预埋螺杆式新型连墙件施工技术

刘生辉

（中建二局第三建筑工程有限公司,北京 100070）

1 概述

预埋螺杆式新型连墙件是由塑料预埋件、双头螺杆、临时固定用螺杆和连墙短钢管构成的新型连墙件体系，通过在结构混凝土内预埋带钢制螺母的塑料预埋件，采用双头螺杆将连墙短钢管将脚手架架体与建筑主体结构连接，加强外脚手架的整体稳定性[1-2]。

2 传统连墙件做法与利弊分析

传统预埋钢管连墙件是通过在结构混凝土内预埋承插短钢管作为可靠固定端连接，再用连墙短钢管将脚手架与可靠固定端扣接形成牢固整体来提高脚手架的稳定性[3]。

1）优点：传统预埋钢管式连墙件操作简单，连接牢固性较好。

2）缺点：传统连墙件若预留在有砌体墙等位置，砌筑施工时需预留出脚手眼，待后期架体拆除后进行封堵，封堵难度较高，存在较大的渗漏风险；砌筑、粉刷过程中，工人往往会图便捷，无意识地将连墙件拆除，存在较大的安全隐患；预埋短钢管切除费时费工，材料不可循环利用[4-5]。

3 新型连墙件的优点

3.1 安全性提高

常规连墙件扣件的预埋扣件在施工过程中易松脱和缺失，给外脚手架造成安全隐患，而新型连墙件无须穿墙安装，对二次结构施工和外墙装修施工影响小，工人不会随意拆改，极大地降低了安全风险。

3.2 有助于提高施工质量

山墙处或其他特殊部位常规连墙件无法预埋，需提前预留穿墙洞或后期开孔，损坏混凝土墙、梁、板等完整性，存在防水渗漏隐患；而新型脚手架连墙件是采用梁侧预埋的方式，对墙面的破坏程度很低。

3.3 经济效益高

新型连墙件制作较为精良，安拆更加方便，双头螺杆、连墙拉接钢管、预埋安装小螺杆均可回收流转使用，极大地降低了采购成本。新型连墙件避免了后期需要割去预埋进去的钢管及扣件，节省了材料，提高了施工效率，减少耗时耗工，都能提高整体的经济效益。

3.4 排列整齐，外形美观

新型连墙件采用梁侧预埋的方式，连墙件中的连墙杆应呈水平设置，外观涂刷红色油漆，紧贴结构外墙，在保证安全性能的前提下较常规连墙件更为醒目、美观。

4 适用范围

本新型施工技术适用于在现浇混凝土施工过程中落地式、悬挑式钢管脚手外架的安装、使用以及拆除，也可用于钢筋混凝土柱、梁等结构的脚手架施工，广泛用于各种混凝土构件，适用性较强，适用范围广泛。

5 新型连墙件详述

5.1 组成部分

1）连墙件预埋件：长140 mm，内含方形螺母M14（尺寸为40 mm×40 mm×14 mm）塑料预埋件。

2）临时固定螺杆：安装预埋件为保证定位精准，本工艺配套专用的“临时固定螺杆”，用于确保混凝土浇筑过程中预埋件不会产生偏位。混凝土浇筑后，拆侧模板前，需扭出退出的周转配件。

3）双头螺栓杆：采用规格M14 mm×140 mm，C级普通螺栓，4.8级。

4）连墙短钢管：由φ48 mm×2.8 mm短钢管内焊接12 mm厚圆形钢制螺母构成，钢管外涂刷红色油漆；

5.2 施工步骤

施工步骤为：预埋件安装→临时固定螺杆安装→双头螺杆安装→连墙件安装。

5.3 施工工艺

模板安装后，首先根据确定的连墙件布置方式对连墙件的拉结位置进行弹线定位，确保连墙件在同一水平面，以保证其力学性能，同时保证能与脚手架立杆准确连接，不发生偏移，采用机具在模板上钻出小孔，将塑料预埋件安装在所需要拉接位置的梁内侧模板上，无论木模板还是铝模板都同样适用（见图1）。

混凝土浇捣前，拧入临时固定螺杆，确保混凝土浇捣过程中预埋件不会产生偏移，同时需确保预埋件与模板接触面的无缝隙紧贴，防止混凝土浆水渗入预埋件的管内部（见图2）。

混凝土浇筑时，需注意振动棒振捣时尽量不要碰到预埋件避免产生偏位或破坏，混凝土浇捣后在拆模板前取出临时固螺杆，待混凝土达到5 MPa或规范要求强度后，安装钢制双头螺杆（见图3）。

