1. 引言
随着建筑业的快速发展，各种复杂特殊结构应运而生，对支架体系在搭设高度、承载能力、稳定性以及适应性等方面也提出了更高的要求。传统的支架体系虽然应用广泛，但是各有缺点，例如，扣件式钢管支架安全性差、可靠性低、安装不稳定，并且极限高度一般不能超过33 m；门式钢管支架形式比较固定单一，无法适应多变的工程状况；碗扣式钢管支架的规格比较固定，且制作成本较高 [1] 。这些缺点导致施工过程中支架事故频发，工人安全无法保障。而承插型盘扣式钢管支架作为一种新型支架，可以很好地解决以上支架的问题。
本文介绍了承插型盘扣式钢管支架的基本组件和节点连接方式，以常州紫荆公园景观塔为具体的工程实例，阐述了盘扣架在工程中的应用。指出盘扣架在未来的推广过程中机遇和挑战共存，一方面，在经济性、安全性以及适应性等方面都明显优于传统的支架体系，另一方面，在推广过程中可能也会遇到一些困难。
2. 承插型盘扣式钢管支架的基本组件
盘扣架的基本组件按体系可以分为三个部分，如图1所示。
杆件体系：(1) 立杆；盘扣架的竖向支撑构件，由Q345热镀锌钢管制作而成，采用套管或连接棒承插连接。(2) 横杆；盘扣架的水平杆件，由Q235热镀锌钢管制作而成，两端焊接有扣接头，与立杆上的八角盘扣接。(3) 斜杆；盘扣架的斜向杆件，由Q195热镀锌钢管制作而成，两端焊接有扣接头，与立杆上的八角盘扣接。斜杆用于提高支架结构的稳定性，分为水平斜杆和竖向斜杆，其长度由横杆和立杆长度决定。
连接体系：(1) 八角盘；焊接于立杆上，可扣接8个方向扣接头的八边形或圆环形孔板，用于连接横杆和斜杆。(2) 扣接头插销；固定扣接头与八角盘的专用楔形零件。
调节体系：(1) 可调底座；安装在立杆底部，立杆套在底座的螺母上，通过调节螺母来调节立杆的高度。(2) 可调顶托；安装在立杆顶部，用于调节立杆的高度。顶托上可安放龙骨或直接支撑模板。
3. 承插型盘扣式钢管支架的节点连接方式
与传统支架体系的节点连接方式不同，盘扣架是用八角盘来连接横杆、立杆和斜杆。横杆和斜杆采用杆端扣接头卡入焊接在立杆上的八角盘，并用楔形插销固定扣接头与八角盘。八角盘及扣接头采用碳素钢铸造，经单侧弯剪极限承载力试验验证，八角盘单侧可承受45 KN到50 KN集中力。楔形插销具有自锁功能，端头设计成弧状弯钩可确保插销不会自行滑脱，并且试验表明，楔形插销的抗拔力可达2.5 KN，能够满足施工过程中防滑脱的要求 [2] 。盘扣架的节点连接方式如图2所示。
这种独特的节点连接方式保证了立杆、横杆、斜杆以铰接的方式汇交于一点，使得各杆件均为二力杆，最大限度地与计算模型符合，减小了杆件实际受力与理论计算结果的误差，提高了支架的安全性。
Figure 1. Basic components of ringlock steel pipe stent
图1. 盘扣架的基本组件
Figure 2. Joint connection mode of ringlock steel pipe stent
图2. 盘扣架的节点连接方式
而传统的钢管支架由于节点连接方式的原因，杆件实际受力与计算模型具有明显的差异，使得支架体系偏于不安全。例如现阶段大量使用的扣件式脚手架由于采用扣件连接，钢管承受偏心荷载，从而导致实际情况与设计计算有很大差异，即使是经计算满足要求的脚手架也存在一定的安全隐患 [3] 。
4. 工程案例
(1) 工程概况
常州紫荆公园景观塔为世界上最大的无幅式摩天轮，如图3所示，最大跨度为89 m，高度为80 m，厚度为7 m。主体结构采用组合钢箱结构，钢管桁架位于圆环内侧，圆环外侧为用幕墙封闭的游艺舱体，两层地下室采用型钢混凝土框架结构，主要用于设备层及上下观光功能。图4所示为该工程的盘扣架施工现场。
(2) 工程特点及难点分析
1) 搭设高度高。采用落地式工作架搭设，最大搭设高度达74 m。
2) 工作面非常多。幕墙施工工作架须同时满足景观塔观光环内外圈及两侧幕墙安装，施工工作面非常多，而且圆环内侧钢管桁架处工作面呈三角形，搭设难度大。
3) 落地架垂直度控制难。落地架内侧与观光环外侧幕墙施工完成面间距控制在45 cm，若垂直度控制不到位，将会严重影响施工工作面，甚至会进行二次搭设。
