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关于施工现场方面论文范文检索,与模板支撑系统设计改进相关论文答辩开场白
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【摘 要】结合国内近期发生模板支架倒塌的案例,从设计、材料和管理等方面分析事故发生原因,提出修正计算方法和改进措施.
【关 键 词】模板支架；钢结构；倒塌
1模板支撑系统倒塌事故原因分析
1.1模板支撑系统计算数学模型
目前施工现场模板系统支撑与脚手架多采用<48mm×3.5mm钢管,在设计计算时,其计算模型和简图与实际情况有较大不同.计算简图采用钢结构节点为铰接,各杆件交于一点.而实际搭设的模板支撑系统、脚手架中各杆件均用扣件连接,1个扣件只能连接2根杆件,故其所有杆件不能交于一点,这就产生偏心问题.扣件连接锁扣能力,《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》规定旋转扣件为8kN,十字扣件为6kN,一字扣件为215kN,与钢管本身强度相差较大,不相匹配.模板支撑系统、脚手架与主体的连接,规范要求刚接,而施工现场实际很难达到刚性连接的要求,因此计算结果与实际误差较大.
1.2忽略支模架斜杆作用
大多数模板倒塌事故中,并不是钢管承载能力不足,而是钢管支撑系统失稳或杆件局部失稳.而钢管支撑系统失稳是该系统侧向变形能力不足造成的.但规范中对钢管支撑系统中斜杆（剪刀撑）只提出构造上要求,未列入设计计算要求,因此模板支撑系统设计时,不对斜杆进行力学计算.对于搭设高度较高的支模架抗侧向位移的能力通常不足.
1.3忽略立杆偏心受压因素
实际施工中,模板支撑系统存在众多小偏心荷载,如图1所示.混凝土等施工荷载通过模板传递给方木,再传递给横向水平钢管,通过旋转扣件传递给1号立杆,再通过2个以上旋转扣件传递给2号立杆.在计算时一般不考虑此立杆存在偏心,实际上存在小偏心受压情况.如图2所示,若水平杆承载外力P等于20kN,水平杆竖向间距为1500mm,立杆计算长度l0等于kuh等于1.155×1.60×1500等于2772mm.长细比λ等于2772P15.8等于175,查得φ等于0.232,计算竖向荷载产生应力为：
由上可知,荷载偏心产生的应力大于荷载本身产生的垂直应力,然而在模板支撑系统设计中忽视了这一因素,这可能是导致立杆失稳而倒塌的原因之一.
1.4节点嵌固能力不足
旋转扣件连接的嵌固能力很低,钢管的长细比较大,致使支模架结构变形协调能力很低,不具备超静定结构的优点,只要某一根立杆（或水平连接）失稳,相邻立杆产生较大的偏心荷载,也会立即失稳,结果导致整个钢管支撑体系倒塌.某高层施工的转料平台采用<48mm×315mm钢管搭设井式结构,高度约28m,与建筑物主体连接尚可,由于转料平台上荷载不均,致使其中1根立杆（采用旋转扣件连接）失稳后,其他各立杆相继失稳,整个平台倒塌.
1.5立杆稳定性计算模型有待完善
从
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1.6模板支撑系统搭设中存在问题
1.6.1搭设高度较高时,立杆需接长,通常采用对接扣件连接,但目前规范和理论计算时,不考虑此连接节点存在,接整长立杆计算,搭设高度较高时,模板支模系统立杆中对接扣件连接节点较多,理论上水平横向或纵向连杆对立杆起到一个侧向支撑作用,计算时是不考虑有侧向变形,实际上,侧向位移变形不可能不存在,一旦侧向变形较大时,该节点处产生弯曲变形改变原计算力学数学模型,致使立杆钢管应力突然增大,导致整个支撑系统破坏而发生倒塌事故.
1.6.2模板支撑承重架高度较高时（如某工程净高28m,净跨24m的门厅混凝土施工）,钢管支撑系统往往缺少侧向约束,故侧向稳定条件较差,在外荷作用下,极易发生侧向倒塌事故.
