高支模板及支架体系的研究内容及状况探究

叶剑标，余晓云

（亳州职业技术学院，安徽亳州236800）

1 研究背景及意义

模板结构系统被称为主体结构施工过程当中必要的临时受力结构与传力结构构件，我国常用的支撑结构系统是扣件式钢管模板构造支架系统。然而，国内外在施工过程当中往往发生意想不到的安全事故，原因是人们对扣件式钢管模板高支架系统钻研的理论依据短缺和其原材本身性能的短缺，导致发生安全事故。

我国大都使用的扣件式钢管模板构造支架系统，计划这里重点钻研扣件式模板构造支架系统的分析计算和施工控制技术[2]。我国虽然习惯使用扣件式模板支架系统，但是在设计上却没有达到具体化和规范化，仅仅在理论上的分析研究是不能给施工人员在施工过程中提供较好的参考标准。导致模板支架体系坍塌的重要原因也包括不可靠的设计的成分。想要在工程保持安全就要降低各类工具脚手架与模板支架系统的坍塌事故的发生频率，同时对模板支架体系进行合适的分析计算，恰当的施工管理就是当务之急。

2 国内外研究现状

模板支架系统的设计关系着安全事故的发生频率大小。模板支撑坍塌会给社会带来较大的经济利益消亡，还会极大程度造成人员伤亡。因而，国内外都侧重对模板构造支架系统的钻研。国内外关于扣件钢管模板结构支架系统的钻研主要分析以如下六个方面：第一方面是模板构造承载力分析；第二方面是模板及支架荷载作用研究；第三方面是如何建立模板支架构造系统计算构造简化模型；第四方面是模板结构支架系统施工期间坍塌等安全事故原因分析、第五方面模板结构及支架系统是施工期间正常的安全管理技术；第六是模板及支架系统空间稳定性是否失效分析。

2.1 国内研究情况

①专家赵挺生以施工时瞬变构造系统中的钢筋混凝土构件初期状态是建筑构造设计成果的早期状态为基础，初次提出了模板支架结构系统设计与钢筋混凝土构件初期状态验算相结合的短暂的模板构造支架系统施工瞬变状态设计分析原则。

②张传敏专家提出模板承受的堆积集中荷载是首先是施工人员和砼等材料堆积活荷载，并根据在正常利用过程砼结构承受的活荷载设计值的选取，给出了钢筋砼构件浇筑过程堆积可变荷载标设计值选取的方法。

③钟文乐、刘雁等根据混凝土浇筑过程当中模板构造支架系统所承担的总荷载进行了当场丈量分析研究为根本，经过系统研究结果如下：即施工过程当中的施工楼层荷载，并不是由建筑构造系统之间的模板构造支撑系统全数承担，而是跟着施工的进度模板构造支撑系统所承担的荷载跟着模板上部梁柱构件混凝土强度的提升而逐步减小。

④张永安指出在无需考虑水平风荷载作用的情况下，将高支模钢支架系统的空间稳定性简单的简化为单根立杆稳定性分析，采取分析单根构件稳定性研究整个支架系统的空间稳定性。并且指出将整个构件体系稳定系数依据模板结构高支架系统倒塌后导致的危害程度将其分为结构体系三类，即很重要结构的稳定系数为1.1；重要结构稳定系数为1.0；非重要的稳定系数为0.9。

⑤浙大研究生硕士毕业的章雪峰在其硕论中通过实地测量总结模板结构支架系统中的水平剪刀撑、斜撑，垂直剪刀撑等对钢管支撑的空间稳定性起到非常重要作用，他通过软件对不同混凝土浇筑方式下的模板构造支架系统的稳定性进行分析，结论指出如果浇筑砼采用两侧对称四周平衡施工的方法，将有力减少水平荷载的不利作用，从而有效提高模板构造支架架体的空间稳定性。

⑥余宗明高工从几何组成的分析入手，用“铰接”理论对模板支架系统进行了详细分析，不考虑超静定结构的多余杆件对模板支架系统的约束作用，将模板支架系统当做静定结构来计算，指出了钢管高支模支架系统铰接的分析方法。为了能够有针对性地提出模板支撑的计算方法，杜荣军高工依据《模板支撑构造的设计法规和计算方法》中的相关分析，分别从设计方法和设计要求方面入手，对实践的计算表达方式的规定和计算水平风荷载方法的界定等几个方面进行了系统归纳，最终编写《高支模板承重安全技术规范的统一规则》。

2.2 国外研究情况

Wang和Hasipriono等专家依据对国际30年中发生的100起模板倒塌倾覆事故原因分析研究发现75%的模板倒塌倾覆是发生在浇筑混凝土过程中，并将模板支撑系统倒塌倾覆的起因分为内在原因和外在原因，内在原因是指能导致模板支撑体系倒塌倾覆事故的理论设计计算和施工过程材料瑕疵的存在，外在原因是指能引发模板构造体系倒塌颠覆现象的外部因素。Y.L.Huang，T.Yen,，W.F.Chen等专家在研究框架和剪力墙钢筋混凝土结构施工过程模板结构支架系统理论设计计算时，从荷载作用和结构抗力两方面加以研究讨论，通过对20多个施工企业项目进行调查分析研究，讨论提出了不同的钢筋混凝土浇筑方法对模板结构支架系统的作用结果影响不同[3]。

模板支架系统的计算模型有很多种，参考国外的研究计算方法，主要将其归纳为以下几种模型。准确分析模型是国际最常见的模型之一，是由瑞典人提出的。这种计算模型是将模板支架立杆假设为位于钢筋混凝土水平楼板之间的均质弹性支撑层，同时模板支架和混凝土板也是共同工作的不能单独讨论的。将支架和楼板所能负担的平均荷载用载荷比率表示出来。有一种专门适用于板柱建筑结构的简化分析模型，这是由简化分析模型Grunday和Kabaila提出的。N.J.Gardner和R.K.Agarwal两位专家通过对现场杆系内力测试对理论计算简化模型系数进行了较大的修正[4]。也就是他们在1974年对两幢板柱结构的支撑内力做的测试，结果令他们比较满意，但是这个测试还不是最完善的，在此之后，西拉和W.F.Chen两人也对此进行了研究，他们在对“主体与支撑互相作用构造体系”进行计算和研究的时候，使用的是二维有限元和三维有限元的方法。三维有限元的方法研究结果显示，施工荷载的分配与支架系统的支架钢管有非常大的联系，其他因素的影响则相对较小。Seivarors和Halvorsen两位专家依据实际EI把模板支架简化为钢筋混凝土柱，运用了完全等效框架结构体系的方法来分析高层钢筋砼模板结构及支架系统承担的外部和自身荷载。

3 结论

介绍了扣件式钢管高支模板支架研究的背景和意义，简要总结了国内外学者对于模板工程技术及高支模板支架体系的研究现状，较为系统化、规范化地总结了模板工程设计计算理论，为今后的高支模板受力分析提供了可靠的、系统的理论和实践依据。