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1、多层模板支撑体系受力实测及有限元分析(精)模板支撑体系验收规范模板支撑体系方案模板支撑体系验收规范模板支撑体系方案多层模板支撑体系受力实测及有限元分析林璋璋1， 2张奕3杨俊杰2（ 1 浙江省交通规划设计研究院，杭州310006 ； 2. 浙江工业大学，杭州 310013 ）310014 ；3. 浙江省铁路投资集团有限公司，杭州 摘要： 多层模板支撑体系配置 不 合 理 、 拆除不当将造成支撑倒塌事故及施工阶段楼板开裂现象的发生， 结合现场检测， 运用有限元分析方 法 建 立 混 凝 土 多 层 模 板 支 撑 体 系 整 体 三 维 模 型 ， 明确支撑体系拆除时 间及架设方式对楼板结构承载
2、力的 影 响； 提 出 不 同 结 构 形 式 下 多 层 模 板 支 撑 体 系 的 相 关 技 术 要 点 。 为 控 制 模板支撑体系安全 、 快速 、 高效运转提供科学依据， 为建筑工程的安全施工提供有利的借鉴 。 关键词： 多层模板支撑体系； 现场检测； ANSYSANALYSIS OF MULTISTORY FORMWORK SUPPORTING SYSTEM BY DETECTION AND FEM2 Lin Zhangzhang 1 ，Zhang Yi2Yang Junjie 3（ 1 Zhejiang Provincial Institute of Communication
3、s Planning ，Design Research ，Hangzhou 310006 ，China ； 2 Zhejiang University of Technology ，Hangzhou 310014 ，China ； 3 Zhejiang Provincial Railway Investment Group Co Ltd ，Hangzhou 310013 ，China ） Abstract ： Collapses of supporting systems and cracking of the supported floors often happen during the
4、period of construction because of unsuitable configuration and incorrect removal of supporting system Combined with field detection ，three-dimension model of multistory formwork support system was built by FEM ，the model could reveal the effects of the removal time and building style of supporting s
5、ystem on the bearing capacity of structure ，and propose the corresponding technique key points with different structural styles The study provided the scientific guides for controlling the safety ，high-speed cycling of supports system and the reference to safety of construction Keywords ： multi-stor
6、ey formwork supports system ； field detection ； ANSYS随着城市建设 的 快 速 与 多 向 化 发 展， 交通市政 建设中的各种大跨 度 连 续 桥 、 城市高架桥的混凝土 墩台及箱梁 、 公共建筑中的超高层 、 大跨度结构频繁 出现 。 目前， 我国大 部 分 工 程 采 用 扣 件 式 钢 管 支 撑 体系， 施工阶段新浇注的混凝土重量及施工荷载， 由 模板支撑和处于养 护 期 的 混 凝 土 梁 、 柱及板所组成 的临时承载系统承担 。 这个承载体系是一个时空变 其材料性 能 、 结 构 体 系 的 形 式 和 受 力 状 态， 化体系
7、， 都随时空而变化： 钢 筋 混 凝 土 现 浇 结 构 是 由 处 于 不 同龄期的混凝土组成， 随着龄期的增长， 整个结构的 抗力和内力均会发生改变； 其次， 模板支撑架与钢筋 混凝土结构之间存 在 着 空 间 上 的 对 应 关 系， 构成了 模板支撑体系与主体结构之间共同作用的系统 。 目前， 规范中的 扣 件 式 模 板 支 撑 结 构 计 算 方 式 采用的单立杆 模 型1 4的受力特征， 对结构 安 全 性 造 成 影 响 。 运 用 ANSYS 有限元软件建立多 层 模 板 支 撑 体 系 整 体 三 维 模 型， 是目前对支撑架整体结构缺乏试验研究下可以采用 的一种较好的手段
8、5 7。 为了验证该三维模型的可靠性， 特通过现场检 测 试 验 数 据 作 为 选 取 有 限 元 模 型及参数的依据 。 1 检测概况 所检测的工程 为 规 模 较 大 的 商 住 楼 工 程， 其中 18 层， 检测的第 25 幢 楼 总 高 55. 3 m ， 地 下 室 1 层， 层高 4. 2 m ， 地面设架 空 层 1 层， 层 高 4. 17 m ， 标准 层层高 3. 0 m ， 上 部 采 用 框 架 剪 力 墙 结 构。 从 结 构， 忽略了对支撑架和主体结1979 年出生， 第一作者： 林璋璋， 女， 硕士研究生， 工程师 。 电子信箱： linzhangzhang9
