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碗扣式脚手架在应用中的曲折经历

2021-09-01 13:40:03 浏览次数:
一、前言
 
在介绍碗扣式脚手架之前,先简要介绍一下承插式脚手架,这种脚手架是单管脚手架的一种形式,其构造与扣件式脚手架基本相似,主要由主杆、横杆、斜杆等组成,只是主杆与横杆、斜杆之间的连接不是用扣件,而是在主杆上焊接插座,横杆和斜杆上焊接插头,将插头插入插座,即可拼装成各种尺寸的脚手架。由于各国对插座和插头的结构设计不同,形成了各种形式的承插式脚手架。其中包括碗扣式脚手架和插销式脚手架两大类,本文介绍碗扣式脚手架的应用情况。
 
二、国外发展概况
 
英国SGB公司成立于1920年,1976年,首先研制成功碗扣式脚手架(CUPLOK脚手架),很快推广到西欧各国,应用也较普遍,日本和东南亚一些国家也有应用,至今已有40多年历史。碗扣式脚手架主要由立杆、横杆和斜杆上组成,立杆上焊接插座,横杆和斜杆上焊接插头。插座由上、下碗和限位销组成,在直径48mm的主杆上,每隔一定间距设置一组碗式插座。组装时,将横杆和斜撑两端的插头插入下碗,扣紧和旋转上碗,用限位销压紧上碗螺旋面,每个节点可同时连接4个横杆。
 
该脚手架与扣件式脚手架相比,具有以下特点:
 
1.装拆灵活,操作方便,可完全避免螺栓作业,提高工效和减轻工人劳动强度;
 
2.结构合理,使用安全,附件不易丢失,管理和运输方便,使用寿命长;
 
3.构件设计模数制,使用功能多,应用范围广,可适用于脚手架、支承架提升架和爬架等:
 
2004年,协会组织到欧洲技术考察,我们到英国SGB公司参观学习,提出参观碗扣脚手架的生产车间,接待负责人讲“很抱歉,我们车间已不生产这种脚手架了,有些已到其他国家去加工了“。目前,碗扣式脚手架在欧洲虽然还有生产和应用,但使用量不多,在亚洲、非洲等国家也还有一些工程在应用,。
 
日本脚手架企业不但积极引进国外先进脚手架,还非常重视技术创新,对引进脚手架还进行改进。如英国SGB公司在碗扣式脚手架的设计中,没有设计斜杆,为增强脚手架的整体稳定,日本在碗扣脚手架的横杆两端,各焊上四个钢耳板,钢板上有一个圆孔,用于连接拉斜杆,以增强碗扣脚手架的整体刚度,见图1。
 
图1 日本碗扣脚手架
 
三、国内发展概况
 
1985年,根据国家计委施工局和铁道部基建总局下达的任务要求,铁道部专业设计院在广泛吸收国外先进技术,结合实际情况,试制成功了《WDJ碗扣型多功能脚手架》,其设计的主要特点是:
 
1.独创了在下碗和插头上加了几个齿牙,以增强碗接头的自锁能力;
 
2.拼装速度快、省时省力,避免了螺栓作业和零散扣件的丢失;
 
3.碗扣接头的抗弯、抗剪、抗扭的强度高,因而整个架体的稳定性强;
 
4.使用功能多,可以组装成内外脚手架、支撑架、提升架、支撑柱、爬架等;
 
5.整套构件有15大类52种,可以适用于房屋、桥隧、烟囱、水塔等建筑物的施工需求;
 
1986年5月18日,铁道部专业设计院与铁道部第三工程局孟原工程机械厂联合,在孟原召开了试拼试验现场会。1987年3月29日,在太原召开了《WDJ碗扣型多功能脚手架》技术鉴定会,通过铁道部鉴定。并获得国家实用新型专利,同年,参加日内瓦第十五届世界发明博览会,获得镀金奖。
 
