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1、几何不变原理在广西模板支架标准中的应用林伊宁二二一一年十月年十月DB45/T 618-2009 DB45/T 618-2009 建筑施工模板及作业平台钢管建筑施工模板及作业平台钢管支架构造安全技术规范应用讲座支架构造安全技术规范应用讲座前言现行的模板支架计算公式f 不适用于模板支架计算。算的是立杆，破坏的却是节点，计算是徒劳的，理论上是错误的。解决模板支架安全的出路是建立几何不变体系，广西地方标准DB45/T 618-2009 建筑施工模板及作业平台钢管支架构造安全技术规范应用几何不变原理解决了这一课题。一、立杆计算公式的计算单元 f f 的计算单元是的计算单元是AGAG杆的步高杆的步高h h
2、或步高加或步高加2 2a a，即计算长，即计算长度取值为：度取值为：(1)(1)l l0 0= =h h；(2)(2)l l0 0= =h h+2+2a a。式（式（1 1）是）是JGJ162JGJ162的取值，式（的取值，式（2 2）是）是JGJ130JGJ130的取值。的取值。 11模板；模板；22封顶杆；封顶杆；33扫地杆；扫地杆；44立杆；立杆；55水平杆；水平杆；66竖直剪刀撑竖直剪刀撑 二、f中压杆的计算长度取决于其支承方式三、f中f的取值f是容许应力低碳钢管f205N/mm2， f的取值是在材料的弹性范围内， f 弹性极限。四、在支架计算中运用f，所依据的力学模型强将立杆节点变为
3、塑性铰强将立杆节点变为塑性铰（1 1） f f 弹性极限，不可能变铰；（弹性极限，不可能变铰；（2 2）几何不相容，不合理。）几何不相容，不合理。立杆节点处无水平支座反力立杆节点处无水平支座反力( (即水平杆不受力，从而可推知即水平杆不受力，从而可推知支架中无水平内力支架中无水平内力) )，立杆中无弯矩，与原平衡条件不符。，立杆中无弯矩，与原平衡条件不符。五、用连续梁力学模型分析模板支架弹性支座连续梁弹性支座连续梁 刚性支座连续梁刚性支座连续梁 六、模板支架的水平内力分析竖向偏心荷载作用下支架的水平内力竖向偏心荷载作用下支架的水平内力六、模板支架的水平内力分析水平荷载作用下支架的水平内力水平荷
4、载作用下支架的水平内力六、模板支架的水平内力分析最大水平内力在有Q并且Q很大时出现在封顶杆上，无Q或者Q不大时则出现在紧靠封顶杆下方的水平杆上。所以，支架中的最大水平内力是动态的，而且是动荷载引起的动内力，它会在封顶杆和紧靠封顶杆下方的水平杆上无规律地交替出现。全架最危险之处在封顶杆及其下层的水平杆处。七、模板支架中存在水平内力的案例水平杆受弯，受拉。水平杆受弯，受拉。危险部位在架顶位置。危险部位在架顶位置。八、结构破坏从薄弱点开始这是自然法则 阪神地震中，神户市政府办公楼(8层)的第6层薄弱，被整层错平 八、结构破坏从薄弱点开始这是自然法则这是自然法则 汶川地震中，汶川地震中，都江堰市华厦都
5、江堰市华厦广场小区一栋广场小区一栋住宅楼，底部住宅楼，底部两层薄弱，倒两层薄弱，倒塌后上部下挫，塌后上部下挫，5 5层变层变3 3层层 八、结构破坏从薄弱点开始这是自然法则 汶川县漩口镇电力局4层砖混住宅楼，楼梯间薄弱，在地震中率先破坏 八、结构破坏从薄弱点开始这是自然法则 西宁在建高架桥模板倒塌，支架节点破坏，杆件尚基本完好 八、结构破坏从薄弱点开始这是自然法则 上海某加层工程模板倒塌，支架节点破坏，杆件尚基本完好 八、结构破坏从薄弱点开始这是自然法则节点薄弱节点薄弱八、结构破坏从薄弱点开始这是自然法则节点薄弱节点薄弱八、结构破坏从薄弱点开始这是自然法则节点薄弱节点薄弱九、在水平内力下节点率
6、先破坏杆件要在节点处变成塑性铰，此处的弯曲应力已超越弹性极杆件要在节点处变成塑性铰，此处的弯曲应力已超越弹性极限，从而使得限，从而使得f f，与原式，与原式 f f 不符。力学模型与计算不符。力学模型与计算式相矛盾。式相矛盾。节点的约束力与杆件自身的抗弯能力相比小得多，节点是支节点的约束力与杆件自身的抗弯能力相比小得多，节点是支架中的薄弱点，在立杆应力达到架中的薄弱点，在立杆应力达到 f f 前节点已破坏。即节前节点已破坏。即节点的约束力不可能使得点的约束力不可能使得 f f而导致立杆出现塑性铰。而导致立杆出现塑性铰。所以，在支架破坏过程中，节点最先破坏。十、支架的破坏顺序节点最先破坏 支架解