9、9 163 com 收稿日期： 2012 08 02也无法找出不利位 构共同承担施工荷 载 的 真 实 性， 置加以重视， 其设计 模 型 无 法 可 靠 地 反 映 实 际 结 构 94 Industrial Construction Vol. 43 ， No. 2 ， 2013工业建筑2013 年第 43 卷第 2 期图上分析， 中间套的跨度和无梁支承面积较大， 拟选 定作为测试位置（ 图 1 ） 。 钢筋计； 荷载传感器 图2 Fig 2 注： LL 为框架剪力墙结构的连梁， AZ 为框架剪力墙结构的暗柱 。 图1 Fig. 1 测试开间示意 钢筋计及荷载传感器布置 Layout of
10、steel and load sensors采用与其他支撑杆 相 同 的 钢 管， 在每个测试杆下设 1 个荷载传感器测出立杆所受的 轴 力 。 各 层 的 钢 筋 计及荷载传感器的布设位置如图 2 所示 。 2 2. 1 多层模板支撑体系有限元模型的建立 多层模板支撑体系模型建立的流程 1 ） 模型 建 立 。 建 立 多 层 模 板 支 撑 体 系 的 空 间 Solid 模型（ 图 3 ） ， 选 择 Pipe 16 单 元 模 拟 钢 管 支 撑， 65 单元模 拟 钢 筋 混 凝 土 结 构 。 图 中 底 层 板 混 凝 土 为 18 d 龄期， 中间层为 10 d 龄 期， 上层
11、为混凝土浇 后 2 d 龄期 。 钢 筋 采 用 整 体 式 配 筋， 混凝土的应力8 10 。 应变关系采用 Rush 建议的关系式Diagram of the floor in the detection spot1. 1支撑搭接方式 梁下支架立杆沿梁纵向间距为 1 000 mm ， 横向间距离为 1 500 mm 。 楼 板 支 架 间 距 为 1 500 mm 1 500 mm ， 钢管立杆与水 平 拉 杆 之 间 采 用 扣 件 相 连 接； 水平拉杆设在 立 杆 的 中 部， 纵 横 双 向 设 置， 也采 用扣件与立杆相连； 在立杆的下部， 靠近地面处设纵 横向的扫地杆 。 另外
12、， 作为梁底模的支撑体， 在梁底 位置有一道水平 杆 。 在 立 杆 上 还 设 置 剪 刀 撑， 间距 6 000 mm ， 且每道支撑有 4 根以上立杆相连 。 1. 2 测试方法的选择 钢筋混凝土板的测试采用小直径振弦式传感器 测定钢筋的应变 。 扣件式钢管支架轴力的测试采用 荷载传感器测定 。 1. 3 测点布置及数据采集 1 ） 楼板 测 点 布 置 。 板 跨 中 区 域 按 短 边 方 向 布 置测点， 每层短边方向布置 2 个测线， 每个有 3 个钢 筋计， 其中一条测线对准支撑布置位置， 另一条测线 位于两排钢管之间； 测 试 元 件 与 楼 板 钢 筋 一 起 浇 入 混凝
13、土中， 对应地在 楼 板 表 面 布 置 机 械 式 应 变 测 试 点 。 在板跨中测试 区 对 应 的 板 边 设 板 边 测 试 区， 每 个测试区内在同方 向 设 3 个 钢 筋 计 测 试 点， 同样设 钢筋头作机械应 变 测 试 点 。 每 层 共 12 个 钢 筋 计 和 12 个应变测点， 钢筋计的布设如图 2 所示 。 2 ） 管支 架 立 杆 测 点 布 置 。 在 楼 板 测 试 区 域 内 选择支撑立杆进行 观 测； 其 中 跨 中 测 区 内 4 个 测 试 杆， 在板边测区每 个 方 向 内 设 2 个 测 试 杆 。 测 试 杆 林璋璋， 多层模板支撑体系受力实测
14、及有限元分析 等图3 Fig 3多层模板支撑体系数值模型Numerical model of multi-storey formwork supports system2 ） 划分网格 。 为方 便 板 与 支 撑 的 耦 合， 板采用 95Mapped 划分而 梁 柱 则 用 Free 划 分， 板与支撑之间 用 Couple 耦合 。 3 ） 施加约束及荷载 。 底层柱端采用 x 、 y、 z 方向 两侧板端由 x 方向的位 的位移以及转角模 拟 固 接， 移及转角或者 y 方向的位移及转角模拟连续板跨中 状态 。 荷载分别考虑规范规定的施工活荷载以及模2 板与支撑架自重， 取值为 1.
15、5 kN / m 左右， 而自重则由 ANSYS 自动产生 。 2. 2 多层模板支撑体系数值分析结果 1 ） 数值 建 模 与 实 测 结 果 的 对 比 。 ANSYS 计 算 结果与实测结果对 比 如 图 4 所 示， 所得的楼板中钢 筋内力值以及支撑轴力随施工进程的变化规律与实 支撑 测结果相近 。 尤其 板 钢 筋 内 力 值 符 合 的 较 好， 的轴力值有所偏差是由于支撑承受的竖向力值与支 撑钢管自身的刚度 关 系 密 切， 故实测工程中支撑的 轴力值会随钢管刚 度 的 不 同 而 有 所 变 化， 但偏差仍 在合理范围之内 。a 框剪结构； b 框架结构 图5 Fig. 5 不同结构下的支撑轴力分布规律 NThe distribution law of brace axial forces of different frame structures3 ） 不同 结 构 形 式 下 的 楼 板 内 力 分 布 规 律 。 对 于框架剪力墙结构， 剪力墙也是竖向荷载的主要传 力路径， 故支撑立杆承受的轴向力较小， 尤其是层高 较低的框剪结构， 支撑的稳定性足以保证， 那么施工 控制的重点自然就转向楼板的内力 。 框架剪力墙结 构， 由于剪力墙刚度远大于楼板本身的刚度， 致使楼 板中内力最大值一般会出现在剪力
