建筑施工用钢管脚手架浅析
摘要：本文主要介绍了建筑施工用钢管脚手架的发展情况、不同类型的特点，根据其特点选择合理的钢管脚手架方案。本文还就作为安全设施的钢管脚手架讨论其在装拆和使用过程中可能发生的事故及其防范，也讨论了钢管脚手架搭设的混凝土支模架的安全问题。
关键词：建筑施工、钢管脚手架、门式钢管脚手架、扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架
0前言
钢管脚手架起源于20世纪初的英、美、德等国家，在逐步发展中工艺逐渐成熟，因其具有抗腐蚀、耐高温，强度高、表面精美、百分之百可回收等无与伦比的良好性能，被广泛应用于建筑、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，逐渐被人们所接受，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。
中国在1949年前和50年代初期，施工脚手架都采用竹或木材搭设的方法。60年代起推广扣件式钢管脚手架。80年代起，中国在发展比较先进的、具有多功能的脚手架系列方面的成就显著，如门式脚手架系列，碗扣式钢管脚手架系列，年产已达到上万吨的规模，并已有一定数量的出口。
长期以来，由于钢管脚手架本身及其构造技术和使用安全管理工作处于较为落后的状态，致使事故的发生率较高。有关统计表明：在中国建筑施工系统每年所发生的伤亡事故中，大约有1/3左右直接或间接地与钢管脚手架及其使用的问题有关。
1概述及分类
1.1何谓钢管脚手架
钢管脚手架指施工现场为工人操作并解决垂直和水平运输而搭设的各种钢管脚手架支架。建筑界的通用术语,指建筑工地上用在外墙、内部装修或层高较高无法直接干活的地方。主要为了施工人员上下干活或外围安全网维护及高空安装构件等。也就是通常所说的“搭架子”。
1.2目前在建筑施工中，较为普遍采用的脚手架形式有以下六种：
(1)落地式全高脚手架；
(2)吊篮；
(3)挂脚手架；
(4)挑脚手架；
(5)附墙升降式脚手架；
(6)整体提升脚手架；
此外，还有其它一些形式，例如：国内有采用自制型钢桥式脚手架，也有某些国外采用齿条电驱动方式升降的桥式升降作业台。
1.3钢管脚手架的种类
钢管脚手架中又分门式钢管脚手架、扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架和、承插式钢管脚手架、还有各式各样的里脚手架、挂挑脚手架以及其它钢管材料脚手架等。本文主要介绍使用量较大的前三种。
(1)门式钢管脚手架
按照标准JGJ128-2000《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》中定义，门式钢管脚手架是指以门架、交叉支撑、连接棒、挂扣式脚手板或水平架、锁臂等组成基本结构，再设置水平加固杆、剪力棒、扫地杆、封口杆、托座与底座，并用连墙杆与建筑物主体结构相连的一种标准化脚手架。门式钢管脚手架的组成，如图1所示。
1)门式钢管脚手架优点：
①门式钢管脚手架几何尺寸标准化。
②结构合理，受力性能好，充分利用利用钢材强度，承载能力高。
③施工中装拆容易、架设效率高，省工省时、安全可靠、经济适用。
2)门式钢管脚手架缺点:
①因门式钢管脚手架为标准构件，受其自身宽度和每组长度的约束，对平面布置有一定限制，从而影响其使用范围。
②交叉支撑易在中铰点处折断。
③定型脚手板较重。
④价格较贵。
3)门式钢管脚手架的用途：
①构造定型脚手架。
②作粱、板构架或模板的支撑架(承受竖向荷载)。
③底部加滑轮可构造活动工作台；
(2)扣件式钢管脚手架
结合JGJ130-2001《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》及GB15831-2006《钢管脚手架扣件》，扣件式钢管脚手架是指以可锻铸铁制作特定型式的扣件、建筑工程中钢管(公称外径Φ48mm、Φ51mm)、脚手板为组成基本结构，再设置底座、立杆、水平杆、扫地杆，并用连墙件与建筑物主体结构相连的一种脚手架。主要几种钢管脚手架扣件，如图2所示。
1）扣件式钢管脚手架的优点：
①承载力较大。当脚手架的几何尺寸及构造符合规范的有关要求时，一般情况下，脚手架的单管立柱的承载力可达15kN～35kN(1．5tf～3．5tf，设计值)。
②装拆方便，搭设灵活。由于钢管长度易于调整，扣件连接简便，因而可适应各种平面、立面的建筑物与构筑物用脚手架。
3)比较经济。加工简单，一次投资费用较低；如果精心设计脚手架几何尺寸，注意提高钢管周转使用率，则材料用量也可取得较好的经济效果。
2）扣件式钢管脚手架的缺点：
①扣件(特别是其配套的螺栓)容易丢失。
②节点处的杆件为偏心连接，靠抗滑力传递荷载和内力，因而降低了其承载能力。
③扣件节点的连接质量受扣件本身质量和工人操作的影响显著。
3)钢管脚手架扣件的用途：
①构筑各种形式的脚手架、模板和其它支撑架。
②组装井字架。
③搭设坡道、工棚、看台及其它临时构筑物。
④作其它种脚手架的辅助，加强杆件。
(3)碗扣式钢管脚手架
