插槽式钢管支撑架应用及规范编制浅析

于海祥，吴姣，吴志鹏，马飞，周雪梅

（1重庆建工第九建设有限公司，重庆400080；2重庆山川建设工程（集团）有限公司，重庆400030；3中建四局第三建筑工程有限公司，贵州遵义563000）

插槽式钢管支撑架应用及规范编制浅析

于海祥1，吴姣2，吴志鹏3，马飞2，周雪梅1

（1重庆建工第九建设有限公司，重庆400080；2重庆山川建设工程（集团）有限公司，重庆400030；3中建四局第三建筑工程有限公司，贵州遵义563000）

插槽式钢管架体由于搭设快捷，安全度高，在房屋建筑混凝土工程施工中被广泛用作模板支撑架，但必须有可靠的安全技术规范作为技术保证，该文在分析了插槽式钢管模板支撑架的特点和优劣性的基础上，介绍了安全技术规范的编制背景、规范的编制原则，并详细综述了规范中的执行要点，以期起到建筑施工领域对该类型架体的进一步认识，发挥其优点的作用，并对规范要点进行解读，促进规范的执行准确度和执行力度。

插槽式钢管支模架；安全技术规范；结构设计；构造要求；安全管理

0 引言

插槽式钢管模板支撑架是将钢管与插头、插座分别焊接成横杆、立杆、顶杆，再由横杆、立杆、顶杆类杆件及顶托通过楔形承销锁组装形成拆装快捷的脚手架，其用途主要为建筑施工混凝土模板支撑架。插槽式快速拆装脚手架节点为楔形燕尾承销锁连接结构，节点抗扭转刚度大、力学性能好、节点坚固、支架稳定性好，杆件连接尺寸精度高、坚固耐用，具有安装方便快捷、拆卸简单、安全施工性好、重复使用率高的特点。其组架形式灵活，适用广泛，可组成多种尺寸和载荷的模板支撑架。目前，该类架体在设计和施工中既无相关国家或行业的产品标准又无安全技术规范，随着插槽式钢管支架越来越广泛用于民用、工业建筑的支模体系，其安全技术管理的重要性越来越凸显。

1 架体特点

插槽式钢管模板支撑架由于采用的是立杆插槽座与水平杆插头的楔形燕尾直插式连接构造，由此决定了该架体的如下特点：

（1）安装方便快捷、拆卸简单。由于节点插槽座和插头分别焊接在立杆和水平杆上（如图1），实现了杆和配件的一体，不存在分离式配件。安装过程中，仅需将水平杆通过杆端插头楔入立杆插槽座，通过简单的单次锤击即可组装成架体节点。

（2）由于不设置分离式配件，施工中无零散配件丢失，易保管，使用过程中损耗小，有利于控制费用成本，相比扣件式架体，能够节约周转材料30%。

（3）承插型节点牢固，立杆和水平杆节点抗扭转刚度大，架体整体稳定性强。

（4）插槽座和插头的加工制作精度要求高，制作偏差容易导致节点燕尾形承插楔形连接要么楔入松动，要么插头楔入插座深度过小，两种情况下均造成节点松动，为架体稳定性和牢固性留下安全隐患(图1）。

图1 插槽式节点构成

（5）架体杆件分为标准杆件和非标准杆件。其中标准杆件的立杆插槽座节点距符合0.6m的模数（图2），便于不同型号立杆通过交错布置后，避开架体立杆竖向接头在同一断面的受力缺陷；而目前大量使用的非标准杆件，其立杆底部不带有连接套管，其杆件长度为2.5m、2.6m、2.8m等固定长度（图3），使用过程中不能接长，架体竖向一根立杆到顶，架体仅具有1～2个步距，对于3m左右高度的支模楼层具有很高的搭设效率和施工安全性。

综上，插槽式钢管架体是一种能增强施工和使用安全度的快速装拆式模板支撑架，值得大力推广，但对产品本身提出了严格的加工精度要求，在使用过程中应不断通过技术革新趋利避弊。

