譚嘉輝

摘 要：本文主要是在對扣件式鋼管腳手架研究的基礎(chǔ)之上進(jìn)項(xiàng)創(chuàng)新，并借用SAP2000軟件來對相關(guān)的調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指出了構(gòu)造因素對高支模穩(wěn)定承載力的影響。其中構(gòu)造因素主要包括高支模的橫距，縱距，步距，水平加強(qiáng)層間距等等。筆者根據(jù)軟件分析的結(jié)果，對高支模的設(shè)計(jì)提出一些指導(dǎo)性的建議。

關(guān)鍵詞：構(gòu)造因素；高支模；穩(wěn)定承載力

在目前的建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是最為核心的結(jié)構(gòu)形式，在工程造價(jià)中，模板的成本占據(jù)了較大一部分。隨著城市化進(jìn)程的加快，大跨度和高凈空的結(jié)構(gòu)成為了主流趨勢。由鋼管和鋼扣件組成的模板支架在國內(nèi)得到了廣泛的青睞，因?yàn)樗嬖谥杀镜?、安全性好，結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣等多方面的優(yōu)勢。但是，在實(shí)際的操作過程中，由于規(guī)范制定的不完善，屢屢發(fā)生各種模板支架坍塌的慘劇，造成了巨大的人力物力的損失，已經(jīng)成為了目前建筑行業(yè)所面臨的的重大難題。究其原因，多數(shù)人認(rèn)為技術(shù)不規(guī)范和施工程序混亂所導(dǎo)致的。

目前，對模板支架也存在著相關(guān)規(guī)范和原則，但是這些規(guī)范與原則表現(xiàn)的并不具體，現(xiàn)場操作中的變數(shù)也較大。而且對于鋼管模板支架的相關(guān)規(guī)定也并不夠成熟，只有2001年頒布并于2011年修正的《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》，而且此項(xiàng)規(guī)定也并不成熟，比較關(guān)鍵性的規(guī)定仍然延續(xù)的是國外的規(guī)定。但是國內(nèi)與國外在鋼管模板支架上的構(gòu)造還是存在著一定的差異，所以完全的照搬過來是并不科學(xué)的。本文主要借用SAP2000軟件對相關(guān)的構(gòu)造因素的變化對高支模穩(wěn)定承載力的影響進(jìn)行了分析，并提出了一些針對性的解決意見。

1 SAP2000軟件

SAP2000軟件主要用于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析，梁柱以及支撐等構(gòu)件的模擬都是以空間桿來進(jìn)行的，剪力墻則用殼單元進(jìn)行替代，進(jìn)而就可以完成動(dòng)力反應(yīng)分析以及線性靜分析。本文章中主要是根據(jù)桿單元的實(shí)際情況來進(jìn)行模型構(gòu)件。并對求解器以及分析方法都進(jìn)行了合理的選擇。該模型的建立主要是以《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》為實(shí)踐藍(lán)本的。

1.1 基本假設(shè)

①本文中所構(gòu)建的模型是桿件結(jié)構(gòu)體系，并且是在三維空間體系中。高支模的承載力度是較大的，另假設(shè)底座與上下端是鉸接在一起的；②將地震荷載以及風(fēng)荷載忽略不計(jì)；③模板的中的豎直桿都是以軸心為重心來受壓的，并且荷載的承受力度都是均勻的，當(dāng)架體失去了穩(wěn)定之后，就需要靠軸壓來保證穩(wěn)定。

1.2 其他因素的考慮

①以《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》為依據(jù)，為了更好的摸清剪刀撐對高支模穩(wěn)定承載力的影響，將根據(jù)實(shí)際情況在高支模的周邊布置一些剪刀撐。②大量的調(diào)查表明，高支模在建造的過程中所采用的鋼管都是不一致的，而且在施工的過程中，認(rèn)為操作也不夠標(biāo)準(zhǔn)。所以，在建造的初始階段，高支模就存在了一定的缺陷。在本文中，筆者假設(shè)在高支架弱向的一端來施加水平的壓力，施加壓力的數(shù)值通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果來進(jìn)行確定，一般為極限承受力2.5%。③各個(gè)桿件之間應(yīng)用扣件來進(jìn)行連接，所以在節(jié)點(diǎn)處需要將其半剛性考慮其中。在文中，節(jié)點(diǎn)處的半剛性的數(shù)值也是通過實(shí)驗(yàn)來確定的。最后，以下的規(guī)定都必須得到滿足，其他部分的結(jié)構(gòu)則根據(jù)模型的實(shí)際需要來進(jìn)行確定。

2 模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過SAP2000模型的構(gòu)件，不難發(fā)現(xiàn)整個(gè)高支架的失穩(wěn)模態(tài)，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)的過程中不難發(fā)現(xiàn)，如果將荷載增加，那么整個(gè)高支架的剛度就會(huì)有所下降。當(dāng)荷載的限度達(dá)到了最大值時(shí)，就會(huì)破壞整個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。觀察整個(gè)失穩(wěn)的狀態(tài)并進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)，如果高支架發(fā)生破裂的現(xiàn)象，將不僅僅是一個(gè)部位的破壞，而是牽涉到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在這種情況下，高支架的架體就會(huì)出現(xiàn)大波瞽曲的現(xiàn)狀。這與目前許多學(xué)者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是相一致的。特別是在西安建筑科技大學(xué)的實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。