铁道部专业设计院的碗扣型多功能脚手架,先后在淄博市面粉厂立交桥、禹城立交桥、歇马亭立交桥等工程应用,受到施工单位的欢迎,并取得了较好的经济效果。
 
1987年,铁道部专业设计院将碗扣脚手架的专利技术,转让给北京核工业部星河机器人技术开发公司,成为当时国内早专门从事脚手架生产的厂家之一。该公司的脚手架在1990年北京亚运会很多项目中推广使用,1993年该脚手架技术被建设部列为科技成果重点推广项目。
 
1994年星河机器人技术开发公司与香港浩力企业有限公司合资成立了北京星河模板脚手架工程有限公司,姜传库任副总工程师,专门从事模板脚手架的开发、生产、销售等业务。公司生产的碗扣式脚手架曾被用于首都机场、北京西客站、长江三峡、深圳帝王大厦、南海岛礁、南极中山站等工程。
 
在铁道部专业设计院的脚手架推广不久,有不少单位也加入到碗扣脚手架的研制工作中,出现了多个名称的碗扣式脚手架,如天津机电设备公司研制的《插锁式脚手架》、铁道部一局研制的《扣碗式脚手架》。还有北京比尔特模板公司研制的《锲紧式脚手架》,这种脚手架的构造与碗扣式脚手架基本相仿,插座也是由上、下碗和限位销组成,只是下碗和横杆插头的构造作了一点改进,每个插座可以同时插入6个不同方向的横杆。利用下碗上4个互相垂直的定位凹槽,可以搭设四边形脚手架,也可搭设多边形脚手架。
 
1985年,国家计委施工局给铁道部专业设计院下达研究设计《碗扣式脚手架》的任务,同时,国家计委施工局给冶金部建筑研究总院下达研究设计《门式脚手架》的任务。当时,我们分析了国内外有关专利和资料,认为碗扣式脚手架是单管脚手架的一种形式,构造简单,安全可靠,使用功能多,是一种很好的新型脚手架。
 
1986年,我院在吸收了国内外碗扣式脚手架经验的基础上,也研究设计了《碗形承插式脚手架》。并在设计中对碗扣式脚手架作了以下几点改进;
 
1.铁专院将英国·SGB公司的碗扣式脚手架的立杆、顶杆长度模数,从500mm模数改为600mm模数,以及碗接头的间距从500mm改为600mm。这种脚手架的拼装高度为600mm的倍数,可调底座的调节长度也要达到600mm以上。本设计对立杆长度作了修改,顶杆改为调节杆,可以组装成300mm进级的不同高度的脚手架或平台。
 
2.碗扣式脚手架的关键部位是碗接头,英国SGB公司和铁专院设计的碗接头中,上碗和插头均用铸钢模锻成型,下碗用钢板冲压。本设计的碗接头,在构造和材料上都作了一些改进,上、下碗和接头均采用钢板冷冲压成型,使加工工艺有所简化。
 
3.在下碗和插头上都不带齿牙,我们认为下碗和插头上带齿牙,对增强接头的自锁能力,约束横杆左右移动和转动具有很好作用。但在实际应用中,各碗接头都不是单独存在,而是相互连接成空间杆系,各节点通过杆件相互制约,来约束横杆的左右移动和转动。所以,在下碗和插头上带齿是多余的。
 
4.在英国SGB公司的设计中,有可调横杆,活动碗扣件和连墙杆等部件。如可调横杆可以自由调节横杆的长度,用以适应立杆间距的自由变化和拼装不同弧度的曲线脚手架。可调横杆THG-60的长度调节范围为1200~1600mm,THG-90的长度调节范围为1200~1900mm。
 
活动碗扣件可以根据功能需要随时装拆,横杆间距可以自由调节。利用活动碗扣件还可以使碗扣式脚手架与其他脚手架、钢支柱相互连接,见图2,扩大脚手架的应用范围。连墙杆用于外脚手架,见图3,可以保证脚手架与墙体的距离,增加脚手架的稳定性。这些部件可以提高脚手架的功能,我们在脚手架的设计中,增加了这些部件,可惜的是这个设想一直没有得到应用。
 