图2 标准立杆图

图3 非标准立杆图

2 规范编制背景

目前全国各地在插槽式钢管模板支撑架的设计和使用方面，尚无国家或行业技术标准，2013年重庆市城乡建设委员组织相关单位编写了重庆市工程建设地方标准《建筑施工插槽式钢管模板支撑架安全技术规范》DBJ50-184-2014，该标准从架体构配件材料要求及制作质量要求、架体结构布置、荷载计算、架体结构设计、构造要求、施工和验收以及安全管理的方方面面对该类型架体进行了详细的安全技术规定，对规范插槽式钢管模板支撑架的设计和施工，确保架体安全起到了重要的作用。该规范的编制背景是，近几年插槽架体系在重庆及其他地区的使用日渐普及，使用中无相关产品标准和技术规范，仅有各生产租赁厂家内部的产品标准，市场行为中存在构配件原材料粗制滥造、方案编制无依据，架体结构不合理、现场搭设混乱、缺乏相关验收依据等。该技术标准的编制过程中，编制单位对目前该架体的使用情况进行了充分调研，结合现行相关的国家和行业标准，致力于纠正实际设计和施工中的不正确做法，编制的条文满足目前通常的做法，同时推广应用新技术，适度超前。

3 规范编制原则

为确保架体的使用安全，在调研和试验、测试的前提下，本规范的编制遵循了下述原则。

3.1 与现行标准体系相协调

住房和城乡建设部已先后发布了多部与脚手架和模板支撑架相关的安全技术规范，这些标准从不同的角度对不同类型的支模架做出了原材料、荷载、计算、构造、验收和安全管理等方面的相关规定，如《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011[1]、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008[2]、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011[3]、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166[4]、《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010[5]等。本次规范的编写的基本思路均传承了上述标准的编写风格，借鉴了各自的先进之处，并在其基础上增添了较多便于现场执行的表格。

3.2 为技术标准，兼有产品标准的作用

从编制先后顺序而言，应该先出台相关的产品标准，再制定与之相匹配的安全技术规范。前者负责对架体构配件出厂前的技术指标和检验方法做出明确规定，而后者重在对构配件进入施工现场后的抽样复检、设计、施工、安全管理做出相关技术规定。本次规范编写之际，尚无插槽式钢管构配件的国家或地方的产品标准，因此本规范单列章节对插槽式钢管构配件的材料要求、力学性能、制作质量要求、抽样检验规则进行了全面的规定，因此，本规范虽为安全技术规范，但兼具有产品标准的作用。

3.3 重在操作，给出了架体的结构布置原则

针对现场架体设置会受架体错层、梁高不一致，梁轴线不正交等等复杂因素的制约，从而导致实际搭设的架体与规范规定的理论计算模型之间存在较大差异这一问题，本次规范编写，专门设置了结构形式与总图布置一章，对基础不等高、梁板综合布杆、梁下立杆加密等架体布置细节进行了详尽的描述，具有较强的可操作性，有效避免了架体的杂乱设置。这些基本布置原则不仅适用于插槽式钢管模板支撑架，同样适用于其他杆件符合模数的架体结构设置。

3.4 配套表格齐全

为提高规范的可操作性，本规范严格规定进行分阶段验收与总体验收，并提供相关的检查与验收表格；架体自重列表、计算长度列表、设计指标列表、验收指标表格等附表齐全，便于设计和检查验收。

