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摘要：当今社会建筑行业科技飞速发展，如何做到科技创新助推降本增效，不仅能满足绿色施工的需用,还具有明显的经济效益和社会效益，做到建筑工程可持续发展，已成为建筑工程施工过程中考虑的重要方面。本文结合工程实例，通过对比重点阐述了插扣式钢管脚手架在工程施工过程中的优势，并根据建筑模架体系发展趋势提出优化建议。
关键词：模板支撑钢管脚手架插扣式
中图分类号：C35文献标识码： A
0引言
科技创新助推降本增效已成为近几年建筑领域的热门词汇，选择科技先进、安全可靠、实用性强的新型材料设备和新兴技术，已成为建筑业又好又快发展的强力引擎。近年来，随着工程施工技术的不断发展，新型模架体系不断涌现，目前在建工程中应用的模板支撑基本类型主要有扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、插扣式钢管脚手架和盘扣式钢管脚手架等，在种类繁多的支撑体系中，选择操作更加快捷、经济性好、安全性强的模板支撑是工程主体结构施工时应重点考虑的施工内容，更是降低工程成本、加快施工进度的重要手段。本文结合西安·绿地中心A座工程，对比传统扣件式钢管脚手架和插扣式钢管脚手架，对插扣式钢管脚手架在工程施工过程中的优势做了简单的分析阐述。
1工程概况
西安·绿地中心A座项目位于西安市西高新中央商务区，西临丈八二路，南靠锦业路。总高度270米，总建筑面积约17.3万㎡，地下3层，地下建筑面积40340m2，地上57层，1~4层为商业裙房，建筑面积24257m2，5~57层为办公用房，建筑面积105841m2。 结构形式为：裙房部分采用钢筋混凝土框架—剪力墙结构；塔楼采用带加强层的钢管混凝土外框架+立面支撑+型钢混凝土核心筒结构。
2模架支撑体系的对比分析
2.1扣件式钢管架体的主要构配件和材质
（1）扣件式钢管架体的钢管材质应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092中规定的三号普通钢管，其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700中Q235-A级钢的规定，如下表1。
表1扣件式钢管参数
序号 截面尺寸 最大长度 最大质量 材质
1 外径d 壁厚t 水平横杆 竖向立杆 3.84kg/m Q235-A
2 48、51 3.5、3.0 900 6000
（2）扣件式钢管架体应采用可锻铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》GB15831的规定，用其他材质制作的扣件，经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。架体采用的扣件，在螺栓拧紧力矩达65N·m时，不得发生破坏。
表2扣件式钢管支架扣件类型及材质
序号 类型 直角扣件 转向扣件 对接扣件
1 质量（kg/个） 1.35 1.49 1.88
2 材质 ZG230-450铸钢
2.2插扣式钢管架体的主要构配件及材质
插扣式钢管架体的钢管材质应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092中Q235A级普通钢管，其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定，如表3所示。
表3现场使用插扣式钢管架体参数
序号 名称 型号 规格（mm） 材质 每根理论重量（kg）
1 立杆 LG-2.4m Φ48×3.5×2400 Q235-A 12.22
2 LG-1.8m Φ48×3.5×1800 9.42
3 LG-0.9m Φ48×3.5×900 4.95
4 横杆 HG-1.2m Φ48×3.5×1200 5.01
