盘扣式脚手架发展研究

布仁巴图

摘 要：在工程施工活动中，脚手架施工是一种最常用的施工方法。随着技术的革新和工程活动的不断扩大，脚手架支撑体系逐渐发展出承载能力大、安全系数高的盘扣式脚手架。文章通过查阅大量文献，从盘扣式脚手架的理论支撑、试验支撑和工程实践应用等方面，介绍了盘扣式脚手架的发展背景和研究进展，并通过与传统脚手架进行对比，分析了盘扣式脚手架的优势与不足。

关键词：盘扣式脚手架;研究进展;传统脚手架;对比分析

中图分类号：TU714 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）02-027-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.02.012

随着我国土木工程建设的不断发展，全国各地有大量土木工程正在兴建，而在桥梁工程和房建工程中，脚手架是一种最常用的辅助施工体系，在各类工程中应用频率逐渐增高，其类型得到了不断更新。近年来，随着铁路、公路等交通设施的不断建设，越来越多的工程建筑在实际施工过程中大量使用脚手架支撑结构，极大地推动了脚手架支撑系统的应用发展，完善了脚手架施工技术。脚手架是一种支撑架结构，架体需要承载较重的重量，传统脚手架多使用碗扣构件进行搭建，但其结构常常发生失稳或破坏，引发安全问题;传统的脚手架支撑结构整体安全系数较低，极易引发安全事故，现代脚手架还偏向大吨位、大跨度方向，限于传统脚手架钢杆本身的承载能力，因而发展出了承载能力大、安全系数高的盘扣式脚手架。

1 模板体系理论和试验研究

盘扣式脚手架作为一种模板体系，国外研究人员对模板支撑系统的理论分析和框架试验研究，已经进入了一个比较深入的阶段。

1974年，R.K.Agarwal和N.J.Gardner对板柱结构施工现场的支撑架进行监测，从而提高理论计算模型，使之更切合实际。1977年，Lightfoot和Oliveto计算模板承载力时，采用了塑性分析方法和弹性屈曲分析方法相结合的方式综合进行了计算。1979年，Homes和Hindson在研究模板支撑体系稳定承载力时，进行了支撑架的足尺模型试验，分析了模板支撑体系在水平荷载和竖向荷载作用下的稳定承载力[1]。

1986年，Hadipriono与Wang通过对发生在美国的近80多件支架事故进行了调查、整理、研究，剖析了事故内因与外因，并总结得出脚手架的设计及施工技术是引起事故的主要内因，主要外因是材料及施工荷载的不标准、不规范。1995年，S.L.Chan与J.L.Peng在脚手架节点具有一定刚度的假设上，利用计算长度分析法推导得出脚手弹性理论设计计算方法[1]。在英国戈德利的节点半刚基础上，从二维和三维的角度用有限元软件模拟分析了模板支撑。随后，Godley在考虑了节点非线性模型的使用基础上，从二阶几何非线性的角度分析了模板支撑体系[2]。2000年，Yue-Lin Huang等通过对支撑架进行应变试验，得出立杆的轴向力和与测量的横向位移，并通过分析两者之间的关系，产生一个故障模式控制杆的法律的LVDT（线性可变差动变压器）处理。2001年，Peng等人经过理论推导得出了支撑架构件的位移—荷载本构关系方程，建立了支撑架构件的近似分析方法。2005年，Weesner和Jones通过分析几何非线性结果，对模板支撑体系的四种结构形式进行足尺极限承载力试验，提出几何非线性分析计算结果更加贴近实际试验。2011年，Tayakon进行了碗扣式脚手架关节刚度的试验，得到了关节刚度数据模型。通过现场试验，统计分析了材料缺陷和几何缺陷，给出了碗扣式脚手架几何初始缺陷和初始偏心率的概率分布模型。2012年，Kim J.R. Rasmussen和HaoZhang等人通过研究钢管脚手架的力学和几何性能的统计数据，建立了二阶非弹性结构分析模型，分析了该模型的可靠性。

在国内，徐崇宝针对双排扣件式脚手架极限承载力给出了半刚性修正系数，尹德生通过对直角扣件连接点转动刚度进行理论分析和现场试验，验证了钢管弹性转动阶段。陆征然等都通过转角试验测试了节点的转动刚度，并结合曲线拟合给出了各自的转动刚度值[1]。

2 盘扣式脚手架的工程实践应用

盘扣式脚手架是一种基于碗扣式脚手架形成的新产品，具有更好的灵活性和功能性。其使用圆盘扣形成一个圆形的固定板，钢接头，楔形锁定螺栓作为连结部件，其盘扣节点如图1所示。

秦慧程和张立军以武汉轨道交通21号线为依托工程，从满堂支架法及膺架法两个角度分析了盘扣式脚手架的应用形式、受力验算等内容，提出盘扣式脚手架具有外观整洁美观、安拆快速方便、受力合理、安全性高等优点，在高架桥梁施工中已被广泛采用，具有很好的推广价值[3]。

