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1、扣件式钢管模板高支撑架安全性研究和施工 摘要：本文对扣件式钢管脚手架的构造和技术要求、技术参数，不安全因素进行分析，高支模排架的结构计算，各种构件的强度和稳定性，满足安全要求是重中之重。施工过程能顺利安全无事故，很重要的一点就是在技术上充分地考虑到满足安全条件重视技术手段去消除安全隐患，确保施工全过程的安全。由此说明在建筑工程施工过程中重视技术措施为安全生产起到了重要的作用。关键词：扣件式钢管架；整体稳定；安全性分析；施工措施中图分类号：TU74文献标识码：A引言模板高支撑架长时间以来，时常发生坍塌事故，且此类事故大多都会造成的后果相当
2、严重，尤其是在混凝土浇筑中混凝土楼屋盖模板支架发生的坍塌事故，往往都会造成巨大的经济损失、惨重的人员伤亡和严重的社会负面影响。一、实例概况7浙江某大型工程C区5层楼面轴～轴/轴～轴线区域为中心剧场观众席上空，其中有2根梁(截面尺寸600mm×2200mm)跨度达32.4m，离地高度达30m，该大梁在混凝土施工中采用扣件式钢管模板高支撑体系，支撑立杆搭设高度为30m，支撑立杆步距为1500mm，支撑立杆在梁宽方向设2根立杆，间距为400mm，在梁长方向也为400mm，水平剪刀撑沿高度方向每隔二排水平支撑杆设置一道，剪刀撑在水平面连续设置，同
3、时支撑架四周外侧立面连续设置垂直剪刀撑。二、有限元模型的建立为了探索水平荷载对支撑体系的影响作用,本文运用ANSYS有限元软件建立模板支撑体系整体三维模型进行有限元分析。PIPE16是一种单轴弹性直管单元，具有拉压、扭转、和弯曲性能。该单元在两个结点有6个自由度:沿节点x，Y，z方向的平移和绕结点x，Y，z轴的旋转。该单元基于三维梁单元(BEAM4)，包含了根据对称性和标准管几何尺寸进行的简化。它可用于计算应力硬化及大变形的问题，通过一个相容切线刚度矩阵的选项用来考虑大变形的分析。这个单元是建立在三维梁单元基础之上，建模时可以直接输入钢管
4、的内外径以及其他的实常数。支撑架的立杆是承受压、弯的构件，因此可以用PIPE16单元来模拟支撑架立杆，水平杆也是受压或受弯构件，所以也用PIPE16单元来模拟。三、水平荷载的模拟7现浇混凝土结构模板高支撑体系有限元模型中,先不考虑大梁竖向荷载的作用,支撑体系只在自身自重作用下,然后在大梁一端截面上施加水平面力f,来研究水平荷载对支撑体系的影响,f分别取值0,5kN/m2,10kN/m2,20kN/m2,50kN/m2,示意图如图1所示,图中,X1剖面距大梁左端距离为1.2m,X2剖面距大梁左端距离为8.4m;X3剖面距大梁左端距离为16.
5、4m,X4剖面距大梁左端距离为25.2m;X5剖面距大梁左端距离为32.4m。大梁支撑体系中,梁侧布置的两排垂直剪刀撑,剪刀撑底部杆件编号如图2所示,梁宽方向两根立杆编号为立杆1和立杆2。图1模板支撑体系在水平荷载作用下示意图图2模板支撑体系中垂直剪刀撑布置示意四、水平荷载的影响扣件式钢管模板支撑体系是偏心受压构件，搭设的偏差会对立杆诱发水平作用力。风荷载会产生较大水平荷载，输送混凝土时的泵管的水平冲力，浇筑混凝土时振捣器的水平振动力，这些因素都会直接产生水平荷载。施工期发生的扣件式钢管模板支撑体系倒塌事故一个重要的原因是高支撑体系在水平
6、荷载作用下抗侧向变形能力不足，然而现行计算方法对扣件式钢管模板高支撑体系设计仅仅提出构造上的要求，未列入设计计算要求。本文采用有限元分析方法模拟水平荷载作用对模板支撑体系承载能力的影响。7由计算结果可知，当PY0kN时，水平荷载沿着x轴正向作用，支撑体系的承载能力随着水平荷载值的增大而减小，起初降低的幅度较慢，随着水平荷载值的增大承载能力的降低幅度也在增大，当PY=1kN时，承载力值为29.494kN，仅比无水平荷载作用时的承载力下降2.169%，当PY=5kN时，则下降到17.116%，而当PY=10kN时，承载能力则降到最低值巧.53
7、6kN，比无水平荷载作用时的承载力降低48.468%。从失稳模态图3来看，PY=0~4kN时的破坏形式与PY5kN时的破坏形式，与PX>4kN时的破坏形式类似，区别在于:PY=5~6kN时，顶层水平杆沿着y边向下发生鼓曲变形，当PY=7~10kN时，顶层水平杆沿着y向上发生鼓曲变形。图3支撑体系典型失稳模态图图4～图7反映了在水平荷载作用下模板支撑体系中,垂直剪刀撑和竖向立杆各剖面处水平方向内力和竖向内力的变化规律。图4外排垂直剪刀撑水平向轴力值图5外排垂直剪刀撑竖向轴力值图6内排垂直剪刀撑竖向轴力值图7各剖面处立杆1轴力值五、综合分析水
8、平荷载的影响7综合上述水平荷载的影响，可以发现:在顶层水平杆的X边(即长边)施加水平荷载情况下，当水平荷载值PX=-6~3kN时，水平荷载的变化对承载能力的影响甚微，与没有水平荷载作用时的承载
