0 引言

　　连墙件是扣件式钢管脚手架传递水平荷载至建筑结构的最重要构件，对脚手架横向整体失稳起到约束作用，因此，加强连墙件设置是防止脚手架发生横向弯曲失稳或倾覆的重要保证，是脚手架工程安全管理的重点。但当建筑物为清水混凝土墙结构时，为保护墙饰面效果，清水混凝土墙结构部位连墙件的设置通常会被忽略或设置不当。常见的脚手架倒塌事故多是由于连墙件设置不足或不当引起的。因此，清水混凝土墙脚手架连墙件的设置是脚手架设计控制的重点之一。

　　港珠澳大桥珠海口岸工程清水混凝土工程体量大，如图1所示，达10 000多m³，单面墙体长度>100m，墙体高2.2～8m，而本工程外脚手架采用扣件式钢管脚手架方式，连墙件设置尤为关键，既不能影响清水混凝土饰面效果，又要保证脚手架和主体结构形成可靠连接。为有效解决这一难题，对清水混凝土墙连墙件进行专题分析研究。

　　图1 港珠澳大桥珠海口岸工程效果  

　　1 连墙件设计方案

　　利用钢板连接钢管和螺栓组合形成连墙件，风荷载施加给架体的水平荷载通过钢管传递至钢板，再由钢板传递至可调螺栓，最后传至结构主体。连墙件预埋螺杆留下的圆台螺母孔眼与清水混凝土墙模板的对拉螺栓孔眼合为一体，无需对清水混凝土墙进行大面积修补，达到既不影响清水混凝土墙饰面效果，又有效保证脚手架和主体结构形成可靠连接，以解决港珠澳大桥珠海口岸工程清水混凝土墙外脚手架连墙件设置的难题。

　　2 连墙件深化设计模拟分析

　　利用软件(Tekla Structures,Revit等)进行三维模型分析，并结合力学软件进行受力验算，将脚手架立杆、横杆间距、连墙件位置与清水混凝土墙螺栓孔眼等构件进行预排布，分析对比方案的合理性。

　　首先按成本最低、使用最优并安全可靠的原则试搭设脚手架立杆、横杆、连墙件等，然后经过力学验算，推算出架体最优排布、连墙件及其构件各项参数，进而选择合适的连墙件构件及其连接处的构造做法。

　　2.1 连墙件中钢管轴向力计算值验算

　　钢管为偏心受压(偏心受拉)构件(见图2)，应对其强度及稳定性进行验算。

　　图2 连墙件受力(受压状态) 

　　1)强度验算

　　式中:σ为正应力;N为连墙件轴向力计算值(kN);A为钢管截面面积(mm²);M为连墙件所承受的弯矩计算值(kN·m);W为毛截面模量(mm³);γ为塑性发展系数;f为钢管抗拉、抗压和抗弯强度设计值。

　　2)稳定性验算

　　式中:N'_Ex为系数;E为钢材弹性模量;φ为轴心受压构件稳定系数;λ_x为换算长细比;β_m为压弯构件稳定等效弯矩系数。

　　2.2 钢管与钢板焊接焊缝强度验算

　　钢管与钢板焊接采用围焊形式，选择Q235钢材，CO₂气体保护焊，焊条为E43型，根据式(4)验算。

　　式中:σ_f垂直于角焊缝长度方向，按焊缝有效截面计算的应力;σ_fN为由轴力N引起的应力;σ_fM为由弯矩M引起的应力;f_t^w为角焊缝抗拉强度设计值。

　　2.3 螺栓强度验算

　　螺栓为轴心力构件，应对其强度及稳定性进行验算。

　　式中:N为螺栓轴向力计算值(kN);N_t^b为螺栓抗拉承载力设计值(k N);A_e为有效截面面积(mm²);f_t^b为螺栓抗拉(抗压)强度设计值(k N);d_e为螺栓有效直径(mm)。