2.1 模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過現(xiàn)場的觀察不難發(fā)現(xiàn)，高支架模板的縱距與橫距大多是在0.6m與1.4m之間，而模板的步距在一般在1.2m與1.6m之間。當(dāng)然在《鋼管扣件水平模板的支撐系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)程》中也對模板的縱距、橫距做了一定的規(guī)定，必須要低于1.8m。如果是支撐的高度不高于20m，且高支架的上部所承載的力度為11～14kN/m2時(shí)，就要在每一個(gè)橫向與縱向的水平桿上添加一層水平的加強(qiáng)層，當(dāng)然在別的版塊中也需要做類似的規(guī)定。這是將模型的尺寸設(shè)計(jì)為5m×9m×17m，并且在頂層和底層出都要另外的設(shè)置一個(gè)水平的加強(qiáng)層。按照承載力的變化趨勢不難分析出，如果將縱距、行距以及步距的數(shù)值加大，那么高支架的承載力就會(huì)不斷的降低，這其中步距所帶來的影響程度最為深厚，而縱距所產(chǎn)生的影響則最薄弱，這一結(jié)論在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中也得到了充分的論證。分析其原因，主要是因?yàn)楦咧Ъ苣＜艿目v向剛度要大于其橫向剛度，所以，如果將橫向的剛度增加要比縱向剛度的增加對高支架承載力的影響更大，而高支架如果遭到了破壞則就是因?yàn)樨Q直桿不夠穩(wěn)定而造成的。這樣我們就能得出，豎直桿每步的有效長度就會(huì)隨著步距的增加而不斷增加，另根據(jù)歐拉公式的推算可知，桿件的高度與桿件的承載力度是成反比的，如果步距不斷的增加，那么高支架模架的穩(wěn)定程度就會(huì)大幅下降。根據(jù)以上的分析結(jié)果，在結(jié)合實(shí)際情況，筆者提出了相關(guān)的建議：①將高支架模架的整體尺寸確定一致，橫距與縱距的距離最好設(shè)置在0.7m到1.1m之間。②步距的距離最好設(shè)置在1.3～1.7m之間，這將是一個(gè)較為合理的范圍。

2.2 其他構(gòu)造因素對高支模穩(wěn)定承載力的影響探討

除了橫距、縱距和步距對高支模的穩(wěn)定承載力有一定的影響，模架的高度、縱橫長度以及剪刀撐的布置方式也會(huì)對其產(chǎn)生一定的影響。所以施工人員在進(jìn)行操作過程中還應(yīng)該注意如下幾點(diǎn)：①在體積能夠允許的范圍之內(nèi)，還需要考慮到縱橫長度對高支模穩(wěn)定承載力的影響，經(jīng)過試驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)縱長和橫長的比率為1.0時(shí)，高支架的承載力度是最大的，這樣我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，可以將整個(gè)模架的水平面設(shè)計(jì)成一個(gè)矩形，實(shí)現(xiàn)跨內(nèi)空載，這樣就能夠在一定程度上提升高支模的穩(wěn)定性，有效的預(yù)防坍塌事件的發(fā)生。②在影響高支模穩(wěn)定承載力的構(gòu)造因素中，縱向剪刀撐布置的是否合理也是至關(guān)重要的，所以在對其進(jìn)行設(shè)置時(shí)，必須要嚴(yán)格的按照相關(guān)規(guī)定來執(zhí)行和搭建。

3 結(jié) 語

在施工現(xiàn)場，導(dǎo)致腳手架出現(xiàn)坍塌的主要因素就是支撐失穩(wěn)。許多施工企業(yè)在施工前，并未對腳手架的穩(wěn)定性和剛度進(jìn)行檢查，知識(shí)憑借經(jīng)驗(yàn)來直觀的判斷。另外相關(guān)的技術(shù)負(fù)責(zé)人沒有做好技術(shù)交底工作，這樣現(xiàn)場的施工人員在進(jìn)行操作時(shí)不能規(guī)范進(jìn)行，導(dǎo)致現(xiàn)場管理比較混亂。另一方面，我國目前的高支架技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比還存在著較大的差距，所以，必須加大在這方面的科研力度，并做好建材市場的監(jiān)管，加大處罰力度，這樣雙管齊下，才能更好的保證高支架的質(zhì)量，杜絕安全隱患，減少高支架坍塌的現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而來保證整個(gè)社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]張健，蔡亮，溫兆麟，高維，程海斌，孫喜峰，何寶琛，苗建偉.構(gòu)造措施對高支模支架體系力學(xué)性能的影響[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，01：104～109.

[2]閔玉忠.超重超大深梁高支模系統(tǒng)施工過程受力分析與應(yīng)用[D].安徽建筑工業(yè)學(xué)院，2011.

[3]胡長明，車佳玲，張化振，董攀.節(jié)點(diǎn)半剛性對扣件式鋼管模板支架穩(wěn)定承載力的影響分析[J].工業(yè)建筑，2010，02：20～23.

[4]陸征然，陳志華，孫濤，劉杰，劉群.扣件式鋼管模板支架中立桿伸出頂層水平桿長度對承載力影響的研究[A].中國鋼協(xié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會(huì).鋼結(jié)構(gòu)工程研究——中國鋼協(xié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會(huì)第12屆（ASSF-2010）學(xué)術(shù)交流會(huì)暨教學(xué)研討會(huì)論文集[C].中國鋼協(xié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會(huì)：，2010：7.