扣件式钢管模板支撑架立杆承载力的影响因素分析
随着科技的进步和工业文明的不断发展，扣件式钢管支撑架已经被广泛的运用于各类模板支架系统当中，它的使用与设计直接关系到施工的质量和安全。尽管行业内的规范性文件对扣件式钢管模板支撑架已经有了部分规定，但是许多学者依旧认为当前所使用的这些方法并不完善，仍然会对模版支撑架的使用安全造成隐患。
标签：扣件式钢管模版；支撑架；立杆；承载力
引言
扣件式钢管模板支撑体系是指，使用扣件将钢管固定在一起，从而形成一个空间结构，由此来承载多种荷载作用的临时性支撑体系。虽然只是一种临时性的支持系统，却在例如混凝土结构等诸多工程施工中有着极为重要的地位，该支持系统的稳定性和安全性同样也是保证工程质量的关键问题。
1 立杆排列平面形状对单立杆稳定承载力的影响
在扣件式钢管模版支撑架的搭建中，搭建质量（如搭设过程中横向没有垂直等）、杆件的初始缺陷（如断面偏差、钢管的初始弯曲以及锈蚀等）、把扣件与钢管的实际质量以及立杆与水平杆连接节点的扣件松紧程度等问题统称为广义上的初期缺陷，用假想的水平力替代支撑系统初期缺陷对于高支模架体的稳定承载力的影响[1]。伴随着初期缺陷的增多，支撑架稳定承载力了不断下降，而且降低趋势明显。所以，只有严格遵照有关规定进行施工，控制并调整好支撑体系的初期曲线，才能保证支架的稳定与安全。
另外，许多情况下，支架的初期缺陷难以量化准确，无法给出一个确定的数值作为计算依据，因此，只有采取严格控制搭设质量严格和搭设材料，加强管理等方法对此类问题加以解决。
1.1 无水平向及竖向剪刀撑时模板支架的稳定承载力
在立杆平面布置成正方形且将其纵横向跨数逐步递增的情况考虑进来，可以发现，随着纵横向跨数（平面边长）的增加，一根立杆的稳定承载力也逐步增加。其原因是因为随着纵横跨数增大，给予中间位置立杆的约束也同时增大。
但是，当立杆布置不为正方形时且跨数没有逐渐递增时，每根立杆其稳定承载能力取决于短边边长，而且它的稳定承载力与以短边边长为长度的正方形架体系统立杆的稳定承载能力相同。在上述两种情况下，支撑系统失稳时的弯曲方向垂直于长边方向。
1.2 水平向及竖向剪刀撑对支撑系统的影响
如果依照要求进行水平向和竖向的剪刀撑，假定每个杆件与剪刀撑之间的联结点作为交接点，计算后会发现，与无剪刀撑的情况相比，支撑体系中立杆稳定承载能力有显著的上升。
假定考虑平面尺寸大小的影响，经过比较会发现当平面尺寸增大时，立杆的存在数量也会增多。虽然水平及竖向的剪刀撑也在不断增多，但是平均看来，剪刀撑对于支架中每根立杆的约束作用会不断减小[2]。但是，在支撑系统立杆跨数的数量增大到一定范围时，剪刀撑的增加又会让每根立杆所受到的约束变多。另外，当立杆的平面设计成长方形时，各立杆的未定承载能力会低于以短边为正方形的支撑体系，与其边长为正方形的架体相当。
2 构造要求对立杆稳定承载力的影响
2.1 水平剪刀撑的影响
在钢架模型下，如果不添加水平剪刀撑，则立杆的稳定承载力可以达到68000N，但随着添加水平剪刀撑的层数的不断增多，支撑体系的立杆的稳定承载力也会出现小幅的稳定上升。当实现每层都添加水平剪刀撑的条件下，扣件式钢管模板支撑架的立杆的稳定承载力增长为70050N，与之前相比仅上升了百分之三。由此可见，扣件式钢管模板支撑架立杆的稳定承载能力与水平剪刀撑的数量并没有实质性的关系。
