承插型盘扣式钢管支架构件力学性能检测依据分析探讨

2021-08-25杨兴宇张海辉刘剑均段瑞斌

广东土木与建筑 2021年8期

杨兴宇，张海辉，刘剑均，段瑞斌

（1、广东省建设工程质量安全检测总站有限公司广州510500；2、广东省建筑科学研究院集团股份有限公司广州510500）

0 引言

自1994年“新型模板和脚手架应用技术”项目被建设部选定为建筑业重点，新型脚手架的研究开发和推广应用工作取得了重大进展。新型脚手架由于其搭建及拆除便利快捷等特点，被广泛接受并应用于房建、桥梁、隧道、地道桥、烟囱、水塔、大坝、大跨度棚架等工程施工中。广东作为首批沿海开放省市之一，也是最早大力推广应用新型脚手架的省市之一。广州市城乡建设委员会发布的《关于加强在建工地使用新型钢管支架的要求》（穗建质［2014］195号）中就明确提及了承插型盘扣式钢管支架。

承插型盘扣式钢管支架20世纪80年代从欧洲引进的新型脚手架，此种脚手架的基本原理是由德国LAYHER公司发明，轮盘呈圆形，孔似菊花瓣，故也被称为雷亚架、圆盘式脚手架、菊花盘式脚手架。由于其承载力强，单位架体用钢少，结构合理，垂直度与水平度偏差控制良好，使用年限长，荷载传递清晰易于控制等特点，在工程中使用率日益增高，有良好的市场前景。近年来，已有多地发文要求采用承插型盘扣式钢管脚手架。①上海：2019年10月1日起上海外环以内10 000 m2及以上的房屋建筑施工项目，全面采用承插型盘扣式钢管脚手架；②温州：2021年1月1日起所有的模板支撑架工程必须选用碗扣式、承插盘扣式等定型化工具式支撑体系；③苏州：2021年1月1日起所有房屋建筑及市政工程项目必须使用承插型盘扣式钢管支架；④嘉兴：2021年6月1日起全市各县（市、区）建成区内新开工的房屋建筑和市政基础设施工程，将必须按要求使用承插型盘扣式钢管脚手架。

对于承插型盘扣式钢管支架构件，工程检测中一般会采用的试验方法与检评依据主要涉及以下标准：《碗扣式钢管脚手架构件：GB 24911—2010》，为国家强制性标准，范围中规定圆盘式（即盘扣式）钢管脚手架构件可参照执行［1］；《承插型盘扣式钢管支架构件：JG/T 503—2016》，为行业推荐性标准，适用于工民建以及市政、水利、交通、化工、航天煤炭、船舶和文体等工程中使用的承插型盘扣式钢管支架构件［2］。

2本标准在技术要求及试验方法都不尽相同，那么在工程检测中应当采用哪个更为合适？本文对此进行了分析。

1 对比分析

本文从以下3个方面进行分析研究：

1.1 法律地位

《中华人民共和国标准化法》中根据法律效力不同，分为强制性标准和推荐性标准，强制性国家标准更是必须执行。然而文献［1］主要适用于建筑工程、模板支撑架、市政、水利、化工、煤炭和船舶等工程中适用的碗扣式钢管脚手架构件，对于其他类型的脚手架规范范围中规定的是“可参照执行”。按照《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则：GB/T 1.1—2010》附录C：“可”表示“可以”与“允许”［3］，区别于表示要求、指示、推荐、陈述等其他能愿动词，其侧重于允许使用，属于非强制性内容。文献［2］则属于行业标准中的推荐性标准，适用范围上完全匹配。可见，文献［1］与文献［2］进行承插型盘扣式钢管支架构件力学性能检测的依据与方法，均有其合理性与合法性。另外，根据国家技术监督局（现国家质量监督检验检疫总局）令第12号《中华人民共和国标准化法条文解释》第三章第十四条第三款规定“推荐性标准一旦纳入指令性文件，将具有相应的行政约束力。”若后续或当地有相关指令性文件将其中标准纳入的话，应以文件规定的标准为准。

1.2 规范具体实施情况

文献［1］发布于2010年8月9日，文献［2］则发布于2016年11月15日，时间跨度长达6年多，在已有行业推荐性规范的当下，是否仍然适合以文献［1］作为承插型盘扣式钢管支架构件力学性能的试验方法及检评依据呢？2010年11月发布的《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程：JGJ 231—2010》提出了盘扣式钢管支架统一的构配件材质及制作质量要求、构造要求、荷载等［4］。但是一直缺乏对盘扣产品相应的具体试验方法以及具体产品的技术要求，监管和核查都存在一定的难度。当时相关的产品检验各地普遍是参照执行文献［1］的产品技术要求，作为新型脚手架规范的先行者，将本身作为各类新型脚手架的一个参照执行标准，对新型脚手架的使用和推广意义重大，并为后续新型脚手架规范的建立奠定了基础［5］。