扣件式、门式、碗扣式脚手架都是传统的脚手架。随着各种工艺技术的更新，产生了盘扣式脚手架，因其能承载更高的重量，且安全系数更高，比传统脚手架更加优秀，正在逐步推广应用。

周雪平依托苏州斜港大桥新项目，针对现浇箱梁工程，提出了相比传统钢管脚手架，盘扣式的优势。刘玉达和杨涛以三角形结构单元为基础，将盘扣式脚手架中的立杆、斜杆、横杆等进行简化和搭建，建立了盘扣式脚手架的稳定三维空间架体。宋兰禄对盘扣式脚手架施工以及安全措施进行了详细探究，总结出盘扣式脚手架施工质量保证措施和施工安全管理方法。武斌等人介绍了盘扣式悬挑脚手架与盘扣式落地脚手架基础施工方法和具体要点。黎卓勤[4]等人以河池市巴马互通A匝道跨线桥为工程实例，验算了杆件在自重和施工人员、设备荷载作用下的稳定性。高煒等人进行了脚手架模型试验，检测了盘扣式脚手架的样品外观质量、尺寸、主要构配件的力学性能等指标。于华介绍了扣式脚手架的产生背景，论述了盘扣式脚手架在桥梁工程中的应用[5]。魏富平针对建筑结构升级改造需要，指出了盘扣式脚手架的施工优势，并介绍了具体支架施工工艺流程。

3 对比传统脚手架

扣件式脚手架、碗扣式脚手架以及盘扣式脚手架作为最常用的几种脚手架，都以其自身的特点占据着不同的市场[6]。

3.1 整体稳定性

盘扣式脚手架将插销插入圆盘，以此连接构件，可确保各种类型的杆件能有效地连接在一起。而楔形形状的插销结构可以使插销在受震动等作用下更加锁紧，提高脚手架的稳定性。

碗扣式的立杆和剪刀撑由于采用扣件连接会留有空隙，导致剪刀撑不能与一个撑内的所有立杆连接，进而大大降低了脚手架的稳定性。

作为偏心连接的扣件式杆件，其荷载传递主要依靠抗滑力，导致扣件式脚手架整体承载力较低。

3.2 现场施工

盘扣式脚手架搭建简单、效率较高，同时其构件尺寸标准，在施工过程中容易整理、规范施工，其施工方法简单，对工作人员技术要求不高，可以有效控制施工质量。

碗扣式脚手架构件尺寸固定，限制了脚手架结构的尺寸与設计。且由于其扣件类型尺寸不统一，在施工现场容易造成乱堆乱放，影响脚手架结构质量，引发安全事故。

扣件式脚手架在搭建方面较为简便灵活，但其配件较多，容易出现现场乱堆乱放现象，引发安全事故。

3.3 经济性

碗扣式和扣件式脚手架是使用了许多年的成熟施工工艺，在经历了多年的市场竞争后，两种脚手架的价格相对趋于稳定和标准，所以这两种脚手架的价格比盘扣式的更加稳定标准、更有优势[6]。

盘扣式脚手架是一种新出现的体系，其生产还较少，市场没有饱和，市场价格也不够稳定标准，缺少相应规范，因此其构件采购价格较高。但盘扣式脚手架因其高效的施工效率，能在一定程度上降低施工时的工期成本。同时，盘扣式脚手架现场施工不会产生构件乱堆乱放现象，可提高施工安全性，在一定程度上节约施工成本。

4 结语

通过查阅大量盘扣式脚手架相关文献，可以明显看出，盘扣式脚手架相关研究内容主要集中在工程实践应用方面，且因为其优点，盘扣式脚手架正在逐渐被推广使用。

盘扣式脚手架搭设随意性小、需要工人具备一定的专业操作能力，人工成本较高。因此，如何加大盘扣式脚手架的推广使用，是一个有待解决的难题。

随着各类工程建筑的要求越来越高，其相应的辅助施工措施要求也越来越高，仍需进一步研究探讨新型脚手架结构。

参考文献

[1] 徐灿.承插型盘扣式超厚模板支撑体系整体承载力研究[D].重庆：重庆大学，2015.

[2] 陈建.门式钢管模板支架受力性能研究[D].长沙：中南大学，2010.

[3] 秦慧程，张立军.浅析盘扣式脚手架在高架现浇梁中的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2018（12）：143-144.

[4] 黎卓勤，青志刚，黄凯科.盘扣式脚手架在现浇桥梁施工中的计算及应用[J].西部交通科技，2019（3）：84-86.

[5] 朱怀银.盘扣式支架在铁路工程桥梁施工中的应用[J].上海铁道科技，2017（3）：71-72，81.

[6] 王森林，王星屿，项凯，等.几种常用脚手架支撑体系应用比选分析[J].科技资讯，2019，17（22）：71-72.