5 HG-0.9m Φ48×3.5×900 3.86
6 HG-0.6m Φ48×3.5×600 2.7
2.3两种类型的钢管架体对比
（1）重量对比：以2.4m的竖向立杆为例，步距为1.8m，横距和纵距均为0.9m，每步节点处按“十”字水平约束计算。以单立杆计算单元计算，扣件式架体节点处考虑两个直角扣件。
G插＜G扣，可见相同参数架体，插扣式自重更轻。
（2）竖向立杆受力稳定性计算，计算时不考虑风荷载。
，
其中N——计算立杆的轴向力设计值；
NG1K——脚手架结构自重产生的轴向力标准值；
NG2K——构配件自重产生的轴向力标准值；
——施工荷载产生的轴向力标准值总和；
——钢材抗压强度设计值（N/mm2），Q235钢为205；
A——立杆截面面积；
——轴心受压构件稳定系数，根据长细比取值；
，
其中l0——计算长度；
k——满堂架架体计算长度附加系数，架体高度小于20m时，取1.155；
μ——立杆计算长度系数，步距1.5m、纵距横距均为0.9m时，取2.335；
h——架体的步距。
序号 类型 外径
Φ（mm） 壁厚
t（mm） 截面面积
A（cm2） 惯性矩
I（cm2） 回转半径
i（cm）
1 扣件式立杆 48 3.5 4.89 12.19 1.58
2 插扣式立杆 48 3.5 4.89 12.19 1.58
因为两种类型的架体的立杆截面相同，所以二者的值也是相同的。
，由此可知，插扣钢管架体的立杆稳定性比扣件式钢管架体的好。
（3）节点连接方式的对比
扣件式钢管架体在连接时，需要用力矩扳手对螺母是否拧紧进行不小于40N·m的力矩检验，但现场施工过程中数量多，检查难度大，可操作性不强。如果扣件拧紧力矩不达标，架体在晃动时就会产生节点滑移或扣件脱落等现象。插扣式脚手架是新型的一种便捷式支撑脚手架，具有可靠的双向自锁能力，连接简单，无任何活动零件，工人用铁锤敲击既可完成全部的安装作业，在架体晃动时，插扣的插销会越插越紧。由此可见，插扣式钢管架体的连接节点优于扣件式钢管架体的连接节点。
图1扣件式钢管脚手架节点
图2插扣式钢管脚手架节点
（4）现场施工操作性对比
扣件式钢管架体搭设时，在空间及模数都能满足的情况下，宜使用长度较长的杆件，长的杆件重量较大，不便搬运，因此在施工过程中耗费劳力较多。
插扣式脚手架主要由立杆、连接盘、水平杆件组成。横杆上的插销直接与横杆焊接而成，安装时，直接将插销锤入连接盘上的插孔即可组装完成；立杆端部可焊接连接套筒，直接将接长立杆插入连接套筒内，且插扣钢管架体具有很多模数规格的杆件，搬运方便，安装时操作简单，节省了人工及时间。由此可见，插扣式钢管架体的施工操作易于扣件式钢管架体。
图3立杆连接套管 图4横杆插销头 图5连接盘
3实现的效益
（1）缩短工期、节约人工成本
在施工现场，通过对南区裙房8.4m×8.4m跨、5.1m层高的插扣式钢管满堂架搭设时间实测，架体搭设完成（可進行梁底模的支设）两个工人耗时8小时。而北区裙房8.4m×8.4m跨、5.1m层高的扣件式钢管满堂架搭设完成则耗时12个小时。扣件式钢管架体耗时多的原因主要有两方面：一是扣件螺栓的拧紧，二是钢管长度大，重量大，搬运不方便，必要时还需要两人合作才能完成搭设工作。
（2）安全质量受控容易
在西安·绿地中心A座项目南区裙房负一层以上的插口钢管架体施工过程的实践以及对房建施工行业、建材租赁行业的了解，插扣式钢管构件的加工制作、防锈处理、插盘的焊接等均优于其他形式的钢管构件。插扣架体在施工过程中技术要求低，不需要专业人员指导，只需要铁锤敲击安装即可，工人上手较快，过程控制简单，施工质量有保障。
（3）超高架体运用