1.3 试验参数及方法对比

虽然二者虽然同为半刚性节点连接的新型脚手架，但在材料、结构、乃至荷载传递分布等方面都有一定的差别，参照碗扣标准得出的检验结论是否能对盘扣式样品的性能有充分的判定仍有待论证，且对承插型盘扣式钢管支架2种主要型号标准型支架（立杆外径为48.3 mm）、重型支架（立杆外径为60.3 mm）也无法进行区分对待。

本文将文献［1］可参照执行的承插型盘扣式钢管支架构件力学性能参数，从试验形式及技术要求与文献［2］中的进行一个横向对比，如表1所示，其中B代表标准型构件，Z代表重型构件。

表1 文献［1］与文献［2］构件力学性能试验方法技术要求对比Tab.1 Literature［1］and Literature［2］Comparison of Technical Requirements for Component Mechanical Properties Test Methods

文献［1］的上碗扣强度与横杆接头强度因碗扣式钢管脚手架构件与盘扣式钢管脚手架构件搭接及构造的差异，在进行盘扣力学性能检测时无法进行参照，故在此不作讨论。

文献［1］的下碗扣焊接强度试验方法在承插型盘扣式钢管支架构件参照检测时基本可以认定等效于文献［2］连接盘内侧环焊缝抗剪强度，主要考察对象均为连接盘焊缝强度。在技术要求上，文献［2］无论标准型及重型均相对较高，在实际测试中构件发生破坏的方式一般是焊缝开裂导致的连接盘脱落，如图1所示。

图1 承插型盘扣式钢管支架构件立杆焊缝开裂Fig.1 Weld Bead of Disk Lock Steel Tubular Scaffold Montant Cracking

文献［1］接强度试验方法在承插型盘扣式钢管支架构件参照检测时形式上与文献［2］的连接盘双侧抗剪强度较为相似，均为两点对称加荷，区别主要在于文献［2］的方法中两加荷点间相对距较大为200 mm（文献［1］为150 mm），施加力值相对较低，因最后评定要求均为试件各部位不应破坏，可以理解为在一定程度上也是在综合考量构件的整体搭接强度。值得一提的是，因为碗扣式钢管脚手架构件与承插型盘扣式钢管支架构件在结构与荷载分布方面存在一定的差异性，试验中可能发生破坏的形式也不尽相同，承插型盘扣式钢管支架构件一般发生破坏的方式为插销断裂，如图2所示。

图2 承插型盘扣式钢管支架构件扣接头插销断裂Fig.2 Bolt of Disk Lock Steel Tubular Scaffold Buckle Joint Breaking

文献［1］的可调支座抗压强度（可调支座包括可调托撑和可调底座）试验方法在承插型盘扣式钢管支架构件参照检测时形式上与文献［2］的可调托撑和可调底座抗压强度极为相似，区别主要在于文献［2］的方法中规定了可调托撑、可调底座调节把到加荷端与试件另一端的具体距离值（文献［1］要求直接调节到规格最大行程）。在技术要求上，二者在标准型上最大荷载均为100 kN，加载过程也较为相似。而文献［2］在重型技术要求上远高于文献［1］。该试验构件一般发生破坏的方式是调节丝杆弯曲变形，如图3所示，调节螺母断裂如图4所示。

图3 承插型盘扣式钢管支架构件可调底座调节丝杆弯曲变形Fig.3 Screw of Disk Lock Steel Tubular Scaffold Components Adjustable Base Deforming

图4 承插型盘扣式钢管支架构件可调底座调节螺母断裂Fig.4 Nut of Disk Lock Steel Tubular Scaffold Components Adjustable Base Breaking

由于承插型盘扣式钢管支架构件与碗扣式钢管脚手架构件在构造与搭接方式上的差异性，文献［2］对比文献［1］在构件力学性能检测上多了连接盘单侧抗剪强度、连接盘抗拉强度、连接盘抗弯强度等构件力学性能参数的技术指标，依近年专家、学者对承插型盘扣式钢管支架整体受力稳定性以及导致脚手架架体整体坍塌失衡因素［6-10］的相关研究，其作为承插型盘扣式钢管支架使用整体稳定性的参考都具备相应的合理性与必要性，使得其评价体系更为完善，检测结果更具参考性。