插销式钢管支架内力分析

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1、插销式钢管支架内力分析○林伊宁(广西建设工程质量安全监督总站)［摘要］模板支架中存在水平动内力，插销式钢管支架的插销在水平动内力作用下不能自锁。［关键词］水平动内力自锁○引言现行理论和技术标准关于模板支架的计算公式≤不适用于模板支架计算，其力学模型是错误的。模板支架解体是架中的水平内力引发架体变形，进而导致节点破坏引发的，不是立杆失稳引发的。将立杆失稳视为模板支架倒塌的原因而忽略对架体变形的防范，是现行技术标准所犯的致命性错误，也是国内外模板支架不断倒塌的根源所在。以上内容详见本文的附件《走出模板支架结

2、构理论的误区》一文。本文对模板支架内力的分析，摒弃现行的错误力学模型，使用能真实反映支架内力分布状况的连续梁力学模型。1.模板支架内力分析模板支架结构如图1所示。支架中的立杆是依靠水平杆的支持维持平衡的，若将立杆视为连续梁，水平杆便是该梁的支座。因立杆有微小摆动，所以由水平杆所构成的支座是弹性支座(如图2a所示)。又因弹性支座不易分析，用刚性支座代替弹性支座并不影响对支架内力的定性，所以采用刚性支座连续梁力学模型对支架进行内力分析。在图1所示支架中任取一条立杆AG，建立力学模型如图2b所示。图2中作用在

3、立杆顶端的荷载有2个：P是施工荷载，偏心距为e；Q是水平荷载，由风力、泵送混凝土的水平力，推车等外力引起。图1模板支架结构示意图1—模板；2—顶层水平杆；3—扫地杆；4—立杆；5—次顶层水平杆；6—竖直剪刀撑29a弹性支座的立杆连续梁力学模型b刚性支座的立杆连续梁力学模型图2支架立杆的连续梁力学模型将P和Q分别作用在立杆上，求得如图3a和图3b所示的立杆弯矩图和支座反力分布图，图中的支座反力便是水平杆的内力。a偏心力P作用下的立杆弯矩和支座反力图29b水平力Q作用下的立杆弯矩和支座反力图图3用连续梁力学

4、模型分析支架中水平内力的分布情况将图3a和图3b的数据叠加，便得知支架中水平内力的分布情况：(1)支架中水平内力最大的杆件是顶层水平杆(支座B)或次顶层水平杆(支座C)。准确地说，代表风荷载、泵送混凝土、推车等外力的水平荷载Q是时有时无，时大时小的，相应地，最大水平内力在有Q并且Q很大时出现在顶层水平杆上，无Q或者Q不大时则出现在次顶层水平杆上；(2)支架中的最大水平内力是动态的，是动荷载引起的动内力，它会在顶层水平杆和次顶层水平杆上无规律地交替出现。1.插销式钢管支架内力分析水平杆对立杆的支持力是支架

5、中的水平内力。如上节所述，架中的最大水平内力存在于支架的顶层水平杆和次顶层水平杆中。水平杆对立杆的支持是通过节点实现的，对于插销式支架，则是通过节点上承插口与插销之间的传力来实现的(如图4a所示)。当立杆向水平杆施加拉力或推力时，附着于立杆的承插口对插销上与其接触的两个接触面分别施加正压力R和N(如图4b所示)。R和N分别垂直于插销的两个接触面，其中R是水平的，N是倾斜的。因插销的一个面是竖直的，与承插口竖直面的接触为面接触，所以R是面接触力；而插销的另一个面是倾斜的，与承插口竖直面仅有一点可以接触，所

6、以N是点接触力。29　a　节点构造　　　　　　　　　　　　b　插销的受力情况1—插销；R—承插口所施加的水平正压力；N—承插口所施加的倾斜正压力；Nx—N的水平分力；Ny—N的竖向分力图4插销式钢管支架的节点构造及插销的受力情况将N分解为水平分力Nx和竖向分力Ny，可以推知：(1)Nx与R构成水平方向的暂时平衡；(2)因为N是点接触力，承插口的摩擦力不存在(或可忽略不计)，没有力与Ny构成平衡，于是Ny将插销往上推，当Ny是动内力时，插销将一下一下地被逐步推离承插口，而从上节可知，Ny正是动内力的分力。

7、这就是插销在支架中总是插不稳，而需要工人不断用锤子敲紧的原因，其力学本质是作用在插销上的力构成一个不平衡力系，致使插销无法自锁。有一种插销式钢管支架的插销是固定在水平杆之上的，其节点受力情况也类似，这里不另分析。1.插销式钢管支架的使用案例以下是使用插销式钢管支架的两个案例。(1)案例1——国家游泳馆水立方工地2007年4月，笔者参加建设部在北京召开的关于十一五期间推荐和淘汰建筑材料、建筑技术专家论证会。会上专家建议淘汰插销式钢管支架，此举引起生产厂家代表的强烈反对。厂家代表要求专家到水立方工地实地考察

8、。在水立方工地上，但见架上有几个人在不断敲击插销，我们专家组11个人徒手共拨出了28个插销。随后，专家一致签名要求淘汰插销式钢管支架。(2)案例2——广西壮族自治区成立50周年庆典主会场2008年12月，笔者奉命检查广西壮族自治区成立50周年庆典主会场29的安全状况。会场的背景架用插销式钢管支架搭设(如图5所示)，背景由360幅分画面构成，由360名演员一起翻动分画面，实现背景切换，另360名演员在画面切换的间歇时间作表演。排练时笔者在支架