承插型盘扣式钢管支架体系在建筑工程中的应用

罗烘艳

（福建盈宝建筑工程有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

某工程是一座用于商业办公的高层建筑，总建筑面积为250 090 m2，包括地下2 层和地上26 层，总建筑高度为150 m，地上建筑面积为176 140 m2，地下建筑面积为73 950 m2。工程采用钢筋混凝土框架结构体系，在整个施工过程中广泛应用了承插型盘扣式钢管支架体系，以增强建筑的稳定性和安全性。承插型盘扣式钢管支架体系在基坑开挖、墙体建造和楼板铺设等各个关键阶段都发挥了重要作用。其出色的性能和高效的施工方式不仅能够提高施工效率，而且对于提高整个工程的安全性具有重要的现实意义。

1 施工前准备

在搭设支架前，需要完成一系列准备工作，根据规定制定专业施工方案，并对员工进行技术和安全操作指导[1]。架体材料和型号的选择是决定施工效率和质量的关键，必须符合规格标准，拥有质检报告和合格证等质量合格证明。例如，对于由碳素铸钢制造的连接盘、扣接头插销等物料设备，其机械特性和压力抵抗能力等均应符合相关标准。进场的材料需按规格分类存放、标签清晰，在使用支架体系前，还须对构配件质量进行复验。

1.1 材料选择

本工程支撑体系采用承插型盘扣式钢管支架，该工程的地上建筑标准层板厚度为100 mm，屋面板的厚度为120 mm。为确保结构的稳定性和安全性，本工程的结构支撑高度范围设定为3.2～4.5 m。此外，考虑梁的承载能力，设定梁的最大截面尺寸为600 mm×800 mm。本工程的设计充分考虑了盘扣式钢管支架体系的特性和优势，为确保整体结构的合理性和有效性，将工程中所有的梁均按照双立杆的形式进行设计。同时，盘扣立杆的纵向间距为1.2 m，步距为1.5 m。本工程中，钢管支架材料选择如下：1） 立杆选择Q345B 的热镀锌钢管，规格为48.3 mm×3.6 mm；2） 水平横杆选择Q235B 的热镀锌钢管，规格为48.3 mm×3.2 mm；3） 斜杆选用Q235B的热镀锌钢管，规格为48.3 mm×3.2 mm；4） 盘扣是连接钢管的关键部件，其质量直接影响支撑结构的稳定性。本工程中选择采用热处理钢制成的直径为130 mm 的盘扣，具有8个插孔，能够与钢管和承插件稳定连接；5）承插件是连接钢管和盘扣的重要部件，负责连接和固定。在本工程中，选择与钢管和盘扣相匹配的、直径为48 mm 的承插件。盘扣节点组装形式如图1所示。

图1 盘扣节点组装形式示意图Fig.1 Assembly diagram of disk buckle node

1.2 地基处理与基础施工

本工程地基为非钢筋混凝土，架设支架前，需要按照GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》等相关规定对地基进行回填夯实处理，以确保其承载力满足设计要求。挖除地表素填土，在承载力层内换填石渣，碾压后分层进行夯实，承载力层深度范围为0.5 m。分层压实厚度应小于或等于30 cm，密实度应大于或等于0.9，进一步运用200 mm厚的C15混凝土进行地基表面硬化处理。同时，为实现排水功能，在地基表面设置0.5%的横坡并在四周设置排水沟。为彻底排除地面积水，避免地基因积水湿润导致的不均衡沉降，从而引发支架不稳定或破裂，工程中使用砂浆对地基表面进行处理。地基表面处理完毕后，清理场地，确保地面平整且无杂质。用于支架底部的木垫板厚度需大于或等于5 cm，宽度大于或等于20 cm，保证所有木垫板尺寸和规格一致，并被立杆压实。

2 模板支架体系架设

2.1 弹线定位

弹线定位是进行模板支架体系架设的重要步骤，能够确保支架的准确位置和构件的准确尺寸[2]。弹线工具为卷尺、墨斗和粉线等。首先，使用卷尺进行准确测量，根据建筑设计图纸，标记出模板支架体系的基准线。基准线通常设定在建筑的一条边界上，其他的测量和定位均以这条基准线为准。然后，将墨斗挂在基准线的一端，拉直粉线并沿着基准线的方向弹出直线，在弹线的位置上做标记，作为模板支架体系的参考位置。在该工程实施过程中，对于所有预定架设支架的区域，均进行精确的弹线作业，以定位支架的确切位置，保障整个结构的稳定性和安全性；并进行技术性的复核工作，以验证支架位置的准确性和合规性。

