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摘要：本文结合苏南地区某电气试验大厅高支模工程，从盘扣式钢管支架受力性能是否满足规范要求，经济性能较之传统的扣件式钢管支架是否有优势两方面进行分析，并进行费用优化设计，为盘扣式钢管支架在输变电工程模板支撑中的运用推广提供理论依据。
关键词：盘扣式钢管支架输变电工程经济比较费用优化设计
1引言
当前，国内模板支撑系统最常用的有三种系统：扣件式钢管支撑系统，门型架支撑系统及碗扣式钢管支撑系统。[1]在2016年以前，输变电工程中的高支模通常采用传统的扣件式钢管支架。2017年以来，盘扣式钢管支架以其外形整齐、美观，受力性能良好而受到推广。
本文结合苏南地区某电气试验大厅高支模工程，从盘扣式钢管支架受力性能是否满足规范要求，经济性能较之传统的扣件式钢管支架是否有优势两方面进行分析，为盘扣式钢管支架在输变电工程模板支撑中的运用推广提供理论依据。
2工程概况
本工程施工区域高度范围为+0.000m至+19.120m，支撑架高度为18.5m，最大梁截面尺寸为600mm×1950mm，跨度5.2m，其余梁截面尺寸为600mm×1750mm，跨度5.4m。模板承重支撑架为承插型盘扣式钢管支撑架，承重管径Φ48.3×3.2，Q345低碳合金钢钢管。支撑架基础为钢筋混凝土板。
3技术分析[2-5]
取截面尺寸为600mm×1950mm的梁作为分析对象。
3.1荷载计算
1）所有自重荷载的分项系数取1.2，施工活动荷载取1.4。
2）自重荷载标准值：
新浇混凝土自重标准值WZ24.00kN/m3
钢筋自重标准值Wl1.50kN/m3
板下模板（含木方）自重标准值Wm0.50kN/m2
支撑架自重标准值Wmz1.00kN/m2（实际自重）
3）施工活荷载标准值：
施工人员及设备荷载标准值Wh3.00kN/m2
水平荷载标准值Ws'1.00kN/m2
垂直模板振捣荷载标准值Wd4.00kN/m2
4）荷载的分项系数：
永久荷载的分项系数为1.2；可变荷载的分项系数为1.4
5）荷载效应组合：1.2×永久荷载标准值+1.4×可变荷载标准值
3.2600mm×1950mm大梁支撑架承载稳定性验算：
支撑架初步设计配置尺寸详见表1。
表1支撑架初步设计配置尺寸表（单位：㎜）
荷载计算可简化为图1
图1粱主龙骨及立杆荷载计算简图
3.2.1荷载计算：
模板自重荷载计算：qm=（0.4+4×2）×0.5=4.20kN/m
支撑架自重荷载计算：qj=0.4×1=0.40kN/m
混凝土自重荷载计算：qh=0.4×4×（24+1.5）=40.80kN/m
活荷载计算：ql=0.4×（3+1）=1.60kN/m
则荷载设计值q=[1.2×（4.2+0.4+40.8）+1.4×1.6]×0.6/0.4=85.08kN/m
3.2.2立杆设计及承受荷载验算：
根据粱主龙骨及立杆荷载计算简图可得，支座反力即为下部支架立杆轴力。
Ra=Rb=1/2ql=25.52kN
即立杆最大承受荷载N=25.52kN
立杆计算长度计算：
a、计算公式一：l。=μh=588㎜。
其中：
μ——脚手架整体稳定计算时的立杆长度计算系数；当立杆横距和纵距分别为0.3m和0.6m，μ=0.588
h——模板支撑架中间层最大步距；
立杆计算长度两者取大值，即l0=588㎜
承重架采用钢管扣件支撑架，其特性参数如表2：
表2钢管扣件支撑架特性参数表
长细比λ=l。/i=588/1.603=36.7≤[λ]=210，满足规范要求。
查表得φ=0.879
则单支立杆允许最大承载设计值
20.5×0.879×3.909=70.46kN
比较单支立杆实际最大承载值N=25.52kN≤70.46kN，故立杆承载满足要求。
3.2.3横杆承载力计算：
横杆只承受轴向拉压力，故可不进行抗弯及挠度验算，所受轴向力取最大轴力的20%进行验算
横杆截面特性参数同表2：
长细比λ=l。/i=588/16.03=37.4≤[λ]=150
满足规范要求。
查表得φ=0.908
则单支立杆承载最大允许值
20.5×0.908×3.909=72.49kN
比较横杆实际最大承载值F=5.10kN≤72.49kN，故横杆承载满足要求。
3.2.4可调托座和可调底座承载力计算：
下调承载力设计值同立杆。
承重架采用钢管支架，其立杆截面特性参数如表3
表3立杆截面特性参数表
可调托座丝杆伸出长度最长，为h=150mm。
长细比λ=l。/i=150/11.80=12.7≤[λ]=210
满足规范要求。
查表得φ=0.988
则可调托座允许最大承载设计值
比较单支立杆实际最大承载值N=25.52kN≤104.94kN，故立杆承载满足要求。
