扣件式钢管高大模板支撑结构作为一种临时性的支撑结构形式,其结构体系由现场人工组拼基本构(配)件而成,因此其结构形式布置非常灵活。这种特殊的半刚性空间钢框架结构的稳定承载力由其几何参数、节点连接情况以及构造条件决定,JGJ162-2008《建筑施工模板安全技术规范》和JGJ130-2011《建筑施工扣件式钢结构管脚手架安全技术规范》对于支架的稳定性均是通过单根立杆承载能力的评价进行评定。但这一分析方法将立杆从整架模型中分离出来,仅验算单个构件的承载能力,无法体现支架整体的安全性。受现场施工技术人员水平的限制,仅单根杆件进行验算合格仍会导致整体坍塌事故的发生。多起事故调查结果表明,未设纵向剪刀撑,及上下步高处单向设置水平杆,导致了在泵送混凝土管给予初始水平冲击力下,支撑结构的抗侧刚度严重不足,出现了支架的连片倾斜倒塌。为研究扣件式钢管高大模板支撑结构的稳定承载力,须建立以结构整体承载极限状态为目标的结构分析方法。
有限元技术的发展为深入研究扣件式钢管高大模板支撑钢结构的稳定承载力提供了有力的支持。在相关扣件式钢管模板支架结构整架抗侧移试验的基础上,结合扣件式钢管高支模架结构典型受力形式,利用有限元软件进行大量的计算机数值模拟,提出了基于整体模型的扣件式钢管支撑架承载力分析方法。
钢管高大模板支撑结构广泛应用在现浇混凝土结构工程施工中,本文对扣件式钢管支模架结构承载能力的相关问题进行了分析研究,在此基础上采用计算机数值模拟的方法,着重针对轴心受压的受力模式,采用参数分析方法,对单根立杆和整架的承载能力进行了分析,主要结论如下:
1)支撑钢结构稳定承载力随扣件拧紧力矩的增加而相应增加,整架计算分析时应考虑节点的半刚性;支架承载力随步距减小而增大;支架承载能力随搭设步数的增加而减小;水平杆搭设步距一定时,支架立杆间距越小,其稳定承载力越大,但整架分析结果表明:立杆间距的变化并不能显著影响其极限稳定承载力,这一特点区别于单根立杆分析结果。
2)根据分析结论得出,在按照JGJ130-2011进行扣件式钢管支模架单根立杆承载能力验算合格的基础上,还应根据支模架的实际搭设尺寸和构造措施进行整架承载力的分析研究,最终确定扣件式钢管支模架的安全性。