7、体 部分杆件被压弯。杆件破坏（被压弯）是支架倒塌的结果，而不是杆件破坏（被压弯）是支架倒塌的结果，而不是原因。原因。支架倒塌是节点破坏导致支架变形引发的，不是支架倒塌是节点破坏导致支架变形引发的，不是立杆失稳引发的。立杆失稳引发的。十一、f不适用于模板支架计算 f f 算的是立杆，但最先破坏的是节点。算的是立杆，但最先破坏的是节点。 f f 用在支架计算中，力学模型是错误的，所以用在支架计算中，力学模型是错误的，所以 f f 不适用于模板支架，现行的计算是徒劳的。不适用于模板支架，现行的计算是徒劳的。十二、现行理论因果倒置是错觉引发的支架倒塌的原因是架体变形过大。在支架倒塌过程中，架上的荷重压
8、弯立杆。架体变形是原因，立杆被压弯是结果。将立杆失稳（压弯）认定为支架破坏的原因是因果倒置。此因果倒置是错觉引发的。 类似的例子有：地球绕太阳转，但古人天天看到太阳东升两落，就以为是太阳绕地球转。十三、支架解体是变形引发的钢管支架整体架顶侧移 （立面图）十三、支架解体是变形引发的钢管支架局部架顶侧移（立面图） 十三、支架解体是变形引发的钢管支架架顶扭转（平面图） 十三、支架解体是变形引发的木材叠层搭设的支架架体侧移（立面图） 11侧移方向，侧移方向，22木立杆，木立杆，33木拉条，木拉条，44木板满铺木板满铺 十四、三角形不变原理和不变单元叠加原理三角形不变单元不变单元叠加这是平面结构的几何不
9、变原理十五、不变六面单元和几何不变架体几何不变六面单元几何不变六面单元 几何不变架体几何不变架体 将三角形不变原理应用到空间结构。十六、几何不变原理在模板支架中的应用(三向剪刀撑体系的设置)平面图平面图剪刀撑间距剪刀撑间距4.5m4.5m，是因为必须要小于标准杆长，是因为必须要小于标准杆长6m6m，避免，避免剪刀撑间的杆件接头过多。剪刀撑间的杆件接头过多。十七、几何不变原理在模板支架中的应用（外连装置的设置）抱柱装置与单柱连结的抱柱与单柱连结的抱柱 与多柱连结的抱柱与多柱连结的抱柱11混凝土柱；混凝土柱；22支架的水平杆；支架的水平杆；33扣件；扣件；44抱柱箍抱柱箍十七、几何不变原理在模板支
10、架中的应用（外连装置的设置）连墙装置11墙两侧的长管墙两侧的长管( (与短管扣接与短管扣接) )；22混凝土墙；混凝土墙；33支架中的水平杆支架中的水平杆( (与长管扣接与长管扣接) )；44短管（长为墙厚加短管（长为墙厚加700 mm700 mm）；）；55预留孔预留孔6060 十七、几何不变原理在模板支架中的应用（外连装置的设置）连板装置11长管长管( (与短管扣接与短管扣接) )；22楼屋面板；楼屋面板；33支架中的水平杆支架中的水平杆( (与长管扣接与长管扣接) )；44预埋短管（长为板厚加预埋短管（长为板厚加250 mm250 mm） 十七、几何不变原理在模板支架中的应用（外连装置的
11、设置）连梁装置1 1建筑物的梁；建筑物的梁；22支架中的水平杆；支架中的水平杆；33扣件；扣件；44连梁箍连梁箍 十七、几何不变原理在模板支架中的应用（外连装置的设置）辅助装置11楼面；楼面；22抱柱装置；抱柱装置；33混凝土柱；混凝土柱；44花蓝螺栓；花蓝螺栓； 5 5用用1 13 3道水平钢丝绳拉住支道水平钢丝绳拉住支架顶部；架顶部；6 6 绕过绕过3 3条立杆条立杆十八、几何不变原理在模板支架中的应用（格构框架体系）格构柱11水平杆；水平杆；22立杆；立杆；33水平短剪刀撑；水平短剪刀撑；44之字斜撑之字斜撑 十八、几何不变原理在模板支架中的应用（格构框架体系）格构梁11水平杆；水平杆；
