獨立支撐腳手架受壓性能試驗

汪鑫祥　黃佳赟　陸巖　郝駿

摘要：獨立支撐腳手架作為近年來發展的新技術，其特性不同于傳統腳手架支撐技術，通過對四根獨立支撐腳手架受壓性能試驗，探索其受力性能。

關鍵詞：獨立支撐；腳手架；特點；受壓性能

隨著我國城市化進程的加快和經濟結構的調整，水平結構模板支撐架技術得到快速的發展，先后經歷了扣件式支撐架、碗扣式支撐架、門式支撐架，現在涌現了新型插盤式腳手架、新型獨立支撐標準化模板體系等新型模板支撐體系。獨立支撐標準化模板體系由獨立支撐、主楞、次楞、連接頭、三角架組成。本文通過對四根獨立支撐腳手架受壓性能試驗，探索其受力性能。

1.獨立支撐腳手架受壓試驗

1.1檢測依據

當前常用的獨立支撐是由內管、外管及銷釘構成的，通過調節銷釘位置，滿足各種高度對獨立支撐的應用要求。在使用中缺少這種（一階變截面可調高度）獨立支撐的受壓穩定性承載能力數據，本文通過對獨立支撐腳手架受壓性能試驗，解決工程應用問題。

一階變截面可調高度獨立支撐的受壓穩定性承載能力，從實際使用條件分析，其兩端接觸的是自然平面，沒有明確的約束條件，與鉸接相比，轉動約束強一些，平動約束差一些，但在小荷載作用條件下，其總體約束比鉸接的強一些，所以采用兩端鉸接的邊界條件予以近似是偏于安全的。通過試驗校核：（1）兩端鉸接時試驗值與計算值相近；（2）兩端平接時試驗值大于計算值。

對于內管Φ48×3.0，外管Φ60×3.0，銷孔Φ18，銷釘Φ16的獨立鋼支撐，理論分析計算結果如下：

（1）外管高度1660mm，獨立鋼支撐總高度3500mm時，兩端鉸接邊界條件的計算穩定性承載能力P_cr=22.60kN；

（2）外管高度1660m，獨立鋼支撐總高度2770mm時，兩端鉸接邊界條件的計算穩定性承載能力P_cr=42.71kN；

1.2試驗過程

采用自行研發的加載裝置在室外進行試件試驗。先將端部鋼板調至指定位置放置試件進行上下對中，然后點焊試件上下端頭，測點位置見圖1。

安裝對中完成后以3.75kN一級進行預加載，每級荷載力大小均為按照理論計算所得。

（1）試件1：3500mm上端鉸接下端平擱試件

由于銷孔與銷釘之間有2m的空隙以及內外管間3mm空隙使得試件1具有初始偏心，當加載未到第二級時試件內外管交接處產生較大的側移，發生荷載加不上去而停止試驗。

試件1試加載后卸載，試件1無損壞，但彎曲變形沒有完全恢復。改變下部支座形式為平擱，上下對中后繼續試驗。測點位置見圖1。安裝對中完成后以3.75kN一級進行預加載，加載至第二級荷載后卸載，卸載后試件1變形未完全恢復到無加荷垂直狀態。進行正式加載時，加載至第五級時，即荷載值為18.75kN，試件1內外管交接處發生大變形，試件1破壞。試驗結束后將內外管拆除，發現彎曲起始處發生在外管頂部，最大彎曲處為內管尖端。圖2為試件1的荷載一位移關系。由圖分析可得，上端鉸接下端平擱在相等荷載作用下整體變形較大，特別是中部內外管交接處，上下端鉸接平擱處變形不一致。

（2）試件2：高3500mm上下端均平擱試件

加載同試件1。試驗結束后將內外管拆除，發現彎曲起始處同樣發生在外管頂部，方向沿銷釘插入垂直方向，最大彎曲處為內管下端。圖3為試件2的荷載—位移關系。由圖分析可得，相比于上端鉸接下端平擱桿件，上下端平擱整體變形較小，且上下變形協調一致，但中部內外管交接處依然是整體變形中最大最容易破壞的地方。

（3）試件3：高2770mm上下端平擱試件

進行正式加載時，以6kN一級進行加載，加載至第十級時，即荷載值為60.0kN，試件3內外管交接處發生大變形，試件破壞，無法繼續加載。試驗結束后將內外管拆除，發現彎曲起始處同樣發生在外管頂部，最大彎曲處為內管下端，方向沿銷釘插入方向45。左右。圖4為試件3的荷載一位移關系。由圖分析可得，相比于3500mm長桿件，2770m短桿件變形較小，能夠承受更大的荷載，且在50kN以下沒有明顯的變形。

（4）試件4：高2770mm上下端平擱試件

加載同試件3。破壞形式與第三根近似。圖5為試件4的荷載一位移關系，由于試驗時，溫度變化大，試驗數據出現較大偏差。

1.3試驗結論

在內外管用銷釘連接處，當內外管不同心或荷載偏心時，該處容易發生內管繞銷釘轉動，尤其是在當獨立支撐上下端均為鉸接邊界條件時，就形成了三個鉸接在一條直線上的結構可變（機動）體系。如試件1第一次試驗發生的現象，在實際工程中應嚴加注意。另外，試件1的第二次試驗結果的破壞荷載為18.75kN，也遠小于試件2的破壞荷載33.75kN，為1/1.8。這是因為試件1第二次試驗的上端鉸接的緣故，這進一步說明了用銷釘連接內外管組成的獨立支撐使用時應避免其上下端單獨或同時出現鉸接現象。

2770mm高度同等條件下兩根試件的試驗結果的破壞荷載均為60.00kN，但由于內外管處存在間隙以及失穩方向的差別，以致測得的側向位移值不相同。

2.總結

我國推廣建筑業“10項新技術”以來，一些新型的、先進的模板與腳手架產品不斷涌現。近年在建筑領域又出現了鋁合金模板、塑料模板、鋼框膠合板模板配以獨立支撐實現早拆模板先進技術。但由于獨立支撐沒有規范或規程，影響了這項技術的推廣應用。本文只針對部分獨立支撐腳手架性能測試提供參考，更多的技術則需要在實踐中不斷完善和發展。