腳手架倒塌事故

01.腳手架鋼管調直機

腳手架行業(yè)里有一種奇特的機器叫“腳手架鋼管調直除銹噴漆一體機”，它的作用就是將彎曲變形的腳手架鋼管調直，以便再次使用。因為施工要求對腳手架鋼管的直線度有明確的規(guī)定，所以這種機器就應運而生了。

腳手架鋼管調直機

這種調直機現在在腳手架租賃圈很流行，很多租賃站為了節(jié)省成本，就用它來“修復”各種彎曲的管道。由于它還帶有上漆功能，只要你愿意，調直后的鋼管就能煥然一新。

我國每年生產腳手架鋼管近1000萬噸，存量達數千萬噸，有關專家在《我國建筑施工腳手架倒塌事故分析》中指出，劣質、超用、不合格鋼管占80%以上，扣件總量達10億～12億只，其中約90%為不合格產品。

搜狐網·建筑安全·分享文章《應建立腳手架質量安全追溯體系》

雖然網上有不少人對這款調直機提出質疑，呼吁監(jiān)管部門查處，但目前這款調直機銷量依然不錯，主要銷往腳手架租賃站。

使用直管鋼管搭設腳手架存在很大的安全隱患，這是任何有力學或材料學常識的人都必須明白的。我知道我的話微不足道，在這里說的話也改變不了什么。本文只是想通過數值模擬得出的結論來支持這些有良心的質疑聲音。

02.矯直機的原理

腳手架鋼管矯直機又叫雙曲線滾輪矯直機，最早是由蘇聯人設計的，滾輪為雙曲線旋轉體，在軸線角度合適的條件下，理論上可以與鋼管完美貼合，通過幾組成對滾輪的滾壓，使彎管產生塑性變形，被“扭”成直管。

雙曲滾子原理

在一些對管道直線度要求較高的行業(yè)，可以采用雙曲線輥式矯直機來解決管道生產過程中產生的輕微彎曲問題，比如一些石油、天然氣管道的生產就需要用到它或者其他更先進的矯直機，因為直線度會直接影響到管夾的加工對接，以及管道在工作狀態(tài)下的變形情況。

雙曲輥矯直機

在實際矯直過程中，雙曲面輥與鋼管接觸的地方是輥的中部和兩端。有的機器，每個輥都能繞著自己的軸線旋轉。這種矯直方式精度高，成本相對較高。有的機器，所有輥同時繞著共同的軸線旋轉。這種矯直方式精度較差，價格較便宜。這是腳手架鋼管矯直機上采用的。

雙曲輥矯直機的兩種類型

“USim”公眾號早期提供的案例中，有一個與雙曲線相關的案例，其inp文件可以在公眾號菜單欄的“福利區(qū)”中找到下載。

棉簽的包絡線是雙曲旋轉立體

由于雙曲旋轉結構的一些特殊性質，在很多現代建筑或者工業(yè)冷卻塔中也能看到它的影子，有機會我會詳細介紹這方面的內容。

雙曲旋轉體結構

03.鋼管矯直數值模擬與虛擬試驗

腳手架鋼管材質為Q235鋼，材料描述定義為彈性+塑性+延性損傷+損傷演化。前四個分析中，利用解析連續(xù)性技術將鋼管的材料狀態(tài)（應力、應變、損傷等）在和之間進行傳遞。一開始做一個塑性變形較大的彎管（有凹痕），最后用它來得到包含了前道工序影響的矯直管。

在第五次分析中，對拉直的管進行壓縮測試（施加橫向力），并與完全相同的操作條件下的新管的承載能力進行比較。

前 4 種分析材料狀態(tài)的轉移

分析 3 – 矯直過程（18 秒 – 2 米）

計算結果表明，矯直過程會導致鋼管剛度減小區(qū)域擴大，通過SDEG可以觀察到這一變化，此外局部壁厚也會發(fā)生變化。

鋼管在矯直過程中SDEG的變化

第五項分析采用顯式準靜態(tài)方法計算鋼管的壓縮性能。結果表明，拉直鋼管在虛擬壓縮試驗中表現非常差，與新管相比，其壓縮能力幾乎損失了一半。

分析5-直管與新管壓縮試驗對比

理論上，對于受過較小塑性應變（彎曲后整體光滑）的鋼管，用這臺機器來矯直可以在一定程度上提高屈曲時的臨界失穩(wěn)載荷，這也是它存在的全部意義。但即便如此腳手架鋼管調直機，也應謹慎使用，因為這種廉價的機器也會帶來肉眼不易察覺的幾何缺陷（如模擬中觀察到的鋼管厚度變化、外壁面上的節(jié)點偏移），抵消了它僅有的優(yōu)勢。

可以肯定地說，在塑性應變較大（彎管局部凹陷）的情況下，矯直后再使用將非常危險。但似乎有些租賃站的工人在使用這臺“神奇”的機器時非常興奮，已經到了“見彎必調”的地步，甚至有裂痕的彎管也不放過，矯直后再租給施工隊的另一組工人。

鑒于這種事情已經大量流入市場，在因果維度上，崩盤和責任人被處理的概率急劇上升，在時間維度上，在它崩盤成為現實之前，相關部門必須妥善處理，這可能會挽救很多家庭。