宋國鵬

（中交一公局集團有限公司，北京 100024）

0 引言

近年來承插式盤扣支架以整體安全系數(shù)高、快速安拆、規(guī)范性、美觀性等特點逐漸替代了傳統(tǒng)的鋼管扣件式、輪扣式、碗扣式等支撐架體。承插型盤扣式腳手架立桿采用的是Q345A低碳合金結構鋼管，其強度比普通的碳鋼強度要高出很多[1]，整體穩(wěn)定性非常高，但目前絕大部分企業(yè)未根據(jù)盤扣架體優(yōu)異的承載性能對應地調(diào)整主龍骨、次龍骨材料，依舊采用傳統(tǒng)的鋼管、方鋼作為盤扣支模架的主龍骨，導致其抗彎性能與盤扣立桿的承載力不匹配，使盤扣支架材料的性能不能充分發(fā)揮，造成目前大部分企業(yè)盤扣支模架實施方案的經(jīng)濟效益較低。2022 年，黃昌根[2]將承插輪扣式與盤扣式模板支架進行方案技術經(jīng)濟必選分析，提出盤扣式按照插扣式架體搭配雙鋼管做主龍骨，不按照最優(yōu)的龍骨配置，盤扣式架體的費用將達到插扣式架體費用的2 倍左右。2022 年，朱彬鵬[3]提出盤扣支架體系中龍骨的“以鋼代木”是一種節(jié)能型和綠色環(huán)保的產(chǎn)品，具有廣闊的發(fā)展前景，并指出主龍骨10#單槽鋼替代雙鋼管，截面抵抗彎曲的性質提高了近20 倍，用矩形鋼管代替矩形木楞彈性模量提高了24 倍，抗彎強度設計值提高了16 倍，因而承載力高，不易發(fā)生失穩(wěn)。2023 年，張世陽[4]認為盤扣式腳手架具備較高的強度和穩(wěn)定性，但由于主龍骨承載力限制，弱化其承載力，提出優(yōu)化頂托，改善主龍骨的彎矩和應力分布形態(tài)，使應力分布扁平化，從而成倍提高主龍骨承載力。

為了充分發(fā)揮盤扣架體的性能，本文通過分析不同材料的主龍骨，合理地調(diào)整立桿間距，不僅能夠更好地發(fā)揮盤扣支架材料性能，還能減少人工投入，節(jié)約租賃費用，達到提高盤扣支模架實施方案經(jīng)濟效益的目的。

1 工程概況及支模架實施方案分析

1.1 項目概況

X 項目共23 棟住宅樓和1 棟單體3 層幼兒園及裙房建筑。住宅樓分三種單體建筑。總建筑面積316 170m2，地上總建筑面積214 771m2，地下總建筑面積101 399m2。

按項目施工圖紙將板厚分為三類，其中主樓板厚≤150mm，地下室頂板厚150 ～250mm，特殊地下室頂板厚250 ～350mm。

1.2 比選原則

基本原則：滿足承載力要求和施工便利性。

對比原則：在保持次龍骨的材料和間距不變的情況下，針對不同板厚，分別采用鋼管、方鋼、槽鋼作為主龍骨的優(yōu)缺點和經(jīng)濟效益。

立桿布置的原則：主樓具有開間多且開間尺寸小的特點，因此立桿間距不宜大于1.5m。

材料選用原則：材料型號選擇需滿足實際施工要求，每延米重量不得過高，否則將對工人搬運造成不利影響。

1.3 方案概況

支模架實施方案根據(jù)施工圖紙及工程特點將板厚分為以下三類：（1）主樓區(qū)板厚≤150mm，約占總建筑面積70%；（2）地下室頂板150mm ＜板厚≤250mm，約占總建筑面積22%；（3）特殊部位頂板250mm ＜板厚≤350mm，約占總建筑面積8%。

實施方案按板厚及分部工程進行分類，同一板厚在保持次龍骨的材料和間距不變的情況下，根據(jù)主龍骨的選材計算出最優(yōu)立桿間距。方案概況如表1、表2、表3 所示。

表1 主樓板厚≤150mm 支模實施方案分類描述（計算取150mm）

表2 地下室頂板板厚≤250mm 支模實施方案分類描述（計算取250mm）

表3 特殊部位頂板板厚≤350mm 支模實施方案分類描述（計算取350mm）

2 三種材料優(yōu)缺點分析

2.1 施工便利性

從材料角度分析，質量越輕，施工越便利，三種材料每延米質量如表4 所示。

表4 各種材料每延米質量

由表1 可知，從施工便利性角度來說，主龍骨采用鋼管時，質量最輕，施工最便利。但相同面積下，采用鋼管作為主龍骨，需施工的立桿、橫杠、豎向斜撐數(shù)量最多，耗費時間也最長。主龍骨采用質量最大的槽鋼時，雖然對工人體力消耗最大，但單位面積所消耗的工程量最少。

2.2 安全、質量性能

從安全性能角度，應重點考慮立桿穩(wěn)定性，分析整體或局部失穩(wěn)的可能性。從質量角度，應考慮面板、次龍骨、主龍骨的跨中撓度對板底平整度的影響，同時應分析脹模、炸模的可能性。

2.2.1 安全性能

相同板厚和面積的情況下，盤扣立桿間距越小，則支架整體穩(wěn)定性越好。不同主龍骨的立桿穩(wěn)定性計算采用品茗軟件，主龍骨選用鋼管時，盤扣支撐體系立桿穩(wěn)定性最優(yōu)，但材料使用性能只有25%左右，安全性能冗余過多，而主龍骨采用槽鋼能發(fā)揮盤扣立桿的性能60%～80%。計算結果如表5 所示。