按照标准JGJ166-2008《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》，碗扣式钢管脚手架是指以碗扣节点(由上碗扣、下碗扣、限位销和横杆接头等组成)、立杆、横杆和脚手板等组成基本结构，再设置斜杆、挑梁、可调托撑与可调底座，并用连墙杆与建筑物主体结构相连的一种标准化脚手架。其中立杆碗扣节点间距应按0.6m模数设置。碗扣式钢管脚手架的碗扣节点构成，如图3所示。
(1)碗扣式钢管脚手架的优点：
①多功能。能根据具体施工要求，组成不同组架尺寸、形状和承载能力的单、双排脚手架，支撑架，支撑柱，物料提升架，爬升脚手架，悬挑架等多种功能的施工装备。也可用于搭设施工棚、料棚、灯塔等构筑物。特别适合于搭设曲面脚手架和重载支撑架。
②施工效率高。常用杆件中最长为3130mm，重17.07kg。整架拼拆速度比常规快3～5倍，拼拆快速省力，工人用一把铁锤即可完成全部作业，避免了螺栓操作带来的诸多不便。
③承载力大。立杆连接是同轴心承插，横杆同立杆靠碗扣接头连接，接头具有可靠的抗弯、抗剪、抗扭力学性能。而且各杆件轴心线交于一点，节点在框架平面内，因此，结构稳固可靠，承载力大。（整架承载力提高，约比同等清况的扣件式钢管脚手架提高15％以上）。
④安全可靠。接头设计时，考虑到上碗扣螺旋摩擦力和自重力作用，使接头具有可靠的自锁能力。作用于横杆上的荷载通过下碗扣传递给立杆，下碗扣具有很强的抗剪能力(最大为199kN)。上碗扣即使没被压紧，横杆接头也不致脱出而造成事故。同时配备有安全网支架，间横杆，脚手板，挡脚板，架梯。挑粱．连墙撑等杆配件，使用安全可靠。
⑤加工制作简单。主要构件为外径Φ48mm、牌号Q235焊接钢管，制造工艺简单，可直接对现有扣件式脚手架进行加工改造，不需要复杂的加工设备。
⑥不易遗失，后期维护成本低，循环利用率高。无零散易丢失构件扣件，把构件丢失减少到最小程度。脚手架构件在使用中几乎不损耗，可循环利用。
⑦便于管理，易于运输。构件堆放整齐，便于搬运、运输和现场材料管理，满足文明施工要求。
2)碗扣式钢管脚手架的缺点：
①横杆为几种尺寸的定型杆，立杆碗扣节点间距按0.6m模数设置，使构架尺寸受到限制。
②一次建筑施工成本较高。
3)碗扣式钢管脚手架的用途:
①构筑各种形式的脚手架、模板和其它支撑架。
②组装井字架。
③搭设坡道、工棚、看台及其它临时构筑物。
④构造强力组合支撑柱或和承受横向力作用的支撑架。
2钢管脚手架的选用
根据工程特点合理选择脚手架方案，对施工企业具有较大的实用性和经济性。在选择时，根据不同类型的钢管脚手架的特点，充分考虑工作原理、适用性、灵活性和经济性等，并对其进行分析对比。
在工业与民用建筑施工中采用的落地(底撑)门式钢管脚手架的搭设高度按照准施工荷载标值不得大于60m。扣件式钢管脚手架施工前，应按规范对脚手架结构构件与立杆地基承载力进行设计计算。采用碗扣式钢管脚手架的设计应采用结构计算简图进行整体结构稳定性分析，确保架体为几何不变体系，并必须编制专项设计方案。钢管脚手架设计计算及要求可参考相关的标准规范，本文不作展开。
3建筑施工用钢管脚手架注意事项
3.1装拆和使用过程中可能发生的事故及其防范
(1)应注意搭设时的架体稳定性。特别一些特殊架体，如当一个井字架为两幢楼服务时，两幢楼之间要搭设过道。这种过道架子窄窄的，却很高，工程是六层楼的，它有六层高，工程是八层的它就有八层高。要有计算书，要有搭设方案。
(2)应注意钢管脚手架周边危险源。如电线(特别是高压电线)、施工过程产生的火源(如焊接火花)等。
(3)应佩戴必要的安全防护用品，如安全帽、安全带、工具袋等。
(4)制定严格的施工制度，对施工人员进行培训，强化安全意识。
3.2钢管脚手架搭设的混凝土支模架的安全问题
(1)作为混凝土支模的钢管脚手架必须进过设计和验证，以防止出现承载力不足而发生倒塌事故。
(2)混凝土支模架在一定荷载以上或一定高度以上的可以考虑以型钢代替钢管支模，或混凝土实在太厚时考虑分层浇捣，等第一层浇筑的混凝土达强度后再浇上一层混凝土，以一一层钢筋混凝土分担上一层混凝土的份量，减轻支模架的荷载。
(3)拆卸钢管脚手架应进行。不可为盲目追求施工速度，在混凝土强度未完全形成的情况强行拆卸支模。
4结语
钢管脚手架作为一种新型的脚手架型式，在建筑施工中起到不可或缺的作用。应用时应符合各国家标准规范的要求，必须认真做好设计和选用工作。建筑施工的过程中应注意事故防范和强化安全意识。
钢管脚手架总的趋势是向着轻质高强结构、标准化、装配化和多功能方向发展。搭设工艺将逐步采用组装方法，尽量减少或不用扣件、螺栓等零件；材料也将逐步采用可循环利用的焊接钢管、薄壁型钢、铝合金等金属材料。
参考文献:
[1]JGJ128-2000建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范[S].
[2]JG13-1999门式钢管脚手架[S].
[3]JGJ130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].
[4]GB15831-2006钢管脚手架扣件[S].
[5]JGJ166-2008建筑施工碗扣式钢管安全技术规范[S].