3.5 扩展性强

本规范稍作调整，即可用于其他架体，如轮盘式、插销式等钢管模板支架的安全技术规范。

图4 单元框架示意图

4 规范技术要点

4.1 主要构配件的材质及制作质量要求

本规范严格规定插槽节点的楔紧程度，确保节点刚度。插槽节点的楔紧程度是确保架体节点牢固，架体组装后不散架、立杆和水平杆节点转动刚度满足计算要求的最重要的保障条件。为此，本规范从如下两点对插槽节点的楔紧程度做出规定：（1）水平杆端楔形插头内表面应与立杆插槽座凸缘外表面吻合，插销连接应保证水平杆端楔形插头锤击楔入到位后具有一定的自锁抗拔脱能力，抗拔力不得小于3.0kN；（2）水平杆端楔形插头与立杆插槽座锤击楔紧后，插头插入插槽座的深度不应小于插槽座深度的3/4，且应设置便于目视检查楔入深度的刻痕或颜色标记。本规范后续原材料和配件加工精度的规定也紧紧围绕节点楔紧度做出相关硬性要求。

4.2 关于模数的规定

由于目前市场上普遍存在立杆插槽座节点不符合模数的杆件，本规范结合支模高度的需求，对杆件的模数做出了如下基本要求：（1）高度不超过6.0m的模板支撑架，可采用不符合模数的立杆。即：立杆允许接长一次充分考虑到目前市场上产品的过渡，也便于矮支模情况下的单一立杆到顶的实际快速搭架要求；（2）高度超过6.0m的模板支撑架不得采用节点距不符合模数的立杆，以便错开接头在同一断面。

4.3 给出了扣件式钢管参与辅助搭设的基本条件

各种符合模数的架体用于肋梁楼盖支模时，由于立杆节点模数的限制，不可避免地要辅以扣件式钢管。本规范不回避关于不同类型钢管混搭的问题，但仅允许最顶层的封顶水平杆可以辅助采用扣件式钢管，并对扣件式封顶杆的使用条件做出了规定：（1）与扣件式封顶杆扣接的立杆轴向力设计值不应超过80kN；（2）扣件式封顶杆引起的偏心距不应超过55mm（此时计算中可不计入由此引起的立杆偏心弯矩）。

4.4 荷载标准值与效应组合

随着最新《建筑结构荷载规范》GB50009-2012[6]、《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011的出台，结构设计荷载的选取、标准值、效应组合公式都有不同程度的调整，本次规范编写，保持与《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011中关于模板支架的荷载规定相一致，对传统的脚手架安全技术规范中的荷载标准值做了调整，并对荷载效应组合公式进行了简化：对所有永久荷载标准值的分项系数统一取为1.35，不再区分以永久荷载效应为主的组合以及以可变荷载效应为主的组合；关于组合系数，仅规定考虑组合风荷载时，可变荷载效应组合系数统一取为0.9，既保证整结构安全，又计算方便。

4.5 给出了风荷载作用下立杆轴力的计算

风荷载作用在架体上，不仅在立杆中产生弯矩，而且还会引起迎风面立杆轴力减小以及背风面立杆轴力增大，因此风荷载作用下立杆轴力的计算是一个不能回避的问题，本规范编写中采用结构力学的方法，充分考虑剪力滞的影响，给出了风荷载作用下立杆轴力的计算公式，式中考虑了剪刀撑设置的影响。规范对架体倾覆验算也采用了风荷载标准值与结构自重比值的表达方式。规范在某些构造方面要求较为严格，但同时针对采取的苛刻条件，给出了对应的补偿条件：（1）要求架体与既有结构做可靠连接，限值架体高宽比，如果架体构造达到了这两个条件其中之一时，可不进行架体抗倾覆演算；（2）当架体与既有结构做可靠连接后，可不考虑风荷载作用于支撑结构引起的立杆轴力和弯矩。

4.6 基于节点转动刚度的空间结构计算模型

传统的模板支撑架架体稳定性计算公式均采用考虑单立杆失稳的计算模型，基于立杆计算长度和单立杆欧拉压杆失稳理论进行架体的整体稳定性验算。这种简化计算方法，虽通盘考虑了架体诸如立杆间距、水平杆步距、剪刀撑设置方式、架体高度等几何参数，但是忽略了，架体失稳是整体失稳的结构概念[7]。本次规范的编制，借用了《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013[8]的计算方法：将结构的计算单元取为纵横竖向的竖向剪刀撑分割的空间有支撑单元框架进行整体失稳计算，单元框架是架体的基本计算单元，如图4所示。