2.2 搭设首步架

（1） 安装垫板：选用厚度不小于50 mm、表面平整并且没有弯曲的垫板。将垫板精确地放置于预先标定的线条上，并确保其水平放置，保障后续工作的准确性和稳定性。

（2） 设置立杆：立杆的设置工作须遵循严格的技术规范，以确保结构稳定性。采用铸钢套管视线立杆的连接，确保套管开口朝下，且连接套的最小长度需达到9 cm。为了维持结构的均衡和安全，相邻2立杆的承插点需要错开布置，错开高度需满足不小于7.5 cm 的要求，并保证不位于同一水平面。若模板支架高度大于8 m，则错开高度大于或等于50 cm，间距小于或等于1.5 m。为了实现结构的均匀承载，梁板立柱的纵向间距应与横向间距保持一致。工程支架的立杆间距规定为1.2 m、步距为1.5 m。在地基高差较大的区域，需要对立杆的0.5 m 节点位差进行调整，以确保支架整体高度的一致性。

（3） 安装水平杆：水平杆的安装工作是确保整个支架体系稳定性的关键步骤。为实现这一目标，通过圆盘的纵横连接来组装水平杆，装配过程中，将水平杆两端通过专用的扣接头与圆盘相连，确保连接的紧密性和可靠性。在每个连接点均采用扣接头插销进行固定，以增强结构的整体稳定性。为满足工程安全要求，水平杆的抗拔力需达到不低于3 kN的标准。当单肢立杆的荷载设计值低于40 kN时，水平杆的布置需严格遵循标准步距要求，尤其是底层水平杆；同时还需增设竖向斜杆，以进一步提高支架体系的稳固性和承载能力。

（4） 设置斜杆：安装斜杆时，其两端的插销需精确插入圆形连接盘的对应大孔中，并通过敲打确保其牢固固定。为了保障结构的稳定性和力量的均匀分布，斜杆应按照规定的间距进行上、下相连，具体为每隔5 跨设置一个斜杆。此外，为进一步增强整体结构的稳定性，采取反向布置的方式设置相邻的斜杆，以形成互相支撑的结构。

2.3 搭设标准层步架

（1） 接长立杆：假设步架的高度为H，每根钢管的长度为L，则需要的钢管数量N计算如下：

式中：f()为向上取整。

若H不能被L整除，则需要在顶部添加一根较短的钢管。立杆的垂直偏差应控制在1/500以内，立杆接长时应确保接头位置错开，接头距离不得小于500 mm。

（2） 安装操作层水平杆：水平杆的安装需要考虑步架的长度和宽度。假设步架的长度为a，宽度为b，每根水平杆的长度为i，那么需要的水平杆数量M为：

（3） 安装斜拉杆：斜拉杆的安装需要考虑步架的高度和长度。假设步架的高度为H，长度为a，每根斜拉杆的长度为d，则需要的斜拉杆数量P为：

（4） 固定步架：步架的固定需要考虑步架的高度和稳定性要求。在每个立杆的底部和顶部安装固定装置，以确保步架的稳定性。连接件固定应确保紧固，连接件滑动距离不得大于5 mm。在基本架体的基础上扩展搭设，形成整体的支架体系。

2.4 搭设顶步架

顶步架搭设的主要任务在于为顶部立杆补全顶步架的搭建，顶部立杆的直径和托盘的厚度都需要达到规定的标准。首先需计算顶部立杆的长度：顶部立杆的长度应等于建筑高度减去其下部所有立杆的总长度。设建筑高度为h，顶部立杆的长度为ltop，n- 1 为顶部立杆下面的立杆数量，则顶部立杆的长度为：

继而安装顶部立杆，立杆的垂直偏差应控制在1/500以内，即：

式中：Δh为立杆的最大垂直偏差。

若h=150 m，则Δh= 150 m/500 = 0.3 m。安装时应注重立杆的垂直偏差是否在控制范围内。顶步架搭设完成后，为确保支架的稳定性，可调顶托超出水平杆悬臂的长度应尽可能小，不超过30 cm。工程顶托立杆直径应在48～60 mm。螺杆伸出长度应保证足够的调整范围，在15～30 cm，不能过长，以免影响结构的稳定性。为了保证连接的稳固性，螺杆应插入立杆足够的深度，长度在15～20 cm。

