构造因素对高支模稳定承载力的影响探讨

谭嘉辉

摘 要：本文主要是在对扣件式钢管脚手架研究的基础之上进项创新，并借用SAP2000软件来对相关的调研数据进行分析，指出了构造因素对高支模稳定承载力的影响。其中构造因素主要包括高支模的横距，纵距，步距，水平加强层间距等等。笔者根据软件分析的结果，对高支模的设计提出一些指导性的建议。

关键词：构造因素；高支模；稳定承载力

在目前的建筑中，钢筋混凝土结构是最为核心的结构形式，在工程造价中，模板的成本占据了较大一部分。随着城市化进程的加快，大跨度和高净空的结构成为了主流趋势。由钢管和钢扣件组成的模板支架在国内得到了广泛的青睐，因为它存在着成本低、安全性好，结构简单、适用范围广等多方面的优势。但是，在实际的操作过程中，由于规范制定的不完善，屡屡发生各种模板支架坍塌的惨剧，造成了巨大的人力物力的损失，已经成为了目前建筑行业所面临的的重大难题。究其原因，多数人认为技术不规范和施工程序混乱所导致的。

目前，对模板支架也存在着相关规范和原则，但是这些规范与原则表现的并不具体，现场操作中的变数也较大。而且对于钢管模板支架的相关规定也并不够成熟，只有2001年颁布并于2011年修正的《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，而且此项规定也并不成熟，比较关键性的规定仍然延续的是国外的规定。但是国内与国外在钢管模板支架上的构造还是存在着一定的差异，所以完全的照搬过来是并不科学的。本文主要借用SAP2000软件对相关的构造因素的变化对高支模稳定承载力的影响进行了分析，并提出了一些针对性的解决意见。

1 SAP2000软件

SAP2000软件主要用于结构的设计与分析，梁柱以及支撑等构件的模拟都是以空间杆来进行的，剪力墙则用壳单元进行替代，进而就可以完成动力反应分析以及线性静分析。本文章中主要是根据杆单元的实际情况来进行模型构件。并对求解器以及分析方法都进行了合理的选择。该模型的建立主要是以《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》为实践蓝本的。

1.1 基本假设

①本文中所构建的模型是杆件结构体系，并且是在三维空间体系中。高支模的承载力度是较大的，另假设底座与上下端是铰接在一起的；②将地震荷载以及风荷载忽略不计；③模板的中的竖直杆都是以轴心为重心来受压的，并且荷载的承受力度都是均匀的，当架体失去了稳定之后，就需要靠轴压来保证稳定。

1.2 其他因素的考虑

①以《建筑施工扣件式鋼管脚手架安全技术规范》为依据，为了更好的摸清剪刀撑对高支模稳定承载力的影响，将根据实际情况在高支模的周边布置一些剪刀撑。②大量的调查表明，高支模在建造的过程中所采用的钢管都是不一致的，而且在施工的过程中，认为操作也不够标准。所以，在建造的初始阶段，高支模就存在了一定的缺陷。在本文中，笔者假设在高支架弱向的一端来施加水平的压力，施加压力的数值通过实验结果来进行确定，一般为极限承受力2.5%。③各个杆件之间应用扣件来进行连接，所以在节点处需要将其半刚性考虑其中。在文中，节点处的半刚性的数值也是通过实验来确定的。最后，以下的规定都必须得到满足，其他部分的结构则根据模型的实际需要来进行确定。

2 模型的实验结果分析

通过SAP2000模型的构件，不难发现整个高支架的失稳模态，因为在实验的过程中不难发现，如果将荷载增加，那么整个高支架的刚度就会有所下降。当荷载的限度达到了最大值时，就会破坏整个稳定的状态。观察整个失稳的状态并进行分析，不难发现，如果高支架发生破裂的现象，将不仅仅是一个部位的破坏，而是牵涉到整个系统的稳定性，在这种情况下，高支架的架体就会出现大波瞽曲的现状。这与目前许多学者的实验结果是相一致的。特别是在西安建筑科技大学的实验中得到了验证。

2.1 模型的实验结果

通过现场的观察不难发现，高支架模板的纵距与横距大多是在0.6m与1.4m之间，而模板的步距在一般在1.2m与1.6m之间。当然在《钢管扣件水平模板的支撑系统安全技术规程》中也对模板的纵距、横距做了一定的规定，必须要低于1.8m。如果是支撑的高度不高于20m，且高支架的上部所承载的力度为11～14kN/m2时，就要在每一个横向与纵向的水平杆上添加一层水平的加强层，当然在别的版块中也需要做类似的规定。这是将模型的尺寸设计为5m×9m×17m，并且在顶层和底层出都要另外的设置一个水平的加强层。按照承载力的变化趋势不难分析出，如果将纵距、行距以及步距的数值加大，那么高支架的承载力就会不断的降低，这其中步距所带来的影响程度最为深厚，而纵距所产生的影响则最薄弱，这一结论在实验结果中也得到了充分的论证。分析其原因，主要是因为高支架模架的纵向刚度要大于其横向刚度，所以，如果将横向的刚度增加要比纵向刚度的增加对高支架承载力的影响更大，而高支架如果遭到了破坏则就是因为竖直杆不够稳定而造成的。这样我们就能得出，竖直杆每步的有效长度就会随着步距的增加而不断增加，另根据欧拉公式的推算可知，杆件的高度与杆件的承载力度是成反比的，如果步距不断的增加，那么高支架模架的稳定程度就会大幅下降。根据以上的分析结果，在结合实际情况，笔者提出了相关的建议：①将高支架模架的整体尺寸确定一致，横距与纵距的距离最好设置在0.7m到1.1m之间。②步距的距离最好设置在1.3～1.7m之间，这将是一个较为合理的范围。

2.2 其他构造因素对高支模稳定承载力的影响探讨

除了横距、纵距和步距对高支模的稳定承载力有一定的影响，模架的高度、纵横长度以及剪刀撑的布置方式也会对其产生一定的影响。所以施工人员在进行操作过程中还应该注意如下几点：①在体积能够允许的范围之内，还需要考虑到纵横长度对高支模稳定承载力的影响，经过试验不难发现，当纵长和横长的比率为1.0时，高支架的承载力度是最大的，这样我们就会发现，可以将整个模架的水平面设计成一个矩形，实现跨内空载，这样就能够在一定程度上提升高支模的稳定性，有效的预防坍塌事件的发生。②在影响高支模稳定承载力的构造因素中，纵向剪刀撑布置的是否合理也是至关重要的，所以在对其进行设置时，必须要严格的按照相关规定来执行和搭建。

3 结 语

在施工现场，导致脚手架出现坍塌的主要因素就是支撑失稳。许多施工企业在施工前，并未对脚手架的稳定性和刚度进行检查，知识凭借经验来直观的判断。另外相关的技术负责人没有做好技术交底工作，这样现场的施工人员在进行操作时不能规范进行，导致现场管理比较混乱。另一方面，我国目前的高支架技术与发达国家相比还存在着较大的差距，所以，必须加大在这方面的科研力度，并做好建材市场的监管，加大处罚力度，这样双管齐下，才能更好的保证高支架的质量，杜绝安全隐患，减少高支架坍塌的现象发生，进而来保证整个社会效益。

参考文献

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