝170 N/mm2。

M14預(yù)埋普通螺栓桿有效直徑De＝12.123 6 mm的預(yù)埋螺栓桿，則有：

M14C級普通螺栓4.8級桿滿足連墻件受拉承載力要求。

7.3 內(nèi)置螺桿與鋼管的焊縫驗(yàn)算

按《設(shè)計(jì)規(guī)范》公式11.2.2-1計(jì)算，應(yīng)滿足：

式中，σ為角焊縫受拉狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度；N為連墻鋼管總軸向力設(shè)計(jì)值；Lwe為角焊縫計(jì)算長度；he為焊縫厚度；ffw為角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；βf為正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，βf=1.22。

連墻件內(nèi)置螺桿與鋼管采用部分焊透角焊縫，受力形式為拉力。

圓孔內(nèi)或槽孔內(nèi)角焊縫的計(jì)算長度，即鋼管內(nèi)壁周長，因此，焊縫長度Lwe=3.14×42.7=134.00 mm；焊縫厚度：he=6.00 mm；

鋼材等級：Q235，N=11.127 kN

角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：ffw=160 N/mm2

σ=N/（Lwehe）=11.127×103/（134×6.0）

=13.84 N/mm2≤ffwβf=160×1.22=195.20 N/mm2

滿足要求。

8 結(jié)語

隨著國內(nèi)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，建筑行業(yè)內(nèi)的各種新型、綠色環(huán)保、高效的建筑新技術(shù)在實(shí)際施工中不斷應(yīng)運(yùn)而生，新型連墻件是對常規(guī)連墻件的基礎(chǔ)上優(yōu)化而來，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢、安全優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，但是還需要不斷完善改進(jìn)使它更適應(yīng)各種施工環(huán)境。