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摘要 通过工程实例中预置锚件受力计算,阐述预置锚件在脚手架施工应用中的工艺流程及控制措施，分析了预置锚件与传统连墙件在安全、成本和质量方面的优越性，以期预置锚件工艺应用更加完善和推广。
关键词 预置锚件；脚手架连墙件；工艺流程及控制措施
1、连墙件的重要性
连墙件作为脚手架与结构主体之间的撑拉杆和限制脚手架纵向自由变形长度的约束连杆，并承受水平力的支座反力，其在方案设计时的重要性不容忽视（见图1）。点击链接：高空作业安全技术精品资料！
图1连墙件布置
1.1 将脚手架与建筑结构工程联结起来，确保脚手架整体稳定和使用安全。
1.2 约束脚手架在竖向荷载作用下的变形，减少立杆计算长度，增强脚手架横向刚度，提高其向内或向外的抗倾覆能力和承载稳定性。
1.3 抵抗风荷载及其他水平荷载作用并传给工程结构。
1.4 抵抗因地基不均匀沉降引起的内力，使内力重新分布，以降低架体内部的集中应力，避免架体出现局部破坏。
1.5 加强脚手架整体、或局部、或薄弱方向的刚度。
2、预置锚件连墙件受力计算
2.1 计算连墙件轴向力设计值Nl
N1=N1W+N0=3.0+5.0=8.5kN（根据施工方案提供的数据为8.5KN,具体计算书略）。
2.2 连墙件支座的受力计算
连墙件采用短钢管一端用扣件与脚手架的立杆连接，另一端焊于锚板，再用M12×90的4.8级锚栓与埋于砼中的预置锚件连接（见图2）。
短钢管与脚手架的连接部分采用单扣件连接，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）规定，扣件的抗滑移不小于8 kN，单扣件的抗滑移能力满足连墙件的轴向力，故短钢管与脚手架的连接部分符合要求.短钢管的另一端与单个预置锚件连接，该预置锚件采用塑料管在砼中预置了紧固件（螺母），由于塑料管的外径小于紧固件的外径，锚栓安装后相当于在砼中预置了扩孔锚栓。
图2预置锚件脚手架连墙件
连墙件连接处单个预置锚件砼锥体抗拉强度计算如下，为安全起见，根据《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2013）中的规定计算：
混凝土锥体抗拔破坏承载力标准值为：
NRk,c=N0Rk,c×Acn/A0c,n×φs,n×φre,n×φec,n×φucr,n
式中：
NRk,c：混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；
N0Rk,c： 开裂混凝土单根锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；
Acn：单根锚栓或群锚受拉时，混凝土实有破坏锥体投影面面积；
A0c,n：间距、边距很大时，单根锚栓受拉理想混凝土锥体破坏锥体投影面积；
φs,n：边距c对受拉承载力的降低影响系数；
φre,n：表层混凝土因密集配筋的剥离作用对受拉承载力的降低影响系数；
φec,n：荷载偏心对受拉承载力的降低影响系数；
φucr,n：未裂混凝土对受拉承载力的提高系数。
各参数的计算如下：
N0Rk,c=20.50kN 锚固深度为70mm，按照规范要求取值
Acn=210×400=8.4×104
A0c,n=Scr.n2=210×210=4.41×104mm2
φs,n=0.7+0.3×c/ccr.n=0.7+0.3×250/(1.5×70)>1.0 取为1.0
φre,n=0.5+hef/200=0.5+70/200>1.0 取1.0
φec,n=1/(1+2en/scr.n)=1/(1+0)=1.0
φucr,n=1.4 根据规范要求取值
NRk,c=N0Rk,c×Acn/A0c,n×φs,n×φre,n×φec,n×φucr,n
=20.50×8.4/4.41×1.0×1.0×1.0×1.4
=54.6kN﹥N1
综上计算，混凝土的抗拉承载力符合要求。
根据检验单位的测试，该预置锚件单个的抗拔力R﹥30 kN﹥N1
2.3 钢管与锚板焊缝计算
钢管与锚板采用焊接，锚板采用70×120×8的Q235钢板，焊接高度为4mm。采用ANSYS 10.0有限元软件进行强度和位移的复核。有限元命令流（略）。经ANSYS计算后，位移与应力符合要求。
综上计算，连墙件符合规范要求。
3、施工工艺流程及控制措施