西安·绿地中心A座项目南区裙房的扶梯洞口，从一层直接贯通到四层，需要搭设的满堂架架体高度达21m，所搭设的架体采用了插扣式钢管架体。若采用扣件式钢管模架体系，架体立杆需采用接头扣件进行连接，接头扣件与两端钢管的连接长度仅为50mm，且对螺母的拧紧力矩要求较高，架体存在较大安全隐患。而插扣式钢管模架体系的立杆连接方式则是每根立杆的下端有一个200m长的连接套管，下部钢管直接插入即可以和上部钢管完成连接，插入的有效长度为150mm，其接头连接方式的安全性比扣件式钢管架体更高。插扣式钢管的最大长度仅为3m，单根杆件重量轻，工人在高大架体搭设时，材料搬运容易，安全性也随之提高。正因如此，插扣式钢管模架体系在目前高大架体支设中得到广泛使用。
4优化建议
（1）建筑工程满堂脚手架支撑体系对架体整体刚度和稳定性要求较高，合理设置剪刀撑能够很好的保证架体整体稳定性，目前插扣式钢管脚手架在搭设过程中无法实现一体式剪刀撑体系，因此如何制作斜撑杆件，实现水平杆件、立杆和斜撑杆件的一体式施工，更好的保证架体的整体稳定性是此种架体应进一步优化的方向。
（2）目前，建筑工程对施工质量要求高、工期紧，如何在保证工程质量和工期要求的前提的最大限度的节约施工成本是各个施工企业在选择施工方案时重点考虑的因素，为更好的节约施工成本采用模架早拆体系已是大势所趋，因此如何在目前插扣式钢管脚手架的基础上开发出配套的模架早拆体系是此种架体应进一步优化的方向。
5结语
通过对西安·绿地中心A座项目传统扣件式钢管脚手架和插扣式钢管脚手架的使用对比，在此对两种模架支撑体系的材质、受力稳定性、安全性和效益等进行了简要分析，阐述了插扣式钢管架体较传统支撑体系在施工中的优越性。但在今后如何深化设计出一体式斜撑杆件和与此种脚手架配套的模架早拆体系，从而优化架体的整体稳定性，更好的做到降低施工成本，这些还需要建筑行业的专业技术人员进一步探索。
参考文献：
[1]《建筑施工模板安全技术规范》 JGJ162-2008；
[2]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》 JGJ130-2011；
[3]《钢管脚手架扣件》 GB15831-2006；
作者简介：
刘洋洋，男，1988年生，籍贯山东禹城，大学本科学历，现任中国建筑第八工程局有限公司西北分公司西安·绿地中心A座項目副总工，通讯地址：陕西省西安市西高新丈八二路与锦业路十字向北中建八局西安绿地中心项目部.
关键词：模板支撑钢管脚手架插扣式
中图分类号：C35文献标识码： A
0引言
科技创新助推降本增效已成为近几年建筑领域的热门词汇，选择科技先进、安全可靠、实用性强的新型材料设备和新兴技术，已成为建筑业又好又快发展的强力引擎。近年来，随着工程施工技术的不断发展，新型模架体系不断涌现，目前在建工程中应用的模板支撑基本类型主要有扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、插扣式钢管脚手架和盘扣式钢管脚手架等，在种类繁多的支撑体系中，选择操作更加快捷、经济性好、安全性强的模板支撑是工程主体结构施工时应重点考虑的施工内容，更是降低工程成本、加快施工进度的重要手段。本文结合西安·绿地中心A座工程，对比传统扣件式钢管脚手架和插扣式钢管脚手架，对插扣式钢管脚手架在工程施工过程中的优势做了简单的分析阐述。
1工程概况
西安·绿地中心A座项目位于西安市西高新中央商务区，西临丈八二路，南靠锦业路。总高度270米，总建筑面积约17.3万㎡，地下3层，地下建筑面积40340m2，地上57层，1~4层为商业裙房，建筑面积24257m2，5~57层为办公用房，建筑面积105841m2。 结构形式为：裙房部分采用钢筋混凝土框架—剪力墙结构；塔楼采用带加强层的钢管混凝土外框架+立面支撑+型钢混凝土核心筒结构。
2模架支撑体系的对比分析
2.1扣件式钢管架体的主要构配件和材质
（1）扣件式钢管架体的钢管材质应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092中规定的三号普通钢管，其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700中Q235-A级钢的规定，如下表1。