3.2.5支撑基座地基承载验算：
支撑基座基础垫层为混凝土，具备足够的承载力，可调底座可直接排放在剪力墙混凝土上。
3.2.6模板支架抗倾覆计算：
本支撑设计为排架式支撑，且支撑最高高度为1.5m，支撑架最小宽度为1m，高宽比为1.5，高于规范“高宽比不大于3”的要求，故不需进行抗倾覆验算计算。
综上，对于截面尺寸为600mm×1950mm的梁模板，盘扣式钢管支架受力满足规范要求。
对于截面尺寸为600mm×1750mm亦能满足受力要求。
4经济比较
目前输变电工程的钢管支架以租赁为主。[6]本工程的盘扣式钢管支架也为租赁。目前定额还未考虑承插型盘扣式钢管支架费用计取方式，实际工程中，盘扣式钢管支架费用按租赁费用、搭设及拆除费用计算。
根据现场统计，该部分盘扣式钢管支架用量约50吨。
4.1租赁费用
盘扣式钢管支架以300元/吨/月计算，计取使用周期9个月，则租赁费用300×50×9=135000元
若按普通扣件式钢管支架计算，由于其受力性能不如盘扣式脚手架的轴心受力，用钢量一般为盘扣式钢管支架的2-2.5倍。取中间值，按112.5吨计算。普通扣件式钢管支架120元/吨/月，同样周期9个月，则租赁费用120×112.5×9=121500元。钢管扣件0.005元/个/天，每个月按30天计算，计18000个扣件，租赁费0.005×18000×9×30=24300元。费用共计121500+24300=145800元
4.2搭设及拆除费用
盘扣式钢管支架搭设及拆除费用按苏南地区市场价25元/m2计算，搭设区域为16m×68.8m，则搭设及拆除费用25×16×68.8=27520元
普通扣件式钢管支架搭设及拆除费用按苏南地区市场价23元/m2计算，搭设及拆除费用23×16×68.8=25318.4元
综上，本工程盘扣式钢管支架费用135000+27520=162520元。若采用普通扣件式钢管支架，费用为145800+25318.4=171118.4元>162520元。就本工程而言，盘扣式钢管支架比普通扣件式钢管支架更经济。
4.3费用优化设计
输变电工程变电站综合楼施工工期一般为2个月。
假设盘扣式钢管支架为x吨，搭设区域面积为ym2
盘扣式钢管支架总费用300x×2+25y=600x+25y
普通扣件式钢管支架每吨约含有扣件160个，总费用120×2.25x×2+0.005×160×2.25x×2×30+23y=648x+23y
令600x+25y≤648x+23y，则y≤24x
也就是说，当搭设面积小于24倍盘扣式钢管支架的重量时，使用盘扣式钢管支架更为经济。需要注意的是，盘扣式钢管支架的重量不仅和搭设区域面积有关，还和搭设高度以及钢管受力情况有关，不能简单的认为小面积的搭设使用盘扣式钢管支架更为经济。
5结论
本文结合工程实际，对盘扣式钢管支架在输变电工程模板支撑中的运用进行了技术分析、经济比较，得出以下结论：
1）用做高支模模板支架时，盘扣式钢管支架各杆件的实际承载力远小于设计的最大允许值，说明支架各杆件尚有比较大的受力盈余空间，结构体系安全可靠，能达到技术标准。
2）与普通扣件式钢管支架相比，盘扣式钢管支架虽然单位重量租赁费是普通钢管支架的3倍，但是因其杆件为轴心受力构件，受力性能良好，节省了用钢量，且无须额外的扣件，所以同样搭设区域面积，盘扣钢管支架的费用不一定比普通扣件式支架贵。
3）对一般输变电项目而言，当模板支架的搭设面积≤24倍盘扣式钢管支架重量时，使用盘扣式钢管支架更为经济。需要注意的是，盘扣式钢管支架的重量不仅和搭设区域面积有关，还和搭设高度以及钢管受力情况有关，不能简单的认为小面积的搭设使用盘扣式钢管支架更为经济。
综上所述，盘扣式钢管支架可以在输变电模板支撑工程中作进一步的推广运用。
参考文献：
[1]钱云皋.邹明.陈启国.沈高传.承插型盘扣式多功能速接架在工程中的应用研究[C].中国建筑学会施工学术委员会模板与手脚架专业委员会，2006.
[2]建筑施工承插型盘扣式钢管支撑架安全技术规程（JGJ231-2010）[M].中国工业建筑出版社，2010.
[3]建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）[M].中国工业建筑出版社，2011.
[4]建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）[M].中国工业建筑出版社，2008.
[5]建筑施工脚手架实用手册[M].中国建筑工业出版社，1994.
[6]2017年一季度安全质量现场会暨承插型盘扣式脚手架推广应用会议材料汇编[C].国网江苏省电力公司，2017