3.1 预置锚件连墙件工艺流程：施工准备→放线定位→安装梁侧模、固定预置锚件→浇筑砼、拆侧模→预先将钢管与锚板焊好，用锚栓把锚板与预置锚件固定→将钢管与脚手架立杆扣件连接→检查验收→施工完成拆除、保养（见图3）。
图3预置锚件连墙件工艺流程
3.2 控制措施
（1）施工准备
编制脚手架专项施工方案，确定预置锚件规格型号、锚板厚度及焊缝高度，绘制脚手架平面布置图、连墙件立面布置图。准备所需的钢管、扣件等脚手架相关材料，并对材料、预置锚件就钢管与锚板焊缝按相关规范和标准检查验收。对施工班组、施工人员进行施工方案交底，使参与施工人员掌握连墙件施工工艺和要求。
（2）放线定位
根据连墙件立面布置图确定连墙件位置，并在相应位置做好标记。
（3）安装梁侧模、固定预置锚件
梁钢筋绑扎完成后，固定梁侧模前，在相应位置固定预置锚件，复查预置锚件规格、数量是否与施工方案相符。预置锚件应固定牢固、位置准确（见图4）。
图4固定预置锚件
（4）浇筑砼、拆侧模
预置锚件、梁板钢筋模板验收合格后，浇筑砼。浇筑砼时应对预置锚件做好保护，禁止振动棒碰到预置锚件。当砼强度达到侧模拆除时其表面及棱角不受损伤时，拆除侧模。并对预置锚件孔做好保护，禁止杂物封堵锚件孔（见图5）。
图5拆模 图6安装连墙件
（5）将钢管与锚板焊好，用锚栓把锚板与预置锚件固定
施工准备阶段将钢管与锚板焊好，全截面满焊，焊缝厚度符合施工方案要求，焊接质量应达到规范要求。用锚栓将与钢管焊好的锚板与预置锚件固定。要求锚栓与锚板及锚件旋紧，不得有空余的螺纹（见图6）。
（6）将钢管与脚手架立杆扣件连接
用扣件将与锚板焊好的钢管与脚手架立杆相连。扣件螺栓拧紧扭力矩应在40～65Nm之间（见图6）。
（7）检查验收
检查连墙件规格、数量是否与施工方案相符。
检查锚栓与锚板、锚件是否紧固。
检查钢管与脚手架立杆扣件是否紧固。
（8）施工完成脚手架连墙件拆除、保管
连墙件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架；分段拆除高差不应大于两步，如高差大于两步，应增设连墙件加固。当脚手架拆至下部最后一根长立杆的高度时，应先在适当位置搭设临时抛撑加固后，再拆除连墙件。当脚手架采取分段、分立面拆除时，对不拆除的脚手架两端，应先按规定设置连墙件和横向斜撑加固。各构配件严禁抛掷至地面。运至地面的构配件及时检查、整修与保养，并按品种、规格码堆存放。妥善保管锚栓和连墙杆件，以备下次使用。点击链接:高空作业安全技术精品资料！
4、预置锚件连墙件经济性分析
4.1 常规连墙件的费用
（1）常规连墙件每处需要的建筑材料如下：
连墙件竖杆埋在混凝土梁内短钢管长度为20cm，露出梁面长度为20cm；
连墙件水平杆长度为1.2m；
扣件2只。
（2）每处连墙件在施工完成后的损耗为：
埋在混凝土梁内的20cm短钢管报废；
约有30%~50%的连接竖杆与水平杆的扣件无法拆除。
（3）连墙件日租金费用和保养费用如下：
钢管日租金为：1.5分/米.天
扣件日租金为：0.9分/只.天
扣件保养费用：0.15元/只
钢管保养成费用：6分/米
损耗扣件按新扣件计价：6元/只
损耗的钢管按新钢管计价：5000元/吨
（4）连墙件所需材料的总租金按常规高层建筑施工时间8个月考虑，则每处连墙的总租金费用为：
钢管租金为：0.015×1.6×30×8=5.76元
钢管保养费用为:0.06×1.6=0.10元
损耗钢管费用，按最理想状态，即仅损耗埋在梁内的20cm长钢管，每米钢管重3.84Kg，则损耗钢管费用为:3.84×0.2×5000/1000=3.84元
扣件租金为:0.009×30×8×2=4.32元
扣件保养费用为:0.15×2=0.3元
损件损耗费用按30%连墙件竖杆与扣件无法拆除计算,则扣件损耗费用为: 6×0.3=1.8元
（5）连墙杆水平管处墙体洞口补洞费用如下：
按每工补洞10只,每工人工费为80元计算,则每个连墙件洞口的补洞费用为：80/10=8元
则常规连墙件的施工总费用为：5.76+0.1+3.84+4.32+0.3+1.8+8=24.13元
若按每20平方米的建筑面积有一套连墙件计算，则20万平方米的建筑有1万套连墙件，连墙件总费用为： 24.13×10000=241300元
4.2 预置锚件连墙件工艺的总费用
（1）每处需要的建筑材料如下：
连墙件水平杆长度为0.8m；
预置锚件1套（包括锚栓）；
锚板1块（需与钢管事先焊接）；
