高架模板鋼管支撐體系中節(jié)點(diǎn)受力與桿件受力的構(gòu)造轉(zhuǎn)變方法注

1、高架模板鋼管支撐體系中節(jié)點(diǎn)受力與桿件受力的構(gòu)造轉(zhuǎn)變方法【摘要】本文認(rèn)為高架模板鋼管支撐體系倒塌的原因在于構(gòu)造措施錯(cuò)誤導(dǎo)致在計(jì)算模型中僅起連接作用的節(jié)點(diǎn)扣件承擔(dān)了本應(yīng)由桿件承擔(dān)的荷載，節(jié)點(diǎn)扣件率先破壞引起桿件失穩(wěn)，造成坍塌；提出了必須采取使桿件而不是使節(jié)點(diǎn)扣件抵抗豎向、水平荷載的構(gòu)造措施才是保證高架模板鋼管支撐體系安全的關(guān)鍵?！娟P(guān)鍵詞】節(jié)點(diǎn)受力 桿件受力 傳力途徑 轉(zhuǎn)變措施引言：普通模板鋼管支撐體系中豎向荷載的傳遞由橫桿通過節(jié)點(diǎn)扣件傳遞給立桿，水平荷載則是由橫桿與立桿組成的框體的四角節(jié)點(diǎn)扣件來承擔(dān)的。在豎向荷載、水平荷載均較小的情況下，體系尚可滿足安全要求。在荷載較大、支架高度較大時(shí)，這種傳力體

2、系的可靠性受鋼管扣件承載能力的限制，非常不安全，已屢屢發(fā)生支撐體系坍塌的重大傷亡事故，在高架模板鋼管支撐體系中必須采用桿件直接受力的構(gòu)造措施方可保證施工安全。1、 模板鋼管支撐體系的荷載根據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JGJ162-2008）作用于支撐體系的荷載有：恒荷載：模板及其支架自重標(biāo)準(zhǔn)值G1K； 新澆筑砼自重標(biāo)準(zhǔn)值G2K； 鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值G3K； 新澆筑砼側(cè)壓力G4K；活荷載：施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q1K；振搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載Q2K；傾倒砼時(shí)對垂直面模板產(chǎn)生的水平荷載Q3K；風(fēng)荷載K實(shí)際施工中由于預(yù)拌砼的廣泛應(yīng)用，砼常通過泵送管輸送到澆筑面，澆筑面上的泵送管支承于模板面，新拌砼的在泵送管

3、中移動(dòng)使支撐體系往往承受較大的水平力，雖然規(guī)范中沒有提及，但卻是澆筑過程中支撐體系受到的最大的水平力。模板支架的坍塌，不是無緣無故的，一定是在外力的作用發(fā)生了某種破壞，支架設(shè)計(jì)中未考慮泵送管產(chǎn)生的水平力，但它也許就是坍塌的主要誘因之一。雖然由于計(jì)算目的的不同，支架荷載效應(yīng)組合有變化，但從支架對外荷載的抵抗來講，可分為二部分，一部分是豎向荷載，計(jì)算中是由立桿承受的，另一部分是水平荷載，通過模板傳遞到了支撐體系的桿頂。2、 普通模板鋼管支撐體系中常見的荷載傳力途徑2.1豎向荷載由橫桿通過節(jié)點(diǎn)扣件傳遞給立桿2.2水平荷載由節(jié)點(diǎn)扣件承受由立桿與橫桿組成的框體為四邊形，在平面外力作用有向平行四邊形變化的

4、趨勢，由于節(jié)點(diǎn)扣件的限制，保持原有形狀，但節(jié)點(diǎn)扣件由此受到扭力作用。3、鋼管立桿的承載能力由于前述泵送管傳遞的額外水平力，立桿承載能力均應(yīng)按根據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JGJ162-2008）中室外露天支模組合風(fēng)荷載時(shí)的公式計(jì)算，將水平力替代風(fēng)荷載代入。即使室內(nèi)施工也不建議按軸心受壓公式計(jì)算鋼管立桿承載力。如下摘錄規(guī)范組合水平力的相關(guān)計(jì)算公式：4、鋼管扣件的承載能力根據(jù)鋼管腳手架扣件（GB15831-2006）對扣件的性能要求如下表：性能名稱扣件型式性能要求抗滑直角P=7.0KN時(shí)，17.00mm；P=10.0KN時(shí)，20.50mm旋轉(zhuǎn)P=7.0KN時(shí)，17.00mm；P=10.0KN時(shí)，2

5、0.50mm抗破壞直角P=25.0KN時(shí)，各部位不應(yīng)破壞旋轉(zhuǎn)P=17.0KN時(shí)，各部位不應(yīng)破壞扭轉(zhuǎn)剛度直角扭力矩為900N·m時(shí)，f70.0mm抗拉對接P=4.0KN時(shí)，2.00mm抗壓底座P=50.0KN時(shí)，各部位不應(yīng)破壞3.1傳遞豎向荷載時(shí)節(jié)點(diǎn)扣件應(yīng)有的承載能力分析如果僅從歐拉公式考慮，在常用橫距，常用步距的情況下，單根立桿可承受的豎向荷載在數(shù)噸以上，遠(yuǎn)超過施工中能遇到的荷載組合，為什么卻在遠(yuǎn)小于施工荷載的情況下出了問題呢？只能是節(jié)點(diǎn)發(fā)生了破壞。在豎向荷載的傳遞中，橫桿承受的力通過節(jié)點(diǎn)扣件傳遞給豎桿，這種傳力的可靠性是由節(jié)點(diǎn)扣件所能提供的抗滑力決定的，但從表中可以看出直角扣件的抗