　　2.4 钢板强度验算

　　钢板为受弯构件，将钢管和钢板焊接部位当作固定端。

　　式中:M为钢板所承受的弯矩计算值(kN·m);W为毛截面模量(mm³)。

　　经过验算，得出连墙件安全间距范围，进而深化设计排布清水混凝土墙孔眼，使两者上、下、左、右间距符合一定模数，以达到圆台螺母孔眼与清水混凝土墙模板对拉螺栓孔眼二者合一的效果。

　　经深化设计、模拟计算，初步证明钢板连接钢管和螺栓组合形成的连墙件具有一定的合理性。

　　3 连墙件安装过程

　　3.1 施工工艺(见图3)

　　3.2 连墙件加工制作

　　1)制作钢板，短边长度≥60mm，长边长度≥100mm，厚度≥10mm。在钢板一端开孔，孔径D=螺栓直径+2mm，距钢板边距≥1.5D。

　　2)将钢管与钢板焊接固定，采用围焊焊接(见图4)，采用E43型以上焊条，CO₂气体保护焊，角焊缝高度满足h_f≥6mm，焊机容量≥160kVA。

　　3.3 3节式对拉螺栓(见图5)

　　3.4 预埋固定螺杆与圆台螺母

　　1)深化设计清水混凝土墙螺杆间距，将其模数尽量调整至与外脚手架连墙件吻合。

　　2)按已深化的图纸，预埋固定螺杆与圆台螺母于清水混凝土墙内。

　　3.5 安装钢管

　　在外脚手架需安装连墙件的部位做出标志，调节好钢管与主体结构距离，安装后将已与钢板焊接的钢管安装于外脚手架。

　　3.6 清水混凝土墙模板安装

　　清水混凝土墙钢筋绑扎完毕，根据设计计算及深化图纸对固定螺杆预埋安装位置进行检查，位置无误后即可安装清水混凝土墙模板。模板安装时，选用3节式可拆卸对拉螺栓。安装可拆卸式对拉螺栓时，由于中间节在3.4节已预埋好，现只需将外端2节旋入已预埋圆台螺母内即可。

　　图3 连墙件安装施工工艺流程  

　　图4 钢管与钢板组合焊接 

　　图5 3节式对拉螺栓 

　　3.7 混凝土浇筑

　　模板安装完毕后，即可按要求浇筑墙体混凝土。

　　3.8 模板拆除、安装可调螺栓

　　清水混凝土同条件试块达到规范规定可拆模强度后，将墙体模板拆除。旋出固定模板时所用的最外节对拉螺栓，换成连墙件所用对拉螺栓(见图6)。先将带帽螺栓穿过钢板预留孔洞，然后穿入可调螺母，将可调螺栓与圆台螺母旋合后拧紧可调螺栓，连墙件即安装完毕，即可实现连墙件预埋螺栓留下的圆台螺母孔眼与清水墙模板的对拉螺栓孔眼合为一体。

　　图6 专用螺栓替换原模板所用外节对拉螺栓 

　　3.9 拆除连墙件、圆台螺孔修补

　　外脚手架拆除时先将可调螺母拧松，再用钳子拧动可调螺栓螺母直至可调螺栓旋出圆台螺母。连墙件拆除后，再将圆台螺母取出。

　　4 结语

　　连墙件预埋螺栓留下的圆台螺母孔眼与清水墙模板的对拉螺栓孔眼合为一体，无需对清水混凝土墙进行大面积修补工作，减少施工工序，缩短施工工期。提高脚手架安全性，通过钢板连接钢管和螺栓组成连墙件，有效保证外脚手架连墙件刚度及体系安全。外架拆除时，对于外墙装饰的修补工作可直接涂刷保护液且无孔洞，施工方便快捷，有效防止外墙渗漏隐患，避免返修;因使用预制杆件，预先焊接好后才安装，节省时间。连墙件(除预埋螺杆外)可循环利用，有效做到节材、节能，降低成本。