确保脚手架结构支架工程的设计和施工安全杜荣军.doc
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1、保证脚手架结构支架工程的设计和施工安全杜荣军 2023年12月如何保证脚手架结构支架工程的设计和施工安全?是大家都很关心的问题。下面我谈4个方面的问题。(1)引发支架谈谈事故的技术和管理因素;(2)认真履行技术安全责任,搞好方案编制和技术管理工作;(3)脚手架结构支架设计的一般方法和技术安全控制;(4)对的处置支架设计和施工中的技术安全问题。由于时间所限,不能谈到的问题,大家可以参阅我在2023年16月施工技术上发表的文章“科学规范脚手架结构施工支架的设计和计算规定”。一、引发支架坍塌事故的技术和管理因素1、脚手架结构的特点和安全承载(使用)条件脚手架、支架为临时性工程结构,具有施工设施所具有
2、的复杂性、变化性、随意性(不严格性)和难控性。在杆件和材料、结构、构架、节点、承传载情况及安全影响因素等方面,都与正规的钢结构工程有许多差异。这些差异,不仅使其不能完全照搬钢结构标准的设计和计算规定,并且也是导致其隐患因素较多,容易招致事故发生的重要因素之一。保证脚手架结构安全承载和使用的基本条件列入表1中。脚手架结构安全承载和使用的基本条件 表1序安全承载和使用的基本条件1设立地基稳定,具有足够的承载能力;2杆件、连接件和材料合格,没有超过允许的变形、损伤和缺陷;3平面布置和构架设计复合工程情况与承载(使用)规定,不会出现过大的偏心和不均衡作用;4设计计算可靠,能全面覆盖住各个部位和最不利的
3、受力情况,并达成规定的安全保证规定;5架体的搭设符合设计规定和构造规定,节点连接和搭设偏差合格;6设计安全限控规定明确,施工监控措施到位;7严格控制对其安全有影响的、对施工工艺和安排的随意变动;8及时消除安全隐患。有对的应对和处置异常情况与突发事态的应急预案。2、支架发生坍塌的技术因素和技术安全责任从技术角度讲,支架坍塌之所以会发生,不外是出现了以下情况之一或两者兼而有之:一是架体或其杆件、节点实际受到的荷载作用超过了它实际具有的承载能力,特别是架体的稳定承载能力;二是架体受到了不应有的荷载作用(水平力,冲砸等)或者发生了不应有的设立与工作状态变化(沉降、倾斜等),导致发生非原设计受力状态的变
4、化。技术安全责任就是认真编制施工方案,做到设计计算可靠,施工限控规定明确,及时解决和解决施工中出现的技术安全问题,保证设计和施工安全应履行的责任。在发生坍塌事故后,表2所列各项违反技术安全工作的行为和过失,将是追究相关人员技术安全责任的切入点。追究相关人员技术安全责任的切入点 表2序追究技术安全责任的切入点1未安规定编制、审核、论证和批准安全专项施工方案;2方案措施编制粗糙,内容欠缺,不具有操作性;3方案措施编制严重脱离工程和施工实际情况,失去对施工的控制作用;4方案措施中存在违反现行标准和法规的突出问题;5方案的设计计算中存在影响安全的重要疏漏和错误;6方案措施没有明确提出技术安全限控规定,
5、使得施工未能进行相应的控制;7对缺少可靠依据的设计事项未能做实验和论证,草率决定;8在方案措施及施工执行中,存在有已引发事故的设计和施工技术问题;9对改变、调整方案及其技术和安全规定的处置不妥,招致安全保证性减少,或出现新的技术安全问题;10其他工作中的失职、缺陷和过失所导致的事故因素。当事故重要由技术安全责任引起时,就会被定为技术责任事故。二、认真履行技术安全责任,搞好方案编制和技术管理工作1、认真消除以总工为载体的技术安全工作隐患项目总工是项目技术安全工作的总管,肩负着施工方案、措施的制订和施工技术安全的掌管责任。不仅施工支架坍塌、凡是一切工程安全事故,项目总工都是事故责任的被追究者之一。