2对策
2.1模板支撑系统设计改进意见
2.1.1立杆稳定性验算从本文分析可知,所有立杆均属于偏心受压状态,应按下式计算：
该文来源 http://www.sxsky.net/jingji/0605293.html
NP（φA）+MPW≤f式中,M――立杆所承受的弯矩,包括水平杆荷载偏心和风荷载等产生弯矩之和；W――钢管截面系数.
2.1.2旋转扣件的抗滑能力规范[1]第51117条规定旋转扣件抗滑设计值为8kN,从实际现场使用情况来看,旋转扣件抗滑能力一般很难达到规范要求.故模板支架设计时,旋转扣件抗滑值定为5kN比较合适.
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2.2消除立杆偏心
荷重较大的模板支架应采用双立杆和双横杆的搭设方案,如图3所示,水平横杆传给立杆的偏心荷载,由于双立杆连接成整体后得到平衡,该组合立柱可用中心受压构件进行计算.
2.3水平横杆布设
由于水平横杆对立杆会产生偏心弯矩,建议模板支架搭设时,将横杆对称相间放置,如图4所示.纵向水平杆A与B对立杆产生的偏心弯矩正好相反,通过横向水平杆C得到弯矩平衡,基本上消除水平杆A与B对立杆产生的偏心影响.相反,若纵向水平杆同一侧放置,对立杆会产生偏心弯矩叠加效应,对支模架产生倾覆力.因此,应严禁水平横杆均匀一边放置.
2.4剪刀撑计算
规范第6节对模板支架剪刀撑构造提出要求,但第5节设计计算未对剪刀撑提出具体计算方法,国内一般有关文献也未提出具体计算方案,本文对模板支架剪刀撑提出一个近似计算模型,供大家参考.设模板支架纵向有n-1跨,n根立杆,每根水平横杆承载竖向荷载p,偏心距为e,即相当于图2（b）中对立杆产生一个水平力Pa等于PePh.n根立杆产生水平力为nPa,若横向m排立杆设1道剪刀撑,则水平力总和为mnPa,设剪刀撑与楼地面的夹角为α,则剪刀撑受力为：T等于mnPaPcosα；当P等于10kN,e等于55mm,m等于4,n等于5,h等于5m,α等于60°,则：T等于414kN.
若按图1所示,e等于110mm,则T等于818kN.由于剪刀撑受力是通过扣件传递的,故剪刀撑受力T值不要超过扣件的抗滑能力,我们认为T≤5kN较妥当,通过缩小剪刀撑间距和增多剪刀撑数量达到T值小于5kN.按上式进行剪刀撑受力的估算,还需满足规范第6节有关构造要求.
当作用在水平横杆上荷载较大（如高层转换层）时,也可按上式进行剪刀撑受力估算,此时剪刀撑布置较密,剪刀撑纵向与横向均要布置,当荷载较大时,还应布设水平方向剪刀撑,以提高模板支架的抗倾覆能力.
2.5加强施工管理
2.5.1加强对模板支撑系统技术管理与安全管理.模板工程支架应先设计后施工.模板设计包括支撑系统稳定计算、支撑的楼地面强度计算、构造措施和材料种类等,并应考虑现场各种不利条件,重视斜向支撑,增加模板支撑系统的整体稳定性.模板设计不仅要有计算书,而且要对细部构造画出大样,包括材料选用、规格尺寸、接头方法、水平横杆布置间距和剪刀撑设置要求等.模板施工技术方案,须包括模板制作、安装、拆卸的安全措施,以及安全交底.
2.5.2严格按照模板设计技术方案进行操作,不准随意更改,如存在问题,必须经模板设计人员同意或经上一级技术主管批准后方可进行.使用过程中,必须及时进行检查和监视,一旦发现变形超过允许范围,必须停止使用,经检查和修复后方可重新使用.
参考文献：
[1]陆新征：倒塌分析中框架及土体的模型[J].计算机辅助工程,2006,（S1）
[2]刘奕辉：钢模板及钢管在钢筋混凝土框架结构施工中的应用[J].新型建筑材料,2005,（03）
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