6、滑能力只有7KN，而且還是在理想狀態(tài)下，且不說當(dāng)今建筑材料市場中合格的扣件幾乎難以找到，另一方面在混凝土的澆筑過程中，從砼拌合物中滲出的水浸潤著扣件，使其抗滑力大打折扣。施工中常用雙扣件做保險(xiǎn)扣，但往往其擰緊力不能保證，上下二個(gè)扣件之間有間隙，而不能共同受力。高架模板體系由橫桿傳遞的力往往在數(shù)噸以上，遠(yuǎn)超過扣件所能承受的抗滑力，通過節(jié)點(diǎn)扣件傳力是不可能的。在成千上萬個(gè)扣件，有一個(gè)扣件出了問題，與之相連的立桿壓桿計(jì)算長度增加一倍，承載能力立即減小為原來的四分之一，立桿受力陡增，可能馬上就會(huì)退出承力體系，相鄰桿件又不能負(fù)擔(dān)由此而來的額外荷載，隨之破壞，就產(chǎn)生了災(zāi)難性的多米諾反應(yīng)了。所以必須采用立桿

7、直接承力的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。3.2傳遞水平荷載時(shí)節(jié)點(diǎn)扣件應(yīng)有的承載能力分析在無剪刀撐的情況下，水平力由連接扣件承擔(dān)。在反復(fù)水平力的作用下，節(jié)點(diǎn)扣件破壞是有可能的，進(jìn)而導(dǎo)致整體破壞。規(guī)范計(jì)算中并未考慮采用節(jié)點(diǎn)扣件去承受水平力，但在不采用剪刀撐的情況下，水平荷載確是由節(jié)點(diǎn)扣件承擔(dān)的。規(guī)范中在未考慮其它水平力的情況下，是將風(fēng)荷載組合考慮由立桿承受的，但由于構(gòu)造措施的限制，風(fēng)荷載實(shí)際上未作用到立桿上。這種情況只有在立桿固結(jié)于支承面內(nèi)才有可能。就像廠房的抗風(fēng)柱一樣，由于基礎(chǔ)的嵌固作用，才在柱底產(chǎn)生了抵抗彎矩。鋼管支架體系的立桿全部是自由支承于支承面的，在外力的作用下，各桿段其實(shí)就是二力桿，不會(huì)產(chǎn)生彎矩。所以規(guī)范

8、中考慮水平力對立桿承載力的影響是欠妥的。實(shí)際施工中常用的做法是加剪刀撐，一般情況下模板支撐通常采用滿堂架，如果全面設(shè)置剪刀撐，施工繁復(fù)，往往起不到應(yīng)有的作用，而且剪刀撐過長，斷點(diǎn)及與其它桿件的連接點(diǎn)往往存在缺陷，在加設(shè)剪刀撐的過程中同時(shí)增加了薄弱點(diǎn)。所以全面設(shè)剪刀撐并不是一個(gè)好辦法，其傳力路線曲折，漫長，最后要傳至支承面才能真正起到作用，如果剪刀撐底腳與支承面不能緊密接觸，結(jié)果還是架體承力，往往是做了大量工作，收效甚微。5、鋼管扣件支撐體系由節(jié)點(diǎn)受力向桿件受力的轉(zhuǎn)換方法5.1桿件承受豎向荷載的構(gòu)造做法 采用鋼管頂托或工具式鋼管立柱的做法，如下圖： 這兩種做法用抗彎鋼度較大的型鋼代替鋼管做的橫桿

9、，都可使豎向荷載直接作用于立桿，避免了節(jié)點(diǎn)扣件傳力。5.2桿件承受水平荷載的構(gòu)造做法如前所述，費(fèi)力去做支撐體系內(nèi)部的剪刀撐，并不能從根本上解決問題，如果能將體系依附其它結(jié)構(gòu)物上，依靠這些結(jié)構(gòu)物去承擔(dān)水平力，則可事半功倍。這就要合理安排施工順序，對高大的模板結(jié)構(gòu)，先施工柱體，再通過架頂剪刀撐將支撐體系與柱體相連，如果柱體纖細(xì)，則可采用柱間支撐事先進(jìn)行加固。6、對鋼管滿堂架支撐體系兩點(diǎn)思考6.1滿堂架支撐的可靠性通常使用的滿堂架式模板支撐，由于使用大量桿件，其傳力途徑不明確。通常的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，梁模板支撐受力遠(yuǎn)大于與相連的板模支撐，滿堂架式支撐卻沒有突出這個(gè)重點(diǎn)，將梁模板與板模支撐同等對待，導(dǎo)致處處設(shè)防，缺陷點(diǎn)卻大量存在，一處破壞，會(huì)殃及整體安全。高大模板支撐的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)支撐的時(shí)候改變滿堂受力的方式，通過小型桁架或高強(qiáng)度型鋼支撐板模，重點(diǎn)