1987年,我们与无锡县建筑脚手架厂联合试制了一批碗扣式脚手架在无锡、徐州等地的施工工程中应用,使用效果较好,1989年《碗形承插式脚手架》获得国家实用新型专利。
 
图2 活动碗扣件 图3 连墙杆
 
在推广应用碗扣式脚手架过程中,星河机器人技术开发公司的力度大,发展速度快,推广应用量多,在各类建筑、机场和桥梁等重要工程施工中,得到大量应用,取得良好经济效果。山西文水工程机械厂、新疆二建等模板脚手架生产企业,还从星河机器人公司引进碗扣式脚手架专利技术。
 
四、存在主要问题
 
1.碗扣式脚手架是我国推广多年的新型脚手架,在许多建筑和桥梁工程中已大量应用。但是,我国在碗扣式脚手架的推广应用中,施工单位只会用于支撑架,而外脚手架、提升架、支撑柱、爬架等工程没有或很少使用。铁专院设计的脚手架有很多功能没有发挥出来,很多构件也没有使用,如窄挑梁、宽挑梁、间横杆、搭边间横杆、强力支撑柱等等。另外,对英国SGB公司的有些功能也没有学到手,如活动碗扣、伸缩横杆等部件,使用功能没有充分发挥。一个很好的新技术还没有真正学到手,就被我国某些脚手架企业搞坏了,导致产品遭市场淘汰,真是悲哀!
 
2.由于大部分碗扣式脚手架厂家,生产设备简陋,生产工艺落后,又采用不合格的钢管和碗扣件,产品质量越来越差,不同厂家的产品还不能相互通用。当时,国内有专业脚手架厂数百家,还有许多家庭作坊式的小厂,如河北某地区有许多生产碗扣式脚手架和配件的家庭小厂,采用钢管的管壁厚度和材质均不合格,有些厂还采用旧钢管加工脚手架。很多厂家不具备条件,不管质量,只看数量,生产的产品可低于一般价格的70%左右。施工企业也是只图价格便宜,不顾产品质量,严重影响了新技术的信誉,搞乱了建筑市场。据了解,当时有80%以上的碗扣式脚手架都不合格,这种脚手架坍塌事故也不断发生,存在很大的安全隐患。
 
3. 1991年颁布了WDJ碗扣型多功能脚手架构件(TB/T2292--91)行业标准,但是,了解这个标准和持有此标准的人很少,更谈不上如何贯彻执行标准了,使得生产、施工和租赁企业缺乏严格的质量监督管理。由于碗扣式脚手架在生产中,采用不合格的钢管和碗扣件,采用的钢管材质不稳定,钢管壁厚从3.5mm减到3.0mm,任意修改碗扣的尺寸,造成碗扣尺寸差异大,各厂家生产的碗架产品通用性差,插头不能在上下碗扣中就位,不能保证节点可靠传力,给碗扣式脚手架使用带来很大的安全隐患。
 
4.门式脚手架在我国使用时间不长,就退出建筑市场了,其中主要的原因是钢管的质量问题。当时,许多生产厂的门架基本上是仿制国外的门架,规格尺寸与国外门架大致相同,但外国的脚手架钢管普遍采用低合金钢管,而我国钢厂不生产这种钢管,被迫采用普碳钢管,并且普碳钢管的材质也不能保证。因此,门架的刚度小,重量大,运输和使用中易变形,加上普碳钢管的抗腐蚀性能差,导致门架使用寿命短。
 
1997年,张国生到访模板协会,介绍了上海康德工程技术研究所研制成功了《低合金高强度脚手架钢管》的情况。我听了介绍情况非常高兴,因为我一直盼望我国能生产《低合金脚手架钢管》,马上表示一定会支持这项研究工作,很快写了一篇《采用低合金钢管脚手架势在必行》文章,并于1998年在《建筑技术》刊物上发表了。
 