2.2 扫地杆的影响
在取消全部扫地杆，并且不考虑水平向及竖向剪刀撑的影响时，分别对高度不同的架体进行计算后会发现，在此类情况下，支撑体系的高度对于立杆稳定承载力的计算并没有很大的影响。在架体破坏失稳时，变形弯曲都基本上只发生在靠近地面的第一层，该体系的稳定承载能力仅仅达到了带扫地杆支撑体系的三分之一。
如果，只考虑在支撑体系的一个方向设置扫地杆，之后再对上述情况进行相同的分析计算后会发现，无论支撑体系处于那种高度，其立杆稳定承载的能力都不会增加，等同于没有安装扫地杆时的承载能力，不同仅在于立杆失稳弯曲是的方向转为垂直于扫地杆。
2.3 竖向剪刀撑的影响
假设，仅将竖向剪刀撑坐在支撑体系的两个对面，经过计算后会发现，该体系中立杆稳定承载能有所上升，但上升数值不到百分之二。但是，如果在支撑体系的四面都附加竖向剪刀撑，那么立杆竖向的稳定承载能力与不加时比较上升了百分之二十三。由此可见，竖向剪刀撑对于扣件式钢管模板支撑架中立杆的稳定承载能力有极大的提升和显著而对影响。
2.4 水平剪刀撑与竖向剪刀撑之间的相互作用
在支撑体系四面都附加竖向剪刀撑的状态下，如果将水平剪刀撑的数量继续增加，那么整个支撑体系中立杆的稳定承载能力也会逐步提升，但在数值的变化上很小，当按照每两步布置一层的规范布置时，其稳定承载能力的增加量也仅为百分之四[3]。由此可见，架体立杆的稳定承载能力并不会受水平剪刀撑的太大影响。
3 影响扣件式钢管支撑架立杆承载力的其他因素及解决方法
3.1 工程质量因素
依据工程项目管理理论，影响工程质量的因素可以分为环境的不利影响、人的不安全因素和物的不安全状态。因此，在搭设扣件式钢管模板支撑架的过程中，不光要关注技术方面的问题，同时也不能忽略种种环境因素和管理环节对支撑体系稳定性的影响。无序的管理和混乱的秩序常常是导致事故发生的重要诱因。
所以，在搭设扣件式钢管模板支撑架前首先要编制专项的方案、计算书等等，必要的时候可以请专家前往论证，在得到相关单位、部门审批后才可进入实际搭建。另外，在混凝土浇筑和扣件式钢管模版支撑架搭设的过程中，必须严格按照法规条文和方案施工，同时还要保证随时监控支撑体系的稳定，发现隐患应该及时排除。
3.2 其他风险因素
每当一个项目投入营运之前，必然要经过风险衡量的过程。在这个过程中，风险被具体的量化为了关于损失严重性和发生概率的函数，同时与风险量进行相对的比较，从而确定该风险的严重性。从等级上，风险量可以分为：很小、小、中等、大和很大五个等级。在扣件式钢管模版支撑架的搭设过程当中，有很多风险都能达到大或很大的等级。因此，对于扣件式钢管模版支撑架中所存在的各类问题都应该加以重视，同时也要强化控制和管理，将隐患扼杀于摇篮中。
扣件式钢管模板支撑架的搭设是一项复杂且系统的工程，在搭设的过程当中稍有疏忽都会对支撑架整体的安全产生不利影响，严重的更有可能引发架体的倒塌。尽管在相关的规章制度中对于立杆稳定等各方面问题都有要求，但是，对于剪刀撑的规定也仅仅是停留在对于构造的控制上。由于剪刀撑的设置直接影响到模板支撑体系的安全，所以在施工中对于剪刀撑的设置同样要加以重视，必要时也可添加到相关的法律条文当中。
参考文献
[1]余宗明，新型脚手架的结构原理及安全应用[M].北京；中国铁道出版社，2010.
