伴随我国高耸、大跨度、特殊结构的不断呈现,随之而来的工程事故也不断发生,其中由于脚手架倒塌而造成的事故,往往会发生群死群伤,社会影响极大,由此关于脚手架的安全问题引起了很多学者进一步的思考和关注。
分析近年来内外脚手架搭拆倒塌事故的原因,主要有:施工企业在实际搭拆脚手架的过程中往往忽视脚手架专项施工方案的执行;脚手架没有通过系统的设计和验算,整个架体的稳定性较差;施工项目各参建单位工程管理存在缺失等,这其中由于满堂扣件式钢管脚手架整体稳定性问题引发的事故较为突出。
在实际施工中扣件式钢管脚手架因其构造简单,维护方便,使用成本较低,安全性好等优点而广泛应用。但是 ,脚手架的材料,设计验算,现场管理等因素又与现行规范和专项方案有着较大出人,使得满堂扣件式钢管脚手架在具体使用中的整体稳定性发生很大改变。
满堂扣件式钢管脚手架的立杆是 主要承受竖向荷载的杆件;水平杆作为水平方向的支撑杆件,承受结构顶端传递下来的部分荷载;竖向剪刀撑是 主要的侧向受力构件,能很好的增强脚手架的抗侧刚度,抵御水平荷载的作用;水平剪刀撑发挥着保持脚手架整体稳定性的作用。
扣件式钢管满堂脚手架,指在纵、横方向由不少于3排的立杆构成,并与水平杆、水平剪刀撑、竖向剪刀撑等构件通过扣件连接形成的承力支架,架体顶部施工荷载通过木方下部的水平杆传给立杆,顶部立杆呈偏心受压状态。其在建筑工程施工中有着广泛的应用,受力性能也是 众多学者研究的对象。在实际工程施工中,脚手架的选材、计算、搭设以及人员管理等往往与规范或施工方案存在较多差异,使得脚手架的整体受力性能产生较大改变。对于施工中存在的情况,本文选取以下几个方面进行分析:①不同剪刀撑搭设方案对脚手架搭拆受力性能的影响;②考虑 立杆垂直度对脚手架受力性能的影响;③扣件节点刚度对脚手架受力性能的影响;④钢管壁厚对脚手架受力性能的影响;⑤扫地杆布设情况对脚手架受力性能的影响。
在工程现场,工人对扣件的拧紧力矩直接关系到节点的刚度,而工人对于拧紧力矩的把握经验性很强,与施工班组有很大关系。本部分通过对不同节点刚度下的脚手架稳定承载力及屈曲模态进行分析,得到脚手架受力性能与节点刚度的关系。在工程现场,可能由于工作人员管理问题,会出现扫地杆不按要求搭设的情况,包括扫地杆未横竖交错布设或扫地杆缺失。本文通过有限元软件对这些情况进行模拟,以确定在这些情况发生时脚手架承载力的损失程度。
如果脚手架不布置扫地杆,承载力下降明显,降低幅度30%-40%。而对于有扫地杆但未横竖交错搭设的情况,其稳定承载力与不设扫地杆相比基本一致,说明扫地杆只有纵横交错搭设才能起到提高架体稳定承载力的作用。
结语
1)剪刀撑的布置对其承载力有较大影响,竖向剪刀撑的缺失导致其稳定承载力下降较大,对于架体横向、纵向跨数为9跨,跨距900mm x 900mm,架体搭设步距1500mm,搭设步数为2步的情况,竖向剪刀撑的缺失导致稳定承载力下降68.8%,水平剪刀撑的缺失导致其稳定承载力下降4. 3%左右,竖向剪刀撑尤其重要。
2)考虑 了钢管垂直度的脚手架稳定承载力与不考虑 钢管垂直度的计算模型计算结果有一定差别,对于非 线性屈曲分析结果大于特征值屈曲计算结果的情况,初步分析是 由于非 线性分析中出现屈服点后,架体对荷载进行了重新分配,直至整个架体发生屈服,计算发散。
3)内外架搭拆对于节点刚度对脚手架稳定承载力的分析表明,脚手架稳定承载力与节点刚度基本呈线性关系,随着节点刚度的增大而增大。
4)分析了不同壁厚下脚手架稳定承载力,两者基本呈线性关系,随着壁厚增大,脚手架稳定承载力也增大。
5)结合不同扫地杆搭设情况的分析结果,当扫地杆横纵相互联系时,才能发挥其较大功效,当不设扫地杆或只设单一方向扫地杆时,其承载力下降30%一40 %,对架体稳定有较大影响。
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