Figure 4. Construction site of ringlock steel pipe stent
图4. 盘扣架施工现场
4) 材料垂直运输工作量大。74 m高的落地架架体材料全部采用人工传递。
5) 钢管组合桁架垂直运输难度非常大。观光环两侧74 m落地架体采用履带吊吊运钢管组合桁架进行连接，然后人工就位安装。
6)施工风险大。观光环中心两侧21 m (共42 m)范围内的顶部幕墙工作架安装高度高，高空风力非常大。
(3) 采取的解决措施
1) 观光环两侧3 m宽度架体之间部分采用钢管组合桁架(8 cm × 120 cm)进行连接。在架体开口部位水平联系桁架增设5层钢丝绳剪刀撑，其中2层须与斜拉缆和水平联系钢管组合桁架在同一层。钢管组合桁架与两侧架体连接时，一侧上下弦杆与两侧架体立杆扣件连接，另一侧上下弦杆与普通钢管竖向立杆扣件连接，同时采用双扣件进行防滑设置。
2) 钢轮内环钢管桁架以下部分平台，采用普通钢管搭设，其工作面呈“V”形，其底部两支主要受力钢管穿过桁架，与钢管桁架采用扣件夹箍形成可靠连接，同时与落地架进行有效连接，并搭设竖向斜撑进行卸载；另与原结构或两侧架体立杆主节点处采用钢丝绳进行拉结和卸载。
3) 加强承插型盘扣式钢管支架整体抗倾覆能力。采用方案为：在25 m、45 m及65 m设置对拉的抗倾覆钢丝绳，并设置高强度地锚。
4) 观光环中心两侧21 m (共42 m)范围内的顶部幕墙工作架采用电动提升工作架，先采用[6.3槽钢和I16工字钢制作电动提升框架，再在提升框架上采用承插型盘扣式钢管支架搭设一步工作架架框，安装电动提升机、安全锁、配电箱、平台板等。顶部提升悬臂工字钢采用I36 a，悬臂长度2.75 m。
5) 落地式工作架连墙件设置：30 m高度以下可不设置连墙件，30 m高度以上设置连墙件，连墙件采用Φ 48 × 2.7普通钢管，与钢结构按照高度2步2跨进行焊接连接设置；无法按照2步2跨设置时，以单个连墙件受力面积不大于10 m2的原则进行设置。
5. 承插型盘扣式钢管支架的推广前景
5.1. 盘扣架的优势
(1) 经济性好
盘扣架采用具有更高屈服强度的低合金材料制作而成，在相同承载力的要求下，与普通碳素钢材制作的支架相比，钢管壁可以做得更薄，材料节省率可以达到27%，价格可低10%左右。此外，钢管壁更薄，重量较轻，运输费用更低。盘扣架独特的节点连接方式不仅可以减轻工人的劳动强度，而且提高了装拆的施工工效，与传统脚手架相比具有明显优势。
(2) 安全性高
盘扣架生产过程科学规范，且采用力学性能好，耐久性强的低合金材料制作，质量更好，承载力更高。盘扣架的连接借助焊接于立杆上的八角盘，确保立杆、横杆、斜杆以铰接的方式汇交于一点，杆件均为二力杆，最大限度的与计算模型符合，减小了杆件实际受力与理论计算结果的误差，提高了支架的安全性。盘扣架的各种杆件均做了镀锌防锈处理，有效提高了耐久性能，避免发生传统脚手架因为锈蚀而导致钢管有效厚度降低的现象。
(3) 适应性强
盘扣架经过工程实践，在很多复杂特殊工程中均取得了良好效果。例如上一节介绍的常州紫荆公园景观塔，除此之外，还有南京青奥村高支模工程、无锡地铁2号线、南京禄口机场航站楼等工程项目。从已有的工程运用中不难发现，盘扣架能够很好地适应规模大、难度大的特殊复杂工程，将来也必然得到更广泛的运用 [4] 。
5.2. 推广盘扣架面临的困难
推广盘扣架的过程中，可能会出现很多困难 [5] ：(1) 由于缺乏有效的监管机制，市场会出现大量的仿制品，低价恶性竞争，而且仿制品的质量往往得不到保证，容易导致盘扣架的信誉丧失，最后不得不退出市场。(2) 生产效率过低，导致盘扣架的单价过高，降低施工单位的使用热情。(3) 政策法规不够健全，缺乏有效的政策支持。
6. 结论
盘扣架作为一种新型支架体系，具有搭设高度高，承受荷载大和稳定性好等特点，在工程实践中已经得到了大量运用，并取得了良好的效果。盘扣架具有很多优点，在经济性、安全性以及适应性等方面都明显优于传统的支架体系，虽然在推广过程中可能也会遇到一些困难，但是仍然具有广阔的应用前景，是未来支架体系发展的必然趋势。