大跨砼結(jié)構(gòu)中扣件式鋼管模板支架設(shè)計(jì)分析

張勇

【摘要】主要對大跨砼結(jié)構(gòu)扣件式鋼管模板支架設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，對扣件式鋼管模板支架的常見事故與發(fā)生原因進(jìn)行了分析，從載荷計(jì)算、承載力計(jì)算、支撐架計(jì)算三方面對大跨砼結(jié)構(gòu)扣件式鋼管模板支架設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)討論。扣件式鋼管模板支架性能優(yōu)異，施工簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，是一種安全可靠的模板支架形式，在大跨砼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用效果比較理想。

【關(guān)鍵詞】大跨砼；扣件式；鋼管模板

城市立交橋、高架公路以及大跨度建筑中的都廣泛應(yīng)用了扣件式鋼管模板，因?yàn)榭奂戒摴苣０逯Ъ苁┕ず啽悖m應(yīng)性很強(qiáng)，施工中常有的扣件式鋼管支撐架主要有外腳手架、模板支撐架兩種形式，在大跨結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用能夠明顯提高結(jié)構(gòu)可靠性，是一種性能優(yōu)異的鋼管模板支架結(jié)構(gòu)。

一、扣件式鋼管模板支架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在當(dāng)前工程建設(shè)中，支撐架施工存在著較多的安全問題，造成了一些工程事故，威脅施工人員生命安全和工程建設(shè)的順利進(jìn)行，這些問題和支撐架結(jié)構(gòu)的自身特點(diǎn)是分不開的。

（一）受力特殊性

模板支撐架工程事故多發(fā)和結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)有著直接關(guān)系，設(shè)計(jì)計(jì)算欠妥是造成模板支撐故障的主要原因，除此之外，很多施工人員施工過程中并沒有真正理解模板支架工程的特點(diǎn)，不能正確理解設(shè)計(jì)方案意圖，從而影響了模板施工質(zhì)量。

（二）節(jié)點(diǎn)性能差異

支撐架扣件節(jié)點(diǎn)載荷作用下存在一定的轉(zhuǎn)動能力，并非是完全剛接，但是也不是完全鉸接，是一種半剛性節(jié)點(diǎn)，扣件節(jié)點(diǎn)的抗轉(zhuǎn)性能和扣件質(zhì)量有著直接關(guān)系，所以節(jié)點(diǎn)性能差異是整個(gè)鋼管模板支架性能差異的主要原因，對支撐架的受力性能有著重要影響。

（三）結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量缺陷

支撐架使用的工具是可回收的周期使用工具，但是在反復(fù)的搭設(shè)、使用、拆除和運(yùn)輸過程中，構(gòu)件難免會受到損傷，包括銹蝕、變形、裂紋、螺紋劃扣等問題，施工中也可能為了施工便利拆除了部分桿件，沒有及時(shí)采取補(bǔ)救措施，造成了桿件變形，這些缺陷難以全面消除，施工過程中可能會進(jìn)一步擴(kuò)大，影響支撐架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

二、支撐架破壞形式

模板支撐架有著特殊的受力形式，以往的工程建設(shè)中發(fā)生了很多失穩(wěn)事故，按照既往事故案例，發(fā)現(xiàn)支撐架破壞形式主要有局部失穩(wěn)和整體失穩(wěn)兩種，局部失穩(wěn)可能是橫向或者縱向水平桿抗彎、抗滑強(qiáng)度不足造成的，通常局部失穩(wěn)發(fā)生之前都存在一定的先兆，即可能會發(fā)生較大的水平或者垂直彎曲或者滑移，因此在設(shè)計(jì)支撐架時(shí)要重視桿件的縱向和橫向抗彎強(qiáng)度和抗滑承載力，通常大跨施工支撐架所受的載荷很大，水平桿之間密度很大，一般不會發(fā)生嚴(yán)重的局部失穩(wěn)。但是立桿失穩(wěn)可能會造成支撐架整體坍塌，是一種危害性很大的破壞形式。

立桿的整體失穩(wěn)時(shí)支撐架立桿和剛度較小的水平桿形成了框架沿剛度小弱軸平面鼓曲，通常從橫向剛度很差或者初始彎曲很大的橫向框架，是支撐架最嚴(yán)重的破壞形式。