4.7 构造措施

架体构造是确保实际搭设的架体满足计算模型和相关计算参数的重要保证。本规范的构造要点如下：（1）搭设高度不宜超过8m，超过8m时应另行专门设计；（2）强化了架体的连墙抱柱构造，规定连墙、柱件的设置竖向不宜超过2步连墙，水平纵横向不宜查过8m，而且规定连墙、柱杆件距离架体节点距离不超过300mm；（3）对可调底座和托撑的外伸长度、螺杆插入深度、螺杆与钢管间隙、扫地杆离地间距、底部立杆自由伸出长度等进行了严格的规定；（4）出了纵横向设置连续竖向剪刀撑以及连续水平剪刀撑的跨度和距离，并给出了扣件式钢管剪刀撑的扣接方法要求；（5）给出了架体高宽比超限时的补救措施；（6）严格规定了架体下部设置门洞时的转换构造措施。

4.8 分阶段验收的规定

为确保架体各个施工阶段的质量，本规范规定对架体从材料进场验收、基础施工完毕后的验收、架体搭设过程的验收、浇筑混凝土前的防护设施的验收共四个阶段的验收，最后给出了架体投入使用前的总体检查验收的详细规定，并给出了便于采用的签字验收表格。分阶段验收的规定便于在架体不同的施工阶段及早发现问题，确保架体的搭设质量和使用安全。

5 结论

插槽式钢管架体具有搭设快捷，安全度高，适合在房屋建筑混凝土工程施工中被广泛用作模板支撑架，但必须通过严把原材料检验关、提高构配件加工精度才能确保架体的高承载力的优点。为确保该类型架体的安全应用，但必须有可靠的安全技术规范作为技术保证。目前，重庆市工程建设地方标准《建筑施工插槽式钢管模板支撑架安全技术规范》DBJ50-184-2014的出台从插槽式钢管模板支撑架应用的各管环节做了全面的技术规定，本文在分析了插槽式钢管模板支撑架的特点和优劣性的基础上，介绍了安全技术规范的编制背景、规范的编制原则，并详细综述了规范中的执行要点，以期起到建筑施工领域对该类型架体的进一步认识，发挥其优点的作用，并对规范要点进行解读，促进规范的执行力度和准确度。

[1]中国建筑科学研究院.混凝土结构工程施工规范GB50666-2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011

[2]建筑施工模板安全技术规范JGJ 162-2008[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ166-2008[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[4]建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[5]建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规范JGJ231-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[6]建筑结构荷载规范》GB50009-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012

[7]周雪梅，于海祥.满堂式钢管模板支撑架结构计算模型综述.重庆建筑，2014，2（124）:36-39.

[8]建筑施工临时支撑结构技术规程JGJ300-2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

责任编辑：孙苏

On Specification Compilation and Application of Slot Steel Tubular FullFormwork Support

Due to quick erection and high safety in building concrete construction，slotsteel tube scaffolding has been widely used as formwork support. Buttechnicalcode forsafety is a must.Based on the analysis on the advantages and disadvantages ofthis type of scaffolding，the compilation background and principles of this code are introduced.And the key execution points in the code are also reviewed in detailso as to make the construction field have further understanding ofthis type ofscaffolding and help engineers study this code to facilitate its implementation with accuracy and enforcement.

slotsteeltubular fullformwork support；technicalcode forsafety；structure design；requirements of details；safety management

TU711

A

1671-9107（2014）10-0030-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.10.030

2014-09-03

于海祥（1980-）,男，山东昌乐人，博士，教授级高级工程师，主要从事结构工程、工程力学和施工技术研究。