1998年6月,上海康德工程技术研究所研制开发的《低合金高强度脚手架钢管》,通过了技术鉴定,他们结合我国钢种的实际,选用STK51(日本)、SM490A(中国)为母材,在工艺技术上作了很大改进,保证了钢管质量的稳定,并获得国家发明专利。曾与上海鼎鑫钢管有限公司、唐山钢铁股份有限责任公司带钢厂等企业合作进行生产。多年来,张国生一直致力于推广这种脚手架钢管,帮助脚手架企业解决低合金钢管焊接技术等问题,但是,低合金脚手架钢管并没有得到大量应用。为什么国外的脚手架能普遍采用低合金钢管,我国的脚手架到现在还很少采用低合金钢管呢?
 
我国在开发、应用脚手架新技术中,已经有钢支柱、门式脚手架和碗扣式脚手架等新型脚手架,一个又一个的开了花,并没有结成果。其原因都是对生产、施工和租赁企业缺乏严格质量监督管理,没有堵住不合格产品的生产源头,建筑市场很混乱。因此,一定要吸取以上经验教训,加强产品质量监督管理,加大设备和技术投入,保证产品质量;加强市场管理,不搞价格竞争,应搞技术和质量竞争,避免新技术在推广过程中,半途而废的情况再度发生。
 
五、几点建议
 
90年代以来,国内一些企业引进国外先进技术,研制和开发了多种新型脚手架,国内有专业脚手架生产企业数百家,从技术上来讲,我国有很多脚手架企业,已具备加工生产各种新型脚手架的能力。近几年,国内应用新型脚手架的市场环境已培育起来,有关部门和施工企业对盘扣脚手架越来越重视了。近,我了解到盘扣式脚手架已发现”假李逵“了,这是很不好的预兆,希望有关部门领导能引起重视,以下我提几点建议;
 
1.日本在控制脚手架产品质量方面有三个规定,一是生产厂除了生产设备和生产工艺要先进之外,还必须取得产品质量认证和安全认可证书;二是在施工中应用的旧脚手架使用满六年的,应作荷载试验,对负荷有减弱者,一律降级使用;三是不同要求的施工工程,应采用不同等级的脚手架,不同等级的脚手架不能混用,脚手架质量达不到要求的一律不准使用。我认为日本这几条规定,对我国脚手架安全使用值得借鉴。
 
2.对钢管和脚手架厂应加强产品质量监督和管理,以堵住不合格产品的生产源头。对产品质量差、技术水平低、不具备生产条件的厂家,尤其是那些家庭作坊式的小厂,应及时曝光和警告,必要时勒令停产整顿。对生产工艺合理,产品质量好,技术力量强的厂家,颁发产品质量合格证和安全认证书。
 
3、严格监督施工企业选购有“产品合格证书”厂家的脚手架,租用有质量保证书和检测证书的模架,以堵住不合格产品的流通渠道。建立模架工程质量监理制度,由质量监理部门负责对施工中采用的模架进行质量监督,对没有“产品合格证”和检测证书,不符合质量要求和施工安全的模架,有权责成施工企业停止使用,
 
4.加强对租赁企业的管理,严格监督租赁企业从有“产品合格证”的厂家购买脚手架,组织有关人员定期对重点租赁企业进行质量检测,对不合格的脚手架应及时报废。积极开展新型脚手架租赁业务,协助施工企业推广应用新型脚手架,提高脚手架应用技术水平和安全性。
 
5.大力发展专业模架公司。发展专业模架公司有利于推广应用新型模架,提高施工速度和施工质量;有利于施工设备充分利用,提高模架使用效果;有利于提高施工技术水平,培养熟练的施工队伍;有利于改善操作工人施工环境,保证模架施工安全。专业模架公司在经济发达国家有几十年的历史,并且有不少模架公司已成为跨国模架公司。我国在发展专业模架公司方面,还面临体制、管理,市场等需要解决的问题。随着建筑企业的改制,相信不久也会出现各类模架专业公司,模架工程专业化将是今后发展的趋势。

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