3 架体验收及拆除

3.1 承插型盘扣式钢管架的验收

3.1.1 盘扣式钢管架材料的检查与验收

承插型盘扣式钢管支架体系建筑工程中，材料的质量是决定工程质量的关键因素之一[3]。支架搭设完毕后，投入使用前，根据JGJ/T 231—2021 《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》，对所有用于支架系统的材料进行严格的质量检查和标准符合性审查。盘扣式钢管支架体系材料的验收内容及标准见表1。

表1 盘扣式钢管支架体系材料的验收内容及标准Tab.1 Acceptance content and standards for soket type disc buckle steel pipe support system materials

盘扣式钢管支架体系材料的验收包括：1） 材料质量。所有的材料均应满足相关的标准和规定。钢管应具有良好的弯曲和抗压强度，其化学成分和物理性能应满足GB/T 13793—2008 《直缝电焊钢管》等相关标准；连接件应满足 GB 50017—2017 《钢结构设计规范》；承插件应满足GB/T 3098.1—2010 《紧固件机械性能 螺螺栓、螺钉和螺柱》的要求[4]。2） 材料尺寸：材料的尺寸应满足设计要求。例如，钢管的直径、壁厚和长度等应与设计图纸相符。同时，钢管的外径偏差应控制在规定的范围内，通常应小于±0.5%。3） 表面质量：材料表面应无裂纹、折叠、重皮、裂痕、气泡和疏松等缺陷。钢管的内外表面应平滑，无锈蚀、裂纹、砂眼等缺陷。此外，对于需要焊接的部分，需要检查焊缝的质量。焊缝应平整，无砂眼、裂纹、未熔合和烧穿等缺陷，焊缝的尺寸应满足设计要求。

3.1.2 承插型盘扣式钢管架架体的验收

钢管架体验收是建筑工程的重要环节，其过程涉及到工程的质量和安全。架体验收包括：1） 检查架体的结构完整性，包括立杆、横杆、斜拉杆和连接件等是否安装到位，是否牢固，有无变形和损坏等问题。2） 检查架体的尺寸和位置是否符合设计要求，包括架体的高度、宽度、长度，以及与建筑物其他部分的相对位置。3） 检查立杆的垂直度和水平杆的平整度，立杆的垂直偏差应控制在1/500 以内，本工程中，立杆的最大垂直偏差应为0.3 m。4） 检查架体上的安全设施是否完备，如安全网和防护栏等是否安装到位，是否牢固。5） 确认架体的荷载能力是否满足工程要求[5]。

3.2 承插型盘扣式钢管支架的拆除

拆除开始前，必须进行详细的拆除计划，包括拆除的顺序、方法、设备和人员安排等。此外，还需要检查周边环境，确保拆除作业不会影响到其他工程或者人员的安全。同时，所有参与拆除作业的人员应接受相关的安全培训[6]。

1） 拆除顺序：拆除作业应秉承从上到下，从外到里，后搭先拆，先搭后拆的原则进行。拆除作业区域的高宽之比须控制在小于2∶1 的范围。拆除顺序首先是斜杆，其次是水平杆，最后是立杆。拆除过程中，尽可能保持架体的稳定性，防止架体倒塌或者其他安全事故。2） 设备和工具：拆除作业应使用适当的设备和工具，如螺丝刀、扳手和起重设备等。在使用设备和工具时，应按照操作规程进行，以确保人员和设备的安全。3） 拆除后处理：拆除后，所有的材料和设备都应进行妥善处理[7]。对可重复使用的材料进行清洁和检查后储存到指定的地方。对不能重复使用的材料进行废物处理。

4 结语

结合实际工程，综合分析了承插型盘扣式钢管支架体系的设计、搭设、拆除及验收等多个环节的具体细节，揭示了其在建筑工程中的具体应用。承插型盘扣式钢管支架体系具有高效的施工效率和稳定的结构性能，在建筑工程中有着广阔的应用前景。未来期待通过进一步的研究和实践，将此体系更为广泛地应用于建筑工程中，提高建筑工程的经济性和安全性。