表5 主樓板厚≤150mm 立桿穩(wěn)定性計算結果

2.2.2 質量性能

質量性能通過板底平整度進行比較，即比較鋼管、方鋼、槽鋼作為主龍骨時，各自產(chǎn)生的撓度累計值。而撓度累計值是面板跨中撓度、次龍骨跨中撓度、主龍骨跨中撓度之和，撓度累計值越大則表現(xiàn)為板底平整度偏差值越大，反之越小。采用鋼管作為主龍骨時，立桿間距小，支撐體系產(chǎn)生的撓度累計值為1.5mm 左右，質量性能最優(yōu)；采用方鋼作為主龍骨時，撓度累計值為2.0mm 左右，與鋼管相差性能相近；采用槽鋼作為主龍骨時，撓度累計值最大為4.26mm。規(guī)范要求板底平整度≤8.0mm，主龍骨撓度≤6.0mm，從數(shù)據(jù)分析也無脹模風險，故三種材料質量性能均能滿足施工要求。計算結果如表6 所示。

表6 主樓板厚≤150mm 跨中撓度計算結果

2.3 經(jīng)濟效益對比

2.3.1 計算依據(jù)及單位工程量計算

支架體系計量應當考慮材料的周轉次數(shù)，所有鋼材均按租賃形式。地上主樓配置3 套支架體系，每層平均面積按400m2計算；地下室支撐架按周轉三次計算，即按1/3 面積計算鋼材使用量；地上主樓租賃時間按18 個月計算，地下室按6 個月計算。

進行單位工程量計算時，為確保誤差在合理范圍內(nèi)，選擇的計算模型長寬必須是三種方案立桿間距的公倍數(shù)，否則計算整個項目材料使用量時會成倍放大誤差。

根據(jù)上述計算原則，取立桿間距0.6、0.9、1.2、1.5m 的公倍數(shù)36m×36m 為單位工程量計算模型；主樓區(qū)域層高2.9m，立桿組合為1.0m 立桿+1.5m 立桿+0.6m 可調(diào)頂托計算；地下室層高4.2m，立桿組合為1.0m 立桿+1.5m 立桿+1.5m 立桿+0.6m可調(diào)頂托計算；斜撐均采用“隔三布一”。立桿組合模型如圖1 所示。

圖1 立桿組合模型圖

2.3.2 單位面積人工效益分析

人工效益如采用現(xiàn)場統(tǒng)計法計算，受人為因素影響較大，參考意義不大，故本次分析采用材料使用量類比得出人工節(jié)省率。根據(jù)表7 可知使用鋼管作為主龍骨時，盤扣鋼材使用量最大，故以鋼管作為主龍骨時對應的盤扣使用量為基數(shù)，計算出主龍骨使用方鋼、槽鋼的人工節(jié)省率。盤扣支撐體系主龍骨抗彎承載力越大，支架立桿性能發(fā)揮越充分，相對人工節(jié)省率就越高。由數(shù)據(jù)分析可知，主龍骨采用方鋼相對于采用鋼管能節(jié)約人工15%以上；主龍骨采用槽鋼相對于采用鋼管能節(jié)約人工40%以上。

表7 各方案材料使用總量及費用合計

2.3.3 項目實施方案材料租賃費分析

由本項目概況及方案計算依據(jù)可計算出各方案實際施工面積如下：

主樓（板厚≤150mm）搭設面積：

27m×3×400m ＝32 400m2；

地下室（板厚≤250mm）搭設面積：

316 170m×0.22m×1/3 ＝23 185.8m2；

地下室（板厚≤350mm）搭設面積：

316 170m×0.08m×1/3 ＝8 431.2m2。

由單位面積各方案鋼材使用量，再根據(jù)每種方案實際施工面積計算出材料總量，最后由材料租賃單價求出總材料費用，采用盤扣支撐體系主龍骨采用槽鋼經(jīng)濟最優(yōu)，相比主龍骨采用鋼管能節(jié)約40%的材料費用，相比采用方鋼能節(jié)約28%的材料費用。經(jīng)濟效益如表7 所示。

3 結論

傳統(tǒng)鋼管、方鋼作為盤扣支撐體系的主龍骨，其抗彎承載力與盤扣立桿的承載力不匹配，雖然能通過減少立桿間距來保證安全、質量性能，但是僅發(fā)揮20%～40%的盤扣立桿性能，整體經(jīng)濟效益低。采用抗彎承載力高的槽鋼，通過計算優(yōu)化盤扣立桿間距，能發(fā)揮60%～80%的盤扣立桿性能，達到節(jié)約成本的目的。

通過本文對三種主龍骨材料分析，希望能給后續(xù)項目盤扣支模架實施方案提供參考價值，另外對于盤扣支模架的搭設得出以下結論：

（1）槽鋼作為主龍骨選擇6.5 號比較合適，8 號槽鋼每延米重達8.045kg，采用人工大量搬運，將急劇消耗工人體力，導致施工效率低下。并且盤扣支撐架體的搭設面臨高處作業(yè)風險，質量過大的主龍骨不利于安全管控。

（2）盤扣支撐架體采用雙槽鋼作為主龍骨，按照最優(yōu)的方案進行立桿排布，比采用方鋼節(jié)約28%的費用，比采用鋼管節(jié)約40%的費用。并且隨著板厚度增大，采用槽鋼作為主龍骨帶來經(jīng)濟效益更顯著。

（3）在橋梁或超重結構較密集的地下工程中，采用更高標號的槽鋼或工字鋼作為盤扣支架體系的主龍骨，在減少施工費用的同時優(yōu)化立桿空間排布，給施工帶來便利。