你的脚手架荷载传递路径安全吗？

什么是脚手架荷载路径？韦氏词典将路径定义为“有人走过的路”。它也将路径定义为“为特定用途专门建造的轨道”以及“一种生活方式、行为或思想”。当然，还有拖船道和精神病患者，但那样的话，我们或许就跑题了。

荷载路径分析是工程师在结构设计中常用的一种方法。它适用于任何结构，包括脚手架，无论脚手架是支撑式、悬挂式，甚至是移动式高空作业平台（图片：David Glabe）。

合格人员设计脚手架时，会采用荷载路径分析来确定支撑和传递荷载的构件。荷载路径分析是工程师在结构设计中常用的一种方法，适用于包括脚手架在内的任何结构，无论脚手架是支撑式、悬挂式，甚至是移动式高空作业平台（MEWP）。简而言之，脚手架荷载路径分析用于确定荷载传递到支撑脚手架的平面的路径。

改造脚手架很容易改变荷载传递路径，往往会造成灾难性后果。（图片：David Glabe）

确定路线后，需要识别预计支撑荷载的脚手架构件，以便验证这些构件是否具有足够的强度来支撑和传递荷载。如果脚手架构件的承载能力不足，无法将荷载传递到脚手架上，脚手架可能会弯曲、变形甚至坍塌。同样，如果建筑物或构筑物强度不足，也可能发生弯曲、变形甚至坍塌，这些都不是理想的结果。

协助设计师

例如，两点式悬挂脚手架的荷载传递路径始于悬挂平台上的工人，经由脚手架传递至提升机，再沿悬挂绳索向上传递，穿过索具系统，最终到达建筑物屋顶。荷载从屋顶传递至建筑物地基，并最终分散到土壤中。

载荷路径分析有助于设计人员选择合适的部件来承受载荷。（图片：David Glabe）

荷载路径分析有助于设计人员选择合适的构件来承受荷载。一旦确定了荷载路径，设计人员就可以评估该路径上每个构件的强度，以确保整体强度足够，因为一个构件的失效可能导致整个脚手架失效，尤其是在悬挂式脚手架的情况下。

未经设计人员批准，不得擅自更改荷载传递路径。例如，悬挂式脚手架通常设有悬臂梁，并配有配重以支撑和传递来自悬挂绳索的荷载。正确安装的配重数量应足以平衡悬臂梁的荷载。然而，如果有人借用部分配重，悬臂梁就会失去平衡，从而导致荷载传递路径发生改变。

当移除过多配重时，荷载路径会突然改变，传递到拉索、其与建筑物的锚固点以及建筑物与地面的连线上。如果拉索和锚固点无法传递这些荷载，它们就会断裂，荷载路径再次改变，这次会传递到建筑物侧面，平台加速坠向下方街道时，其动能会急剧增加。如果横梁及其连接的平台落在街道上的水果配送卡车上，卡车就成为荷载路径的一部分。水果也突然成为荷载路径的一部分。由此可见，必须确保设计的荷载路径保持不变，因为水果并非良好的脚手架构件。

对于安装人员来说

有趣的是，许多脚手架搭建者和使用者在搭建和使用脚手架时，并不经常有意识地进行荷载路径分析。对于支撑式脚手架来说尤其如此，这类脚手架的所谓设计往往基于经验、视觉判断以及对脚手架在荷载作用下响应的敏锐观察。通常的准则似乎是：只要脚手架弯曲幅度不大，就应该没问题。然而，对脚手架进行任何改动都可能轻易改变荷载路径，并常常导致灾难性的后果。如果移除了错误的支撑杆、错误地重新定位了支撑杆，或者移除了关键的夹具，原本通往成功的路径可能瞬间将你引向毁灭的深渊。

由此可能会得出这样的结论：框架式脚手架具有清晰且易于辨别的荷载传递路径。但这并不一定正确。

事故调查中会运用荷载传递路径分析来协助调查人员确定脚手架失效的原因。荷载传递路径分析能够通过识别将荷载传递到脚手架的各个部件，揭示导致失效的因素。（图片：David Glabe）

例如，在堆叠脚手架框架时，连接销用于对齐框架横梁。在这种情况下，由于载荷是垂直的，直接从一根横梁的底部传递到下方横梁的顶部，因此连接销实际上不受力。但是，如果决定使用起重机吊装和移动脚手架塔，情况又会如何呢？安装人员巧妙地使用连接销附带的弹簧夹和拨动销来固定支腿。现在，弹簧夹和拨动销突然被用来将脚手架的重量从一个框架传递到另一个框架，这与连接销的用途完全相反，而且它们的强度也不足以承受这种重量。正确的载荷路径分析本可以揭示这种连接销的非典型用法。

并非只有合格的工程师才能运用荷载路径分析。无论您是设计人员、安装人员、检验人员还是用户，都可以进行荷载路径分析。当您观察脚手架平台上的工人时，不妨在脑海中模拟一下她的体重是如何通过脚手架传递到支撑面的。然后，确定哪些部件用于传递这些荷载。

达到某种目的的不同方法

例如，悬挂式脚手架上连接脚手架和平台的螺栓是否合适？钢丝绳夹的尺寸是否正确？屋顶是否足够坚固？在系统式脚手架上，连接是否牢固？水平构件和支腿的连接处是否有足够的斜撑？或者斜撑是否安装在水平构件的中间位置，导致支腿承受过大的水平力，而这些力并非支腿的设计承载能力？移动式升降工作平台（MEWP）的情况如何？平台上有多少人？他们的防坠落装置固定在哪里？操作员是否绕过了安全控制装置？同样，例如，移除框架式脚手架的支撑会改变支腿的承载能力。

合格人员在设计脚手架、悬挂式脚手架或移动式高空作业平台时，会进行荷载路径分析，以确定支撑和传递荷载的构件。（图片：David Glabe）

当支腿过载时，会发生弯曲，载荷路径也会随之改变。原本仅用于对准的连接销，现在却要承受它无法承受的水平力，最终导致故障发生。

事故调查中会利用荷载路径分析来辅助调查人员确定脚手架失效的原因。荷载路径分析通过识别将荷载传递到脚手架的各个部件，揭示导致失效的因素。当然，在检查一堆扭曲的脚手架残骸时，荷载路径很容易被遮蔽，导致一些调查人员在分析过程中走错方向，从而得出错误的失效模式结论。

知道自己走的路是正确的，就能保证安全到达目的地。毕竟，走正道并非坏事。

作者简介：David Glabe 是 DH Glabe & Associates 的创始人。他还积极参与脚手架及通道行业协会的活动，并担任 ANSI A10.8 脚手架分委员会的成员。