独立支撑脚手架受压性能试验

汪鑫祥　黄佳赟　陆岩　郝骏

摘要：独立支撑脚手架作为近年来发展的新技术，其特性不同于传统脚手架支撑技术，通过对四根独立支撑脚手架受压性能试验，探索其受力性能。

关键词：独立支撑；脚手架；特点；受压性能

随着我国城市化进程的加快和经济结构的调整，水平结构模板支撑架技术得到快速的发展，先后经历了扣件式支撑架、碗扣式支撑架、门式支撑架，现在涌现了新型插盘式脚手架、新型独立支撑标准化模板体系等新型模板支撑体系。独立支撑标准化模板体系由独立支撑、主楞、次楞、连接头、三角架组成。本文通过对四根独立支撑脚手架受压性能试验，探索其受力性能。

1.独立支撑脚手架受压试验

1.1检测依据

当前常用的独立支撑是由内管、外管及销钉构成的，通过调节销钉位置，满足各种高度对独立支撑的应用要求。在使用中缺少这种（一阶变截面可调高度）独立支撑的受压稳定性承载能力数据，本文通过对独立支撑脚手架受压性能试验，解决工程应用问题。

一阶变截面可调高度独立支撑的受压稳定性承载能力，从实际使用条件分析，其两端接触的是自然平面，没有明确的约束条件，与铰接相比，转动约束强一些，平动约束差一些，但在小荷载作用条件下，其总体约束比铰接的强一些，所以采用两端铰接的边界条件予以近似是偏于安全的。通过试验校核：（1）两端铰接时试验值与计算值相近；（2）两端平接时试验值大于计算值。

对于内管Φ48×3.0，外管Φ60×3.0，销孔Φ18，销钉Φ16的独立钢支撑，理论分析计算结果如下：

（1）外管高度1660mm，独立钢支撑总高度3500mm时，两端铰接边界条件的计算稳定性承载能力P_cr=22.60kN；

（2）外管高度1660m，独立钢支撑总高度2770mm时，两端铰接边界条件的计算稳定性承载能力P_cr=42.71kN；

1.2试验过程

采用自行研发的加载装置在室外进行试件试验。先将端部钢板调至指定位置放置试件进行上下对中，然后点焊试件上下端头，测点位置见图1。

安装对中完成后以3.75kN一级进行预加载，每级荷载力大小均为按照理论计算所得。

（1）试件1：3500mm上端铰接下端平搁试件

由于销孔与销钉之间有2m的空隙以及内外管间3mm空隙使得试件1具有初始偏心，当加载未到第二级时试件内外管交接处产生较大的侧移，发生荷载加不上去而停止试验。

试件1试加载后卸载，试件1无损坏，但弯曲变形没有完全恢复。改变下部支座形式为平搁，上下对中后继续试验。测点位置见图1。安装对中完成后以3.75kN一级进行预加载，加载至第二级荷载后卸载，卸载后试件1变形未完全恢复到无加荷垂直状态。进行正式加载时，加载至第五级时，即荷载值为18.75kN，试件1内外管交接处发生大变形，试件1破坏。试验结束后将内外管拆除，发现弯曲起始处发生在外管顶部，最大弯曲处为内管尖端。图2为试件1的荷载一位移关系。由图分析可得，上端铰接下端平搁在相等荷载作用下整体变形较大，特别是中部内外管交接处，上下端铰接平搁处变形不一致。

（2）试件2：高3500mm上下端均平搁试件

加载同试件1。试验结束后将内外管拆除，发现弯曲起始处同样发生在外管顶部，方向沿销钉插入垂直方向，最大弯曲处为内管下端。图3为试件2的荷载—位移关系。由图分析可得，相比于上端铰接下端平搁杆件，上下端平搁整体变形较小，且上下变形协调一致，但中部内外管交接处依然是整体变形中最大最容易破坏的地方。

（3）试件3：高2770mm上下端平搁试件

进行正式加载时，以6kN一级进行加载，加载至第十级时，即荷载值为60.0kN，试件3内外管交接处发生大变形，试件破坏，无法继续加载。试验结束后将内外管拆除，发现弯曲起始处同样发生在外管顶部，最大弯曲处为内管下端，方向沿销钉插入方向45。左右。图4为试件3的荷载一位移关系。由图分析可得，相比于3500mm长杆件，2770m短杆件变形较小，能够承受更大的荷载，且在50kN以下没有明显的变形。

（4）试件4：高2770mm上下端平搁试件

加载同试件3。破坏形式与第三根近似。图5为试件4的荷载一位移关系，由于试验时，温度变化大，试验数据出现较大偏差。

1.3试验结论

在内外管用销钉连接处，当内外管不同心或荷载偏心时，该处容易发生内管绕销钉转动，尤其是在当独立支撑上下端均为铰接边界条件时，就形成了三个铰接在一条直线上的结构可变（机动）体系。如试件1第一次试验发生的现象，在实际工程中应严加注意。另外，试件1的第二次试验结果的破坏荷载为18.75kN，也远小于试件2的破坏荷载33.75kN，为1/1.8。这是因为试件1第二次试验的上端铰接的缘故，这进一步说明了用销钉连接内外管组成的独立支撑使用时应避免其上下端单独或同时出现铰接现象。

2770mm高度同等条件下两根试件的试验结果的破坏荷载均为60.00kN，但由于内外管处存在间隙以及失稳方向的差别，以致测得的侧向位移值不相同。

2.总结

我国推广建筑业“10项新技术”以来，一些新型的、先进的模板与脚手架产品不断涌现。近年在建筑领域又出现了铝合金模板、塑料模板、钢框胶合板模板配以独立支撑实现早拆模板先进技术。但由于独立支撑没有规范或规程，影响了这项技术的推广应用。本文只针对部分独立支撑脚手架性能测试提供参考，更多的技术则需要在实践中不断完善和发展。