脚手架搭设起来做拉结时，将带圆螺母的短钢管拧紧固定于双头螺杆上，再把短钢管用十字扣连接于外脚手架立杆上（见图4）。

6 注意事项

1）购买符合规格和质量要求的双头螺杆、螺母等零构件时，需要进行外观检查和送样检测，保证构件质量问题。

2）在混凝土浇捣前，必须拧入临时固定螺杆，确保混凝土浇捣过程中预埋件不会产生偏移，防止混凝土浆水渗入预埋件的管内部。

3）短钢管内焊接圆形螺母时，螺母与管壁焊接处焊缝必须饱满，无气孔无裂纹，焊缝高度不小于5 mm才能满足连墙件抗拔力需求。

4）安装双头螺杆时，混凝土强度达到5 MPa或相关要求的强度后，才能开始安装双头螺杆，安装后的拧紧力矩值应在121~162 N·m。

5）安装双头螺杆时，虽然无法看清内端是否与预埋件内的方形螺母牢靠连接，但可观测双头螺杆的外露长度，确定是否已安全连接（外露长度小于或等于40 mm为安全）。

6）安装双头螺杆时，考虑到混凝土强度还没跟上来，扭力不宜过大，以免造成“对边的梁墙板”破裂。

7 新型连墙件的力学性能

连墙件采用2步3跨，竖向间距取层高，水平间距4.5 m，呈菱形布置。

7.1 连墙钢管受力计算

7.1.1 计算连墙钢管的总轴向力设计值N l

按JGJ 130—2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（以下简称《技术规范》）公式5.2.12-3计算，应满足：

式中，N0为连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力；kN，按《技术规范》第5.2.12条规定，双排脚手架取N0＝3 kN；Nlw为风荷载产生的连墙钢管轴向力设计值，kN，按《技术规范》第5.2.13条规定计算：

式中，wk为风荷载标准值，kN/m2，按90 m高度处算得wk＝1.43×0.30=0.43 kN/m2；Aw为单个连墙件所覆盖的脚手架外侧面的迎风面积，Aw＝3.0×4.5＝13.5 m2；

则Nlw＝1.4wkAw＝1.4×0.43×13.5＝8.127 kN

Nl＝Nlw+N0＝8.127+3＝11.127 kN

7.1.2 连墙钢管的强度计算

按《技术规范》公式5.2.12-1，连墙钢管的强度应满足：

式中，σ为连墙钢管应力值，N/mm2；Ac为连墙钢管净截面面积，mm2，采用φ48.3 mm×2.8 mm钢管，Ac＝397 mm2；f为连墙件钢材的强度设计值，N/mm2，Q235钢材f＝205 N/mm2。

则σ＝Nl/Ac＝11 127/397＝28.0 N/mm2＜0.85f＝0.85×205＝174.3 N/mm2，连墙钢管的强度满足要求。

7.1.3 连墙钢管的稳定性验算

按《技术规范》公式5.2.12-2计算，应满足：

式中，A为连墙钢管毛截面面积，mm2，采用φ48.3 mm×2.8 mm钢管，A＝1 831 mm2；φ为连墙钢管的稳定系数，由长细比λ=L0/i按《技术规范》附录A表A.0.6取值，L0为连墙钢管计算长度，连墙钢管最长计算长度为600 mm，取L0＝600 mm；λ为长细比，λ＝L0/i＝600/16.0＝37.5，查得：φ＝0.893。

则σ＝Nl/（φA）＝11127/（0.893×1 831）

＝6.81 N/mm2＜0.85f＝0.85×205＝174.3 N/mm2。

连墙钢管的稳定性满足要求。

7.2 M14双头螺纹的预埋普通螺栓杆承载力验算

预埋螺栓杆采用M14，C级普通螺栓4.8级。

M14预埋普通螺栓杆沿杆轴方向承受连墙钢管传来的拉力设计值为Nl＝11.127 kN，该螺栓杆轴方向受拉承载力设计值按现行国家标准GB 50017—2017《钢结构设计标准》（以下简称《设计规范》）公式11.4.1-5计算：

式中，Ntb为预埋螺栓杆轴方向受拉承载力设计值，N；Ae为预埋螺栓杆在螺纹处的有效截面积；De为预埋螺栓杆在螺纹处的有效直径，mm；ftb为预埋螺栓杆抗拉强度设计值，查《设计规范》表4.4.6，按C级普通螺栓4.8级查得ftb＝170 N/mm2。

M14预埋普通螺栓杆有效直径De＝12.123 6 mm的预埋螺栓杆，则有：

M14C级普通螺栓4.8级杆满足连墙件受拉承载力要求。

7.3 内置螺杆与钢管的焊缝验算

按《设计规范》公式11.2.2-1计算，应满足：

式中，σ为角焊缝受拉状态下的抗拉强度；N为连墙钢管总轴向力设计值；Lwe为角焊缝计算长度；he为焊缝厚度；ffw为角焊缝强度设计值；βf为正面角焊缝的强度设计值增大系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，βf=1.22。

连墙件内置螺杆与钢管采用部分焊透角焊缝，受力形式为拉力。

圆孔内或槽孔内角焊缝的计算长度，即钢管内壁周长，因此，焊缝长度Lwe=3.14×42.7=134.00 mm；焊缝厚度：he=6.00 mm；

钢材等级：Q235，N=11.127 kN

角焊缝强度设计值：ffw=160 N/mm2

σ=N/（Lwehe）=11.127×103/（134×6.0）

=13.84 N/mm2≤ffwβf=160×1.22=195.20 N/mm2

满足要求。

8 结语

随着国内城市化进程不断推进，建筑行业内的各种新型、绿色环保、高效的建筑新技术在实际施工中不断应运而生，新型连墙件是对常规连墙件的基础上优化而来，具有明显的技术优势、安全优势和经济优势，但是还需要不断完善改进使它更适应各种施工环境。