立桿的局部失穩(wěn)是指立桿和步距之間的小波鼓曲，波長和步距基本相等，不同排立桿變形方向可能一致也可能不一致，支撐架步距、橫距和縱距相等時(shí)候均布載荷作用在，局部穩(wěn)定臨界載荷高于整體穩(wěn)定臨界載荷，表現(xiàn)為整體失穩(wěn)，否則兩種失穩(wěn)都有可能發(fā)生。

支撐架結(jié)構(gòu)一旦失穩(wěn)，就喪失了承載功能和使用功能，所以在扣件式鋼模板支架設(shè)計(jì)工作中，穩(wěn)定性計(jì)算是比較核心的問題。通常情況下，結(jié)構(gòu)件越高、越長、越柔，受壓穩(wěn)定性越差，失穩(wěn)可能性越大。

三、模板支撐架設(shè)計(jì)計(jì)算

（一）載荷計(jì)算

1.載荷分類

模板支架承受的荷載遠(yuǎn)比腳手架復(fù)雜，模板支撐架混凝土和鋼筋可視作永久載荷，可變載荷有外腳手架以及施工設(shè)備荷載、振搗混凝土產(chǎn)生的載荷和安全載荷等多種形式。

永久載荷主要有模板和支撐自重標(biāo)準(zhǔn)值、新澆混凝土構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值等，模板和支撐自重需要由模板和支撐設(shè)計(jì)圖紙確定，普通混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值為25kN/m3，一般房屋建筑樓板1.1kN/m3，梁為1.5kN/m3，。

可變載荷包括施工人員與設(shè)備載荷標(biāo)準(zhǔn)值、混凝土振搗產(chǎn)生的垂直荷載標(biāo)準(zhǔn)值、支撐安裝偏差、安全荷載、風(fēng)荷載等幾種。其中風(fēng)荷載根據(jù)作用面積可分為兩部分，一部分直接作用在支撐立桿迎風(fēng)賣弄，一部分作用在支撐側(cè)面模板，這部分荷載需要集中到支撐上端做綜合考慮。

2.荷載組合

根據(jù)使用過程出現(xiàn)的最不利載荷組合形式進(jìn)行計(jì)算，支撐系統(tǒng)桿件、連接件、地基強(qiáng)度、穩(wěn)定承載力等分項(xiàng)系數(shù)取0.9，可變載荷分項(xiàng)系數(shù)為1.4，其余取1.0即可。

（二）承載力計(jì)算

1.支撐抗傾覆

2.扣件承載力

扣件支模方式承載力主要受支架頂部水平鋼管和立桿扣件抗滑力影響，著和扣件式腳手架之間存在著明顯差別，所以扣件質(zhì)量對支撐體系穩(wěn)定性至關(guān)重要。

扣件承載力計(jì)算式如下：

（三）支撐架計(jì)算

支撐架計(jì)算有整體穩(wěn)定和單根立桿穩(wěn)定計(jì)算兩種，國內(nèi)多采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用經(jīng)典歐拉穩(wěn)定理論，限制立桿長度計(jì)算取值，采用對應(yīng)安全系數(shù)保證承載力可靠性，但是這種方法只能進(jìn)行單根立桿計(jì)算。

結(jié)束語：建筑施工安全事故中，腳手架是建筑工地安全事故的多發(fā)區(qū)，扣件式鋼管模板支架和外腳手架有著不同的受力特點(diǎn)，因?yàn)榭奂戒摴苤渭艿墓?jié)點(diǎn)屬于半剛接，對扣件質(zhì)量要求很高，并且節(jié)點(diǎn)的剛性程度和施工人員對扣件的擰緊程度有關(guān)，今后的施工過程中應(yīng)該盡快摸索出標(biāo)準(zhǔn)化的操作規(guī)范，減少人員不規(guī)范操作造成的模板支架失穩(wěn)事故。

參考文獻(xiàn)

[1]楊俊杰，顧仲文，章雪峰，等.扣件式鋼管模板高支撐體系實(shí)測分析[J].施工技術(shù)，2012.02，35（2）：8-14

[2]劉桐，劉訓(xùn)良，李維濱.扣件式鋼管模板支架底模撓度試驗(yàn)研究[J].施工技術(shù)，2010，33（2）：23-40

[3]黃群.大跨砼結(jié)構(gòu)中扣件式鋼管模板支架設(shè)計(jì)[D].杭州：浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

[4]章雪峰.混凝土結(jié)構(gòu)扣件式鋼管模板高支撐體系整體受力分析[D].杭州：浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

[5]李靖.扣件式鋼管模板支架極限承載力研究[D].北京：北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2012.