12、22立杆；立杆；33竖直短剪刀撑；竖直短剪刀撑；44之字斜撑之字斜撑 十八、几何不变原理在模板支架中的应用（格构框架体系）格构框架11格构柱；格构柱；22格构梁；格构梁；33竖直剪刀撑竖直剪刀撑不仅是双向框架和闭合框架，梁两侧竖直剪刀撑还相不仅是双向框架和闭合框架，梁两侧竖直剪刀撑还相当于房屋结构中的剪力墙。这是双向闭合框架剪力墙体系。当于房屋结构中的剪力墙。这是双向闭合框架剪力墙体系。 十九、危险区域的划分将存在或者可能存在水平内力的区域划为危险区域将存在或者可能存在水平内力的区域划为危险区域从封顶杆位置往下从封顶杆位置往下H HD D为危险区域：为危险区域： 当当H H 8 m8 m，H
13、HD D2 2h h； 当当8 8 mmH H 10 m10 m， H HD D 3 m 3 m； 当当10 m10 mH H 15 m15 m， H HD D 4.5 m 4.5 m； 当当15 m15 mH H 20 m20 m， H HD D6 m6 m； 当当20 m20 mH H 25 m25 m， H HD D 7.5 m 7.5 m； 当当25 m25 mH H 30 m30 m， H HD D 9 m 9 m； 当当30 m30 mH H 40 m40 m， H HD D10.5 m10.5 m； 当当4040 mmH H 6060 mm， H HD D 15 15 mm； 当
14、当H H 6060 mm， H HD D= =H H/4/4。 对倾斜模板，应将从开始倾斜处的水平面至结束倾斜处的对倾斜模板，应将从开始倾斜处的水平面至结束倾斜处的水平面之间的范围列入水平面之间的范围列入H HD D范围。范围。二十、危险区域的加强措施架顶加密水平剪刀撑架顶加密水平剪刀撑11水平剪刀撑；水平剪刀撑；22纵向竖直剪刀撑；纵向竖直剪刀撑；33横向竖直剪刀撑；横向竖直剪刀撑；44加密水平剪刀撑；加密水平剪刀撑；55扫地杆位置水平剪刀撑扫地杆位置水平剪刀撑 二十、危险区域的加强措施每步水平杆抱柱水平杆搭接11杆件；杆件；22扣件扣件 二十、危险区域的加强措施无建筑物可连处加辅助装置11
15、楼面；楼面；22抱柱装置；抱柱装置；33混凝土柱；混凝土柱；44花蓝螺栓；花蓝螺栓； 55用用1 13 3道水平钢丝绳拉住支架顶部；道水平钢丝绳拉住支架顶部；66绕过绕过3 3条立杆条立杆二十一、梁底立杆的加强措施梁底立杆受力最大，此处支架最易变形广西某大学工地模板倒塌开始的瞬间广西某大学工地模板倒塌开始的瞬间 梁底立杆倾斜梁底立杆倾斜 截面高度截面高度 1.2m1.2m的梁，梁底两排立杆应加设竖直剪刀撑。的梁，梁底两排立杆应加设竖直剪刀撑。二十二、广西标准的立杆稳定性计算遵守国家行业标准关于立杆稳定性计算的规定。遵守国家行业标准关于立杆稳定性计算的规定。立杆稳定性计算由标准起草小组完成，将结
16、果写入立杆稳定性计算由标准起草小组完成，将结果写入标准，划定一个安全范围。标准，划定一个安全范围。广西标准条规定，达到以下条件者不作立杆稳广西标准条规定，达到以下条件者不作立杆稳定性计算：定性计算：1. 1. H H40m40m，h h1.5m1.5m或或H H8m8m，h h1.6m1.6m；2. 2. N Nww20KN20KN；3. 3. l la a1.5m1.5m， l lb b1.5m1.5m； 4. 4. 广西行政区域除海岛以外的其他地区。广西行政区域除海岛以外的其他地区。免去以往既繁琐又无用的计算。免去以往既繁琐又无用的计算。二十三、5项技术措施汇总1.1.在架内设剪刀撑体系；
17、在架内设剪刀撑体系；2.2.支架与建筑物之间设外连装置；支架与建筑物之间设外连装置；3.3.危险区域危险区域H HD D范围内的加强措施：范围内的加强措施：4.4.（1 1）水平杆搭接，严禁对接；）水平杆搭接，严禁对接；5.5.（2 2）架顶加密水平剪刀撑；）架顶加密水平剪刀撑；6.6.（3 3）每步水平杆抱柱；）每步水平杆抱柱；7.7.（4 4）加辅助装置。）加辅助装置。4.4.梁高梁高1.2m1.2m，梁底，梁底2 2排立杆加设竖直剪刀撑；排立杆加设竖直剪刀撑；5.5.架高架高H H40m40m，应在架内设置格构框架体系。，应在架内设置格构框架体系。二十四、关于水平杆的接长问题11对接扣件