表1扣件式钢管参数
序号 截面尺寸 最大长度 最大质量 材质
1 外径d 壁厚t 水平横杆 竖向立杆 3.84kg/m Q235-A
2 48、51 3.5、3.0 900 6000
（2）扣件式钢管架体应采用可锻铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》GB15831的规定，用其他材质制作的扣件，经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。架体采用的扣件，在螺栓拧紧力矩达65N·m时，不得发生破坏。
表2扣件式钢管支架扣件类型及材质
序号 类型 直角扣件 转向扣件 对接扣件
1 质量（kg/个） 1.35 1.49 1.88
2 材质 ZG230-450铸钢
2.2插扣式钢管架体的主要构配件及材质
插扣式钢管架体的钢管材质应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092中Q235A级普通钢管，其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定，如表3所示。
表3现场使用插扣式钢管架体参数
序号 名称 型号 规格（mm） 材质 每根理论重量（kg）
1 立杆 LG-2.4m Φ48×3.5×2400 Q235-A 12.22
2 LG-1.8m Φ48×3.5×1800 9.42
3 LG-0.9m Φ48×3.5×900 4.95
4 横杆 HG-1.2m Φ48×3.5×1200 5.01
5 HG-0.9m Φ48×3.5×900 3.86
6 HG-0.6m Φ48×3.5×600 2.7
2.3两种类型的钢管架体对比
（1）重量对比：以2.4m的竖向立杆为例，步距为1.8m，横距和纵距均为0.9m，每步节点处按“十”字水平约束计算。以单立杆计算单元计算，扣件式架体节点处考虑两个直角扣件。
G插＜G扣，可见相同参数架体，插扣式自重更轻。
（2）竖向立杆受力稳定性计算，计算时不考虑风荷载。
，
其中N——计算立杆的轴向力设计值；
NG1K——脚手架结构自重产生的轴向力标准值；
NG2K——构配件自重产生的轴向力标准值；
——施工荷载产生的轴向力标准值总和；
——钢材抗压强度设计值（N/mm2），Q235钢为205；
A——立杆截面面积；
——轴心受压构件稳定系数，根据长细比取值；
，
其中l0——计算长度；
k——满堂架架体计算长度附加系数，架体高度小于20m时，取1.155；
μ——立杆计算长度系数，步距1.5m、纵距横距均为0.9m时，取2.335；
h——架体的步距。
序号 类型 外径
Φ（mm） 壁厚
t（mm） 截面面积
A（cm2） 惯性矩
I（cm2） 回转半径
i（cm）
1 扣件式立杆 48 3.5 4.89 12.19 1.58
2 插扣式立杆 48 3.5 4.89 12.19 1.58
因为两种类型的架体的立杆截面相同，所以二者的值也是相同的。
，由此可知，插扣钢管架体的立杆稳定性比扣件式钢管架体的好。
（3）节点连接方式的对比
扣件式钢管架体在连接时，需要用力矩扳手对螺母是否拧紧进行不小于40N·m的力矩检验，但现场施工过程中数量多，检查难度大，可操作性不强。如果扣件拧紧力矩不达标，架体在晃动时就会产生节点滑移或扣件脱落等现象。插扣式脚手架是新型的一种便捷式支撑脚手架，具有可靠的双向自锁能力，连接简单，无任何活动零件，工人用铁锤敲击既可完成全部的安装作业，在架体晃动时，插扣的插销会越插越紧。由此可见，插扣式钢管架体的连接节点优于扣件式钢管架体的连接节点。
图1扣件式钢管脚手架节点
图2插扣式钢管脚手架节点
（4）现场施工操作性对比
