大型混凝土施工模板结构体系控制技术研究

摘要

混凝土结构是目前建筑结构的最主要形式，模板工程在建造这些结构构件时有着不可替代的作用。在土建工程中，模板工程成本占到总成本近三分之一；模板坍塌造成的伤亡事故在建筑施工事故中也占很大份额。近年来，大跨度、高净空混凝土结构大量出现，模板及其支架的施工难度越来越大，成本及安全问题也受到越来越多的重视。 在国内所使用的模板支架中，由钢扣件和钢管组成的模板支架由于构造简单、通用性强、使用成本相对较低、安全性较好等原因得到广泛应用，但与此相关的混凝土模板支架坍塌事故也时有发生，这已成为困扰目前建筑业的一大难题。一般认为，造成模板支架坍塌事故的原因有两个方面：技术方面和管理方面。在技术方面主要表现为规范不完善；而在管理方面则主要是程序上的混乱和方法上的欠缺。虽然相关的施工质量验收规范对模板支架的验收有一些原则性的规定，但并不具体，现场操作不定性很大；钢管模板支架在国内已使用了很多年，但直到2001年国家才颁布与之相关的安全技术规范——《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》；在这本规范中模板支架还只是处于边沿地位，而且一些关键的规定还是照搬国外的。由于国内外模板支架在构造上的差异，很多研究者已指出这种照搬是不安全的。所有这些问题都急需解决。 本文以前人对扣件式钢管脚手架及模板支架的研究为基础，通过大量的计算分析、现场调研等完成了下列工作：1、通过对模板支架及脚手架现有计算模型的分析研究，提出了用于扣件式钢管模板支架的计算模型——理想刚架模型立杆计算长度修正系数法。利用扣件式钢管脚手架整架试验资料，通过三维有限元模拟计算分析，确定了刚架模型立杆计算长度修正系数的数值；发现该系数确实独立于架体构造及约束条件。利用该方法对脚手架规范(JGJ130-2001)中由整架试验数据整理给出的不同构造及约束条件下脚手架的设计计算表格(表5.3.3)进行模拟计算，结论与规范完全相同，证明本方法是可行的。 2、用该方法进行模板支架的计算分析，完成了下列工作：①构造条件如立杆步距、立杆纵横间距、水平向剪刀撑、竖直向剪刀撑、扫地杆、立杆伸出顶层水平杆长度等对模板支架稳定承载力的影响。 ②分析了规范规定的模板支架计算方法，认为在一些条件下规范的规定可能是不安全的，给出了模板支架按照脚手架方法计算时的立杆计算长度系数及不同立杆伸出长度下的计算长度系数。 3、对目前施工现场的扣件式钢管模板支架构造、设计计算及管理情况进行了调研，根据绝大部分工程的实际构造状况及施工管理水平，提出了目前实际施工状态下的模板支架计算方法，并给出了常见结构荷载及支架高度下的立杆间距表，可供实际工程参考； 4、分析总结了近几年国内典型的模板坍塌事故，提出了预防模板坍塌事故发生的构造要求及管理程序； 5、分析了影响模板支架安全的因素，建立了模板支架安全检查及评价标准； 6、鉴于模板工程成本在混凝土结构施工中所占的比例，本文完成了下列工作：①用模糊聚类分析提出了一种可用于工程成本或资源需要量预测的模型； ②将模糊数学中区间数的概念引入成本计划编制；探讨了成本计划的编制及优化方法，使得成本计划更科学实用； ③探讨了资源供给受限且随时间变化条件下多项目施工时的资源调配方法； ④在考虑资源变动所消耗成本的条件下，探讨了多资源网络计划资源均衡优化的方法。

目录

文摘

英文文摘

声明及关于论文使用授权的说明

1问题的提出

1.1引言

1.2混凝土施工模板结构体系设计与计算技术的研究现状

1.3混凝土施工模板结构体系管理技术的研究现状

1.4本文拟研究的主要问题

2混凝土结构施工模板体系力学计算基础

2.1模板结构体系稳定理论基础

2.2扣件式钢管模板支架的稳定计算方法

2.3模板结构体系有限元分析基础

2.4用ANSYS软件进行模板支架的稳定性分析

3混凝土结构施工模板支架的设计计算研究

3.1模板支架的计算模型研究

3.2理想刚架模型立杆计算长度修正系数法

3.3理想刚架模型立杆计算长度修正系数法的合理性分析

3.4模板支架立杆计算长度分析

3.5立杆伸出顶层水平杆长度对模板支架立杆计算长度的影响

3.6构造因素对模板支架稳定承载力的影响

4施工状态下模板结构体系的构造研究

4.1混凝土模板结构体系施工情况

4.2混凝土模板结构体系的荷载计算

4.3施工现场实际构造条件下模板支架立杆安全间距分析

4.4施工状态下的几个问题的探讨

5混凝土施工模板结构体系安全管理研究

5.1模板工程施工安全法律规定

5.2模板结构体系坍塌事故分析

5.3模板支架施工安全验收及评价标准

5.4模板支架施工安全状态综合评价

5.5模板工程施工安全管理

6混凝土结构模板工程施工资源与成本管理研究

6.1模板工程施工资源与成本管理概述

6.2模板工程施工成本与资源消耗预测

6.3模板工程施工成本计划编制

6.4多项目施工且供给随时间变化时的资源调配问题

6.5考虑资源变动费用时的多资源网络计划均衡优化方法

7混凝土模板结构体系施工控制实例

7.1工程简介

7.2模板工程施工方案

7.3模板工程设计计算

7.4模板工程安全与质量管理

7.5模板工程成本与主要资源需要量计算

8结论与展望

致 谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文与参与的科研项目