扣件1只。
（2）施工完成后的损耗为：
预置锚件1套（不包括锚栓）。
（3）连墙件日租金费用如下(与常规连墙件相同)：
钢管日租金为：1.5分/米.天
扣件日租金为：0.9分/只.天
扣件保养费用：0.15元/只
钢管保养成费用：6分/米
（4）连墙件所需材料的总租金按常规高层建筑施工时间8个月考虑，则每处连墙的总租金费用为：
钢管租金为：0.015×0.8×30×8=2.88元
钢管保养费用为:0.06×0.8=0.05元
扣件租金为:0.009×30×8=2.16元
扣件保养费用为:0.15×2=0.3元
（5）连墙件相对常规连墙件增加的费用：
预置锚件1套(带锚栓,锚栓可重复使用),3.5元
锚板一块,3元（包括焊接）
则预置锚件连墙件的施工总费用为： 2.88+0.05+2.16+0.3+3.5+3=11.89元
若按每20平方米的建筑面积有一套连墙件计算，则20万平方米的建筑有1万套连墙件，连墙件总费用为： 11.89×10000=118900元
由以上分析可知，预置锚件连墙件每处施工总成本约为常规连墙件施工总成本的一半，具有明显的经济效益，尤其是对于日渐普遍的高层建筑施工，其经济效益尤为明显。
5、几种常用连墙件效益比较
图7预埋钢管方法 图8砌体施工时留设洞口
5.1 预埋钢管方法（图7）
预埋钢管方法是目前最为常用的连墙件做法，能起到刚性连接作用。预埋钢管方法是在砼浇筑前用一竖向短钢管埋设于梁内约20cm，露出梁背约20cm，待砼浇筑完成后，用水平长钢管连接立杆与竖向短钢管即可。 预埋钢管方法的连墙件优点是刚性好、埋设位置准确。 预埋钢管方法的连墙件的不足之处是成本高，拆卸麻烦，并且必须对砌体的后留洞口进行后期封堵（图8）。 目前，钢管扣件的租赁价格随着钢材原材料的价格的上涨而大幅上涨，预埋钢管方法由于相比其他连墙件方法所使用的钢管与扣件数量为相对较多，如预埋短钢管方法必须采用2个扣件，且与短钢管连接的扣件有相当比例无法拆卸，最终报废，导致成本较高。采用预埋钢管方法时，在砌体施工时必须对连墙件的竖向短钢管位置留设洞口，待连墙件拆除后采用细石砼进行封堵。对洞口的封堵如稍不慎重，将导致洞口补不密实，从而给外墙防水留下难以弥补的隐患，尤其是东南沿海地区和内陆多雨地区的建筑，更应当引起重视。
5.2 后锚固方法
后锚固方法是针对上述预埋钢管方法的不足而作的改进。后锚固方法是在梁的侧面钻孔，安装膨胀锚栓或化学锚栓，再用事先与钢管焊成一体的锚板连接即可（见图9）。后锚固方法的优点是刚性好，无补洞工序因而也无渗水隐患。后锚固方法的不足是施工极其麻烦，尤其是钻孔时极其麻烦。通常是采用2颗膨胀锚栓，承载力不高，易松动（见图9），不可承受低周反复荷载，施工要求高，并且施工完成后，锚栓也报废，无法重复使用，造成成本也较高。
图9后锚固方施工图 10锚栓松动脱落
5.3箍柱法（图11）
箍柱法是指不在主体结构内预埋，柱子模板拆除后，用四根短钢管和四个扣件将砼柱箍住，并通过一根长钢管与脚手架立杆连接的方法。箍柱法的优点是刚性好，施工灵活方便。箍柱法的不足是所需要材料最多，相比于预埋钢管法，增加了三个扣件和四根短钢管，对于施工周期长的高层建筑来说，经济性极差。并且，同预埋钢管法一样，仍存在墙件补洞工序，对外墙防水来说也是极其不利的。
5.4预置锚件工艺与其他连墙件比较
连墙件 | 高度限制 | 安全性 | 方便性 | 渗水隐患 | 每处成本 |
预埋钢管法 | 无 | 好 | 好 | 有 | 24.13元 |
后锚固法 | 无 | 差 | 差 | 无 | 10.23元 |
箍柱法 | 无 | 好 | 差 | 严重 | 41.86元 |
上表每处成本是按高层建筑脚手架施工平均周期8个月和2017年6月钢管扣件的租金计算的，后锚法及箍柱法计算略。
6、结论
预置锚件连墙件在施工应用中可进行标准化、程序化管理，能实现施工技术的安全性、便利性、可周转性，提高工程质量、降低施工成本，具有广泛的社会和经济效益。
参考文献
《建筑钢结构焊接技术规程》（GB50661-2011 ）
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）
《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2013）
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