1、高架模板鋼管支撐體系中節點受力與桿件受力的構造轉變方法【摘要】本文認為高架模板鋼管支撐體系倒塌的原因在于構造措施錯誤導致在計算模型中僅起連接作用的節點扣件承擔了本應由桿件承擔的荷載，節點扣件率先破壞引起桿件失穩，造成坍塌；提出了必須采取使桿件而不是使節點扣件抵抗豎向、水平荷載的構造措施才是保證高架模板鋼管支撐體系安全的關鍵。【關鍵詞】節點受力 桿件受力 傳力途徑 轉變措施引言：普通模板鋼管支撐體系中豎向荷載的傳遞由橫桿通過節點扣件傳遞給立桿，水平荷載則是由橫桿與立桿組成的框體的四角節點扣件來承擔的。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，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建筑施工模板安全技術規范（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準值G1K； 新澆筑砼自重標準值G2K； 鋼筋自重標準值G3K； 新澆筑砼側壓力G4K；活荷載：施工人員及設備荷載標準值Q1K；振搗砼時產生的荷載Q2K；傾倒砼時對垂直面模板產生的水平荷載Q3K；風荷載K實際施工中由于預拌砼的廣泛應用，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、中移動使支撐體系往往承受較大的水平力，雖然規范中沒有提及，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生了某種破壞，支架設計中未考慮泵送管產生的水平力，但它也許就是坍塌的主要誘因之一。雖然由于計算目的的不同，支架荷載效應組合有變化，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點扣件傳遞給立桿2.2水平荷載由節點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，由于節點扣件的限制，保持原有形狀，但節點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，立桿承載能力均應按根據建筑施工模板安全技術規范（JGJ162-2008）中室外露天支模組合風荷載時的公式計算，將水平力替代風荷載代入。即使室內施工也不建議按軸心受壓公式計算鋼管立桿承載力。如下摘錄規范組合水平力的相關計算公式：4、鋼管扣件的承載能力根據鋼管腳手架扣件（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，17.00mm；P=10.0KN時，20.50mm旋轉P=7.0KN時，17.00mm；P=10.0KN時，2

5、0.50mm抗破壞直角P=25.0KN時，各部位不應破壞旋轉P=17.0KN時，各部位不應破壞扭轉剛度直角扭力矩為900N·m時，f70.0mm抗拉對接P=4.0KN時，2.00mm抗壓底座P=50.0KN時，各部位不應破壞3.1傳遞豎向荷載時節點扣件應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噸以上，遠超過施工中能遇到的荷載組合，為什么卻在遠小于施工荷載的情況下出了問題呢？只能是節點發生了破壞。在豎向荷載的傳遞中，橫桿承受的力通過節點扣件傳遞給豎桿，這種傳力的可靠性是由節點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下，且不說當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扣，但往往其擰緊力不能保證，上下二個扣件之間有間隙，而不能共同受力。高架模板體系由橫桿傳遞的力往往在數噸以上，遠超過扣件所能承受的抗滑力，通過節點扣件傳力是不可能的。在成千上萬個扣件，有一個扣件出了問題，與之相連的立桿壓桿計算長度增加一倍，承載能力立即減小為原來的四分之一，立桿受力陡增，可能馬上就會退出承力體系，相鄰桿件又不能負擔由此而來的額外荷載，隨之破壞，就產生了災難性的多米諾反應了。所以必須采用立桿

7、直接承力的節點構造。3.2傳遞水平荷載時節點扣件應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。在反復水平力的作用下，節點扣件破壞是有可能的，進而導致整體破壞。規范計算中并未考慮采用節點扣件去承受水平力，但在不采用剪刀撐的情況下，水平荷載確是由節點扣件承擔的。規范中在未考慮其它水平力的情況下，是將風荷載組合考慮由立桿承受的，但由于構造措施的限制，風荷載實際上未作用到立桿上。這種情況只有在立桿固結于支承面內才有可能。就像廠房的抗風柱一樣，由于基礎的嵌固作用，才在柱底產生了抵抗彎矩。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，各桿段其實就是二力桿，不會產生彎矩。所以規范

8、中考慮水平力對立桿承載力的影響是欠妥的。實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，如果全面設置剪刀撐，施工繁復，往往起不到應有的作用，而且剪刀撐過長，斷點及與其它桿件的連接點往往存在缺陷，在加設剪刀撐的過程中同時增加了薄弱點。所以全面設剪刀撐并不是一個好辦法，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點受力向桿件受力的轉換方法5.1桿件承受豎向荷載的構造做法 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，避免了節點扣件傳力。5.2桿件承受水平荷載的構造做法如前所述，費力去做支撐體系內部的剪刀撐，并不能從根本上解決問題，如果能將體系依附其它結構物上，依靠這些結構物去承擔水平力，則可事半功倍。這就要合理安排施工順序，對高大的模板結構，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，則可采用柱間支撐事先進行加固。6、對鋼管滿堂架支撐體系兩點思考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。通常的現澆結構，梁模板支撐受力遠大于與相連的板模支撐，滿堂架式支撐卻沒有突出這個重點，將梁模板與板模支撐同等對待，導致處處設防，缺陷點卻大量存在，一處破壞，會殃及整體安全。高大模板支撐的關鍵是設計支撐的時候改變滿堂受力的方式，通過小型桁架或高強度型鋼支撐板模，重點