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。本文首先簡單介紹腳手架的使用和發(fā)展現(xiàn)狀，并簡要闡述腳手架結(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，分析加強其承載能力穩(wěn)定性的措施，最后進行總結(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
隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，建筑業(yè)逐漸成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，工程建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量越來越大、越來越多，對工程的質(zhì)量要求也越來越高，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，在提供方便的同時創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。但是，腳手架在工程中的作用是臨時的，作為臨時結(jié)構(gòu)，其本身的強度和穩(wěn)定要求往往不受重視，特別是承載能力穩(wěn)定性，在設(shè)計時可能會考慮不周，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，可以從反面后果來分析，即如果其承載能力穩(wěn)定性不足，會造成嚴(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，腳手架、模板等臨時結(jié)構(gòu)設(shè)施倒塌的事故時有發(fā)生，甚至造成重大事故，給國家和人民的生命財產(chǎn)安全造成了極大的傷害。舉例來說，2010年1月12日，安徽蕪湖某建設(shè)工地在混凝土澆筑過程中發(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)生了類似事故，造成8人死亡，2人受傷�？梢�，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)高度重視的問題之一。我國建設(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，以引起他們對該類事故的足夠重視，進而采取相應(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)濟上，眾所周知，安全是工程的第一重要原則，而經(jīng)濟是一個國家的命脈，作為關(guān)乎國民經(jīng)濟的建設(shè)項目的支柱工程，腳手架的質(zhì)量也成為影響國民經(jīng)濟的重要因素。
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，也就是驗算腳手架整體或單肢立桿穩(wěn)定性的設(shè)計抗力值Rd，其表達式為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，隨著截面積的增大，設(shè)計抗力值也會增大，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)，而實驗表明，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，所以具體反映在計算公式上時表現(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算腳手架整體穩(wěn)定性的方法依然符合實際。根據(jù)穩(wěn)定性抗力設(shè)計值可知，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)點連接 腳手架節(jié)點連接的松緊程度，是影響其抗失穩(wěn)能力的重要因素，節(jié)點的連接越緊，腳手架的壓桿類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算長度，從而提高腳手架的承載能力穩(wěn)定性。實驗表明，主節(jié)點處擰緊力矩50N.m比30N.m的臨界承載力要提高20%�？梢�，節(jié)點連接對整體結(jié)構(gòu)的抗失穩(wěn)能力影響重大，但是需要注意的是，節(jié)點擰緊力不能過大，要根據(jù)結(jié)構(gòu)材料的承載能力綜合考慮。
3.4 連墻點和連墻件 腳手架連墻點的設(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。連墻點的數(shù)目越多，與工程結(jié)構(gòu)的連接強度越大，從而可以增大抗穩(wěn)能力，但是過多的連墻點會造成施工的復(fù)雜性，因此需要綜合考慮分析，確定合理的連墻點數(shù)。連墻件一般設(shè)置為兩步三跨或者三步三跨，若擴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，因為在增大腳手架步距的同時也增大了立桿的計算長度。實驗表明，當(dāng)連墻件的豎向距離從3.6m增大到7.2m時，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)定性的一個因素，一般情況下腳手架橫向尺寸比縱向尺寸小得多，對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對增大抗失穩(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，有時采用合適的比例可以起到節(jié)省材料同時增大強度的雙效作用。
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的力，通過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立桿起到約束作用，從而起到降低立桿計算長度，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)范對掃地桿的布置有著嚴(yán)格的要求。
4 加強腳手架承載能力穩(wěn)定性的措施
4.1 設(shè)計方案審批及施工過程的控制 腳手架的搭設(shè)施工必須由專業(yè)施工隊伍承擔(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，要針對工程平面布置、立面造型的特點，確定腳手架的類別、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，要嚴(yán)格控制有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因為高層作業(yè)的危險系數(shù)比普通樓層的腳手架更高。
4.2 加強腳手架的檢查及安全管理控制 加強腳手架工程的檢查驗收及安全管理工作，是關(guān)系到后期使用安全的一個重要環(huán)節(jié)。在腳手架的施工過程中和施工后要定期對架體進行檢查，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，立即更換。多數(shù)的腳手架事故是因為沒有做到定期檢查，導(dǎo)致事故的隱患得不到消除，從而造成事故的發(fā)生。加強建筑施工現(xiàn)場腳手架鋼管扣件的質(zhì)量安全控制，主要是在采購和生產(chǎn)的源頭上、在回收發(fā)放過程中、在維修和報廢方面、在施工設(shè)計方案審批以及現(xiàn)場安全檢查管理等五個方面嚴(yán)格把關(guān)，堅持對鋼管扣件的管理和施工以程序化、制度化進行。