扣件式钢管架体搭设时，在空间及模数都能满足的情况下，宜使用长度较长的杆件，长的杆件重量较大，不便搬运，因此在施工过程中耗费劳力较多。
插扣式脚手架主要由立杆、连接盘、水平杆件组成。横杆上的插销直接与横杆焊接而成，安装时，直接将插销锤入连接盘上的插孔即可组装完成；立杆端部可焊接连接套筒，直接将接长立杆插入连接套筒内，且插扣钢管架体具有很多模数规格的杆件，搬运方便，安装时操作简单，节省了人工及时间。由此可见，插扣式钢管架体的施工操作易于扣件式钢管架体。
图3立杆连接套管 图4横杆插销头 图5连接盘
3实现的效益
（1）缩短工期、节约人工成本
在施工现场，通过对南区裙房8.4m×8.4m跨、5.1m层高的插扣式钢管满堂架搭设时间实测，架体搭设完成（可進行梁底模的支设）两个工人耗时8小时。而北区裙房8.4m×8.4m跨、5.1m层高的扣件式钢管满堂架搭设完成则耗时12个小时。扣件式钢管架体耗时多的原因主要有两方面：一是扣件螺栓的拧紧，二是钢管长度大，重量大，搬运不方便，必要时还需要两人合作才能完成搭设工作。
（2）安全质量受控容易
在西安·绿地中心A座项目南区裙房负一层以上的插口钢管架体施工过程的实践以及对房建施工行业、建材租赁行业的了解，插扣式钢管构件的加工制作、防锈处理、插盘的焊接等均优于其他形式的钢管构件。插扣架体在施工过程中技术要求低，不需要专业人员指导，只需要铁锤敲击安装即可，工人上手较快，过程控制简单，施工质量有保障。
（3）超高架体运用
西安·绿地中心A座项目南区裙房的扶梯洞口，从一层直接贯通到四层，需要搭设的满堂架架体高度达21m，所搭设的架体采用了插扣式钢管架体。若采用扣件式钢管模架体系，架体立杆需采用接头扣件进行连接，接头扣件与两端钢管的连接长度仅为50mm，且对螺母的拧紧力矩要求较高，架体存在较大安全隐患。而插扣式钢管模架体系的立杆连接方式则是每根立杆的下端有一个200m长的连接套管，下部钢管直接插入即可以和上部钢管完成连接，插入的有效长度为150mm，其接头连接方式的安全性比扣件式钢管架体更高。插扣式钢管的最大长度仅为3m，单根杆件重量轻，工人在高大架体搭设时，材料搬运容易，安全性也随之提高。正因如此，插扣式钢管模架体系在目前高大架体支设中得到广泛使用。
4优化建议
（1）建筑工程满堂脚手架支撑体系对架体整体刚度和稳定性要求较高，合理设置剪刀撑能够很好的保证架体整体稳定性，目前插扣式钢管脚手架在搭设过程中无法实现一体式剪刀撑体系，因此如何制作斜撑杆件，实现水平杆件、立杆和斜撑杆件的一体式施工，更好的保证架体的整体稳定性是此种架体应进一步优化的方向。
（2）目前，建筑工程对施工质量要求高、工期紧，如何在保证工程质量和工期要求的前提的最大限度的节约施工成本是各个施工企业在选择施工方案时重点考虑的因素，为更好的节约施工成本采用模架早拆体系已是大势所趋，因此如何在目前插扣式钢管脚手架的基础上开发出配套的模架早拆体系是此种架体应进一步优化的方向。
5结语
通过对西安·绿地中心A座项目传统扣件式钢管脚手架和插扣式钢管脚手架的使用对比，在此对两种模架支撑体系的材质、受力稳定性、安全性和效益等进行了简要分析，阐述了插扣式钢管架体较传统支撑体系在施工中的优越性。但在今后如何深化设计出一体式斜撑杆件和与此种脚手架配套的模架早拆体系，从而优化架体的整体稳定性，更好的做到降低施工成本，这些还需要建筑行业的专业技术人员进一步探索。
参考文献：
[1]《建筑施工模板安全技术规范》 JGJ162-2008；
[2]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》 JGJ130-2011；
[3]《钢管脚手架扣件》 GB15831-2006；
作者简介：
刘洋洋，男，1988年生，籍贯山东禹城，大学本科学历，现任中国建筑第八工程局有限公司西北分公司西安·绿地中心A座項目副总工，通讯地址：陕西省西安市西高新丈八二路与锦业路十字向北中建八局西安绿地中心项目部.