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扣件式钢管模板高支撑架的安全性分析及施工
 
 
程锡明
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, 5 kN/m2, 10 kN/m2, 20 kN/m2, 50 kN/m2, 示意图如图1所示, 图中, , ; , m; 。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。
由计算结果可知，当PY<-1kN时，水平荷载沿着x轴负向作用，支撑体系的承载能力随着水平荷载值的增大而增大，出现这种情况的原因在于，沿x轴负向作用的水平荷载可以约束支撑体系的侧向变形，从而使承载能力增强;然而增大的幅度很小，。此种情况下的失稳模态图为典型的整体破坏形式，整个支撑体系在长向的中部向y轴正向发生鼓曲变形。
当PY>0kN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，，%，当PY=5kN时，%，而当PY=10kN时，，%。从失稳模态图3来看，PY=0~4kN时的破坏形式与PY<-1kN时的情况类似，区别在于前者是在长向的中部向y轴负向发生鼓曲变形;当PY>5kN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、综合分析水平荷载的影响
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