考虑与结构共同作用的模板支撑立杆施工阶段分析

摘要

随着经济的不断发展,城市发展越来越快,建筑施工技术不断创新,建筑的施工周期也越来越短,施工周期一般达到5天或7天一层。由于施工速度的加快和混凝土材料的时变特性,模板支撑体系的设计和搭设变得也越来越受重视。因为混凝土材料早期强度低,当受到较大的力作用时会产生裂缝甚至垮塌,造成安全事故。因此对于模板支撑体系的受力研究具有特别重要的意义。
　　现在建筑施工中多用到多层模板支撑系统,最常见的就是三抬一模板支撑体系。越来越多的研究发现,模板支撑体系不是一个单独的系统,而是和结构共同作用的支撑系统。与结构共同作用的模板支撑作为整个大支撑体系的一部分,参与时变结构的应力重分布过程。新浇混凝土没有任何强度,只能作为荷载施工于模板支撑体系之上,此时模板支撑体系中其他混凝土结构的龄期低承载能力弱,便有可能导致下层模板支撑立杆受力较大,对整个模板支撑体系的安全形成威胁。
　　本文针对施工期混凝土材料的时变特性,对与结构共同作用的模板支撑架立杆利用MIDAS Gen有限元软件进行了施工阶段分析。根据建筑底层是否在模板搭设之初便搭设了支撑,将对模板支撑立杆的分析分为底层开始无支撑的完全卸载模型和底层有支撑的完全不卸载模型。并针对施工周期的变化、梁柱截面尺寸的变化、梁跨度的变化进行了420个模型的分析,得到了支撑架立杆施工期间的轴力变化规律。
　　根据对计算模型分析结果数据的总结和分析,发现施工周期在5天、7天和10天间变化时,施工周期越长,模板支撑架立杆间轴力越均匀,但施工周期对模板支撑架立杆的最大轴力的影响并不明显。随着梁柱截面的增加,由于柱的竖向变形减小,梁的竖向挠度减小,模板支撑架立杆的竖向应变减小,受到的最大轴力减小。梁跨度增加,由于力向柱传递的路径增加,在整个支撑体系发生应力重分布时中部立杆受到的荷载增加,通过到420个模型中所有立杆受力的观察,发现梁下中部1/2跨度范围内立杆都比按脚手架规范计算立杆轴力大。并发现在一定的跨高比范围内,模型计算的模板支撑立杆的最大轴力与按脚手架规范计算的轴力比值基本固定。并依据模型的分析结果对今后模板支撑的设计和搭设提出建议。