18、；对接扣件；22对接的水平杆对接的水平杆对接扣件是定位装置，不是传力装置，无法传递拉力和力矩。在拉力或力矩的作用下，对接扣件会松脱。在架顶并及至危险区域HD D范围内，水平杆采用搭接接长，禁止对接。二十五、检查表与验收表共有7张表供支架搭设过程中的检查，以及搭设完成后的验收使用。二十六、管理程序一般模板和一般作业平台支架管理程序一般模板和一般作业平台支架管理程序1.1.编制方案编制方案 2.2.审查方案审查方案 3.3.批准方案批准方案 4.4.技术交底技术交底 5.5.执行方案执行方案 6.6.检查监控检查监控 7.7.整架验收整架验收8.8.使用监控使用监控每道程序均出自法律法规和国家强制
19、性标准的要求，每道程序均出自法律法规和国家强制性标准的要求，必须严格贯彻执行，否则很容易造成违法而承担法律必须严格贯彻执行，否则很容易造成违法而承担法律责任。责任。二十六、管理程序高大模板和高大作业平台支架管理程序高大模板和高大作业平台支架管理程序1.1.编制方案编制方案2.2.初审方案初审方案3.3.专家论证专家论证4.4.修改方案修改方案5.5.批准方案批准方案6.6.技术交底技术交底7.7.执行方案执行方案8.8.检查监控检查监控9.9.整架验收整架验收10.10.使用监控使用监控每道程序均出自法律法规和国家强制性标准的要求，必须每道程序均出自法律法规和国家强制性标准的要求，必须严格贯彻
20、执行，否则很容易造成违法而承担法律责任。严格贯彻执行，否则很容易造成违法而承担法律责任。二十七、追问JGJ162-2008建筑施工模板安全技术规范的四大疑点四大疑点：四大疑点： 用式用式 f f计算立杆能否确保节点不破坏进而确保支架安全？计算立杆能否确保节点不破坏进而确保支架安全？ 用强制性条文规定水平杆采用对接方式接长，对接接头能否承受拉力用强制性条文规定水平杆采用对接方式接长，对接接头能否承受拉力和弯矩？和弯矩？ 支架整体不设水平剪刀撑，在不均衡的施工荷载下支架会否在水平面支架整体不设水平剪刀撑，在不均衡的施工荷载下支架会否在水平面上扭转？上扭转？ 竖直剪刀撑的间距为竖直剪刀撑的间距为10
21、m10m，超过标准杆长（，超过标准杆长（6m6m），每条杆均有对接），每条杆均有对接接头，在水平内力或弯矩作用下水平杆的对接接头会否脱开？支架会接头，在水平内力或弯矩作用下水平杆的对接接头会否脱开？支架会否解体？否解体？追问：根据上述追问：根据上述2 2、3 3、4 4点综合判断点综合判断- 支架是否几何可变体系？支架是否几何可变体系？ 在几何可变体系上作立杆稳定性计算有无意义？在几何可变体系上作立杆稳定性计算有无意义？结语至今为止，国内还不时传来模板倒塌的消息。把事故原至今为止，国内还不时传来模板倒塌的消息。把事故原因都归咎于违法违规是最省力的做法，有记者说得好：因都归咎于违法违规是最省力的
22、做法，有记者说得好：“ “如如果都遵守法律法规了，还会不会塌架？不从技术上找原因，果都遵守法律法规了，还会不会塌架？不从技术上找原因，今后类似的事故可能还会发生今后类似的事故可能还会发生” ”。关于支架立杆稳定的经典理论可靠吗？依据此理论建立关于支架立杆稳定的经典理论可靠吗？依据此理论建立起来的现行技术标准能确保支架安全吗？关键是这个问题有起来的现行技术标准能确保支架安全吗？关键是这个问题有人问吗？法国的启蒙思想家卢梭说过一句名言：人问吗？法国的启蒙思想家卢梭说过一句名言：“ “一切理论一切理论皆应经过理性法庭的审判，以证明它有继续存在的理由皆应经过理性法庭的审判，以证明它有继续存在的理由”
23、”。国家行业标准所依据的支架立杆稳定理论和广西地方标准所国家行业标准所依据的支架立杆稳定理论和广西地方标准所依据的整架几何不变理论，同样应经过理性法庭的审判。这依据的整架几何不变理论，同样应经过理性法庭的审判。这个理性法庭就是严密的论证和长期工程实践的考验。是正确个理性法庭就是严密的论证和长期工程实践的考验。是正确还是错误，由实践来说话，实践是检验一切真理的标准。还是错误，由实践来说话，实践是检验一切真理的标准。本讲座内容已上传至广西建设工程质量安全监督信息网（）。以上网站登载有文章走出模板支架结构理论的误区，该文系统阐述广西地方标准DB45/T618-2009建筑模板及作业平台钢管支架构造安全技术规范所依据的理论体系。