6、因此,项目总工必须将重要精力放在掌控好技术安全的工作上,并且应当有职有权。项目总工应当提醒项目经理消除一切的违规行为、不妥的施工决策和工作安排等以项目经理为载体的安全工作隐患,应当配合做好消除施管人员中存在的“习惯性安全隐患”的工作。当技术安全工作受到工程进度和经济规定的冲击时,也能坚守住起码的安全保证规定,保证不出技术安全事故的底线!虽然有不少项目总工的工作做的很好,在推动技术进步方面做出了成绩和奉献,但未能将技术安全工作掌管到位的情况仍较为普遍,重要表现为工作的粗和浮:考虑不全面、研究不进一步、规定不细致和保障不到位。而在某种限度上欠缺相应的技术能力和经验,对设计计算工作生疏,甚至看(审)
7、不出问题的,也不鲜见。这就导致了方案措施的编制质量不高,不能提供可靠的技术安全保证和其他技术安全工作不到位情况的存在,成为以项目总工为载体的技术安全工作隐患。2、认真消除在计算安全面的“习惯性安全隐患”所谓“习惯性安全隐患”,就是长期存在于施管人员之中的、已变成习惯性做法、且已习认为常、熟视无睹的生产(施工)安全隐患,其在支架工程技术安全工作方面的常见表现列入表3中。这些常见表现反映了技术安全工作不到位的现状情况,是在方案编制和技术管理工作应予以改善的事项。“习惯性安全隐患”在支架工程技术安全工作方面的常见表现 表3序常见表现序常见表现1不编制方案,任由工人凭经验搭设;14在梁下临时架设不落地
8、立杆(骑马杆);2不重视施工方案的严格执行规定;15扣件架立杆接头未按规定错开,对接接头距主节点大于步距的1/3和350mm;3方案未经审查、批准就交付搭设;16高大梁下支架立杆未按与梁轴线对中或对称规定设计或搭设,出现较大的偏心;4不认真进行(或者未做)施工方案的安全技术交底工作;17在搭设中任意改变(加大)立杆间距和横杆步距;5未做或不认真进行施工架子的搭设和使用检查、验收工作;18混合型架体之间的构架尺寸不配合,使应予拉通的横杆不能拉通;6不对进场和上架材料进行控制;19顶横杆直接承传高重梁板荷载;7不对搭设基地进行检查验收;20不按规定设立或随意去掉构架横杆和剪刀撑、斜杆;8立杆底部不
9、设支座、垫板,部分立杆悬空或支垫不稳;21节点未按规定装设和紧固,扣件节点的紧固力矩40N.m;9使用劣质可调托座,且丝杆的直径300mm;22未按规定对支、拉部位做构造加强;10不设扫地杆或设立过高(350mm);23随意改变混凝土浇筑或金属结构安装施工的工艺或程序;11不严格控制立杆上端的伸出长度;24在作业架面上超限堆料或随意设立安装、校正支点;12不严格控制相邻立杆顶部的高差;25在局部作业面上集中过多的施工设备和人员;13立杆采用搭接接高;26在架子承载和使用中未设专人对关键的技术安全规定监控3、支架工程施工安全专项方案的内容其编写纲目和重要内容列入表4中,这一纲目也适合其他架子工程
10、专项方案的编制。在编制时,应很好考虑表1表3所列的相关规定。架子工程施工安全专项方案的纲目和重要内容 表4序号章、节名称重要内容1编制说明和依据(1)编制说;(2)依据和参考资料2工程概况(1)所在工程概况;(2)架子工程的情况与施工安排3方案设计和施工工艺技术3.1特点、难点和关键环节(1)工程特点;(2)设计施工难点;(3)保证安全的关键环节3.2工程设计的基本情况(1)采用架种和杆件、材料的设计规定;(2)设立设计和平面布置;(3)承传载措施和架体的结构与构造;(4)荷载情况、验算的部位与项目和实验与检测安排3.3设计安全的控制(1)设计安全的综合考虑;(2)设计指标和控制规定;(3)实
11、现设计安全规定的控制、保证措施3.4施工的程序和工艺(1)搭设与拆除的程序和安全状态规定;(2)混凝土浇筑(或金属结构安装)的程序和工艺;(3)多层连支架体的支设与拆除4施工的组织与管理4.1施工的组织和制度保证(1)工程承包机制和职责分工;(2)安全的组织保证;(3)安全的制度保证4.2施工的进度和供应计划(1)施工进度计划;(2)施工人员配备和安全技能培训计划;(3)材料和产品的供应计划4.3施工安全技术交底和安全教育(1)安全技术交底工作;(2)安全教育和消除“习惯性安全隐患”4.4检查验收和安全监控、监护(1)材料的进场验收和上架检查;(2)搭设和使用的检查验收;(3)施工、使用安全的
12、监控和监护4.5隐患整改和应预案(1)安全隐患的检查和整改工作;(2)异常情况的应急处置;(3)突发事态的应急处置和救援预案5计算书(1)计、验算数据汇总表;(2)承传载构造的计算简图和计算式;(3)重要计、验算项目的计算书6附图(1)相应工程结构的平面和立(剖)面图;(2)支架平面、立面和局部构造详图表4比较全的纳入了应予编写的内容,且层次清楚、前后衔接,便于审查和执行。近年来在各地讲课时,大家希望我能提出一个架子工程专项方案的范本。但这样的范本都会受其工程情况的限制,不也许将其各类工程不同的编写需要都纳入进来。而按以上述纲目及内容,出一本可为大家编制架子工程专项方案提供方便的、具有较全设计
13、计算参考资料的书,则是可行的。我已在做这件事情,争取明年出来。配合这本书,及时编出相应设计计算软件,或者分步改善、提高现行相应软件,也是非常需要的。软件公司也已开始做这方面的工作。三、脚手架结构支架设计的一般方法和控制规定1、建立和完善脚手架结构设计计算体系的需要与进展脚手架结构,就是采用脚手架材料搭设的临时工程结构,已形成搭设施工作业架、施工支架和临时看台等公用设施三大应用。脚手架结构,无论在其使用的杆件和材料,结构、节点和构造,设立和工作状态以及承载和使用安全的影响因素方面,都体现出施工临时设施的特性,与正规钢结构有显著的差异。特别是反复装拆,节点半刚性与多数情况下有侧移以及参数和影响因素
14、的复杂性与难控性,使其不能完全照搬钢结构规范的设计和计算规定,必须从设计覆盖性和安全保证性的基本规定出发,建立起脚手架结构的设计计算体系,通过采用适合的设计方法和计算系数、考虑各种变化因素的影响,以保证其设计和使用安全。这需要一个建立与逐步完善的发展过程。国外对脚手架的承载和使用安全大多数采用额定(许用)荷载控制,其许用荷载由4柱多步(24步)标准单元组合架的实验破坏荷载除以22.5倍安全系数得到。虽近年来也有改用极限状态设计的,但基础仍是许用荷载。我国自上世纪八十年代中期规定对脚手架进行设计计算时起,也曾经历采用允许应力法或是极限状态法的争论,觉得采用后者,并在1993年制定的“编制建筑施工
15、脚手架安全技术标准的统一规定”中做了以下规定:脚手架的结构设计采用建筑结构设计统一标准(GBJ68-84)规定的“概率极限状态设计法”,同时规定其计算结果应与脚手架使用的历史经验大体一致。亦既按照统一标准设计的结构,还应按原工业与民用建筑荷载规范(TJ9-74)。进行安全度校核,其单一安全系数应满足下列规定:强度k11.5,稳定性k22.0。“统一规定”拟定的脚手架结构设计的实用计算式为:(1)对于受弯构件不组合风荷载时: (1-1)组合风荷载时: (1-2)(2)对轴心受压构件不组合风荷载时: (2-1)组合风荷载时: (2-2)式中为抗力调整系数,为结构重要性系数,为材料强度附加分项系数,
16、按上述对K值的规定推导出的计算式。上述规定和实用计算式就将脚手架结构的计算纳入了我国现行工程结构计算的统一轨道,实现了紧密的衔接规定。困难的是,如何适应脚手架结构的特性与复杂的实际情况,拟定其架体(立杆)的计算长度系数和各种计算调整系数。从1986年开始编制、将实验架段视为一轴心受压柱,反算出它的计算长度系数,并视为就是长度为步距h的立杆段的值,转为对立杆稳定性的计算。这一对值的实验测定方法较为可靠和简便,已为业界和学界所认可,成为测定脚手架结构架体立杆值的基本手段。但这一方法也存在以下局限性:一是受实验架所能代表的情况所限。JGJ130规定的值是按双排外架的实验结果拟定的,并不合用于设立、构
17、架、荷载和工作条件不同的满堂架和各类施工支架;而是扣件架实验虽然也做了一些影响因素的比对实验,但并没有都转为相应的计算系数;三是在计算理论方面,尚未对节点半刚性、有侧移、斜杆(剪刀撑)配置以及步距、立杆间距等的影响都纳入进来。这些年来,随着现代工程的大量涌现,各类新型脚手架的研发应用,对脚手架结构安全规定的提供以及市场不良竞争情况的影响等,脚手架标准局限性和不适应的请突现出来,而加快标准编制工作中出现的实验研究工作局限性和“各行其是”的情况,又使得相关设计和计算规定程现出较为混乱的局面。面对建立脚手架结构设计和计算体系、形成统一规定的必要性和紧迫性,业内人士和专家都非常关注,并积极投入进来,使
18、得我们有条件加快这一工作。虽然目前国内外在用的脚手架产品的种类很多,但由它们组装的脚手架结构可大体分为两类:A类结构采用杆件组装、具有双向(纵、横)承传载能力、可按节点具有半刚性的“有侧移框架柱”或“无侧移框架柱”计算其架体稳定性(转为对立杆稳定性计算)、并采用对构梁参数、节点力学性能、斜杆配置及其他重要安全影响因素,加以全面控制的一类脚手架结构。属于A类结构的架种有:扣件架、碗扣架和销固架。销固架为采用承墙销固节点和定型杆配件的脚手架,可按其节点构造分为座销式和盘销式两类,涉及安德固架、盘扣架、轮扣架、插销架和插卡架等。B类结构采用竖向构件和撑、拉杆件组装,竖向框架所在平面为受力水平面、其间
19、(出平面)约束由撑拉杆件提供,按竖向框式构件的稳定性承载力建立其承载和使用安全控制的一类脚手架结构。属于B类结构的架种有:门式架、梯型架、20K和50K鹰架及其他框组式脚手架。塔式脚手架有采用竖向框式构件和撑拉杆件组装的,也有4面为三角形构件、且每一方向分别在顶底假设横杆的,其与B类结构更为接近。A类结构涉及了我国现今在用的重要架种,且解决其设计计算规定的技术路线已经较为成熟和有较好的实验研究基础,可以先进行。而B类结构是否可按“临时性排架结构”的技术路线?尚有待于进一步研究,因此暂往后放一放。以上说明,不仅是让大家里了解这方面的重要情况和动向,并且也是对下面所述技术处置做法的由来的铺垫。2、
20、脚手架结构支架设计的计算规定和计算式(1)支架设计的计算规定支架设计的计、验算项目及其规定列入表5中。脚手架结构支架设计的计、验算项目及其规定 表5序计算和验算项目设计规定1荷载(取值)和荷载(作用效应)设计S的计算(1)覆盖住最不利受载部位的所有实际荷载;(2)考虑立杆内力分布的不均匀性2材料抗力设计值R的计算(1)抗力设计指标的取用对的;(2)考虑安全度的调整规定;(3)考虑影响因素的调整(计算)系数3杆件验算受弯杆件的强度(1)使用概率极限状态设计式;(2)满足SR的规定;(3)符合受弯构件的允许挠度规定轴心压杆的稳定性4其他验算地基基础承载力(1)满足荷载设计值抗力的设计值或限定值;(
21、2)保证连接处在弹性工作阶段扣件抗滑力节点性能及其他(2)支架荷载的计算项目和标准值施工支架的恒载涉及工程结构件(钢筋混凝土或钢结构)、模板、承传载(分布梁、千斤顶等)措施和架体的自重,可视为工程情况与设计安全规定采用标准值、通用值或实算(测)值。施工支架活载的计算项目及其取值由于现行相关标准的规定存在差异,可按表6的推荐值采用,并应保证其总的活载取值应不低于其主管标准(JGJ130是扣件架的主管标准,JGJ166是碗扣架的主管标准等)的总取值。施工支架活载的计算项目和标准值(推荐值) 表6类别活载计算项目标准值(kN/m2)结构安装及其他支撑和作业架1、施工人员和设备荷载22、架上堆料、吊重
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