碗扣式钢管模板支撑架结构及Midas建模计算

1、碗扣式钢管模板支撑框架结构及Midas建模计算，1 .结构基本介绍，1。碗扣式钢管脚手架分类碗扣式钢管脚手架分为两类：双排脚手架和模板支撑架。(1)双排脚手架，即狭义的脚手架，是由内外两排立杆、大小横杆、斜杆等组成的脚手架。主要荷载为人员、施工机械设备、小材料堆放等。荷载通过脚手架传递给立杆，立杆的应力为偏心受压。(2)模板支撑架，即施工时的支撑架，是由多排立柱、横杆、斜杆等构件组成的支撑架。模板支撑架承受的主要荷载是上部现浇混凝土结构的自重和其他施工荷载。载荷通过可调顶托传递给立柱，立柱的应力为轴向压缩。以下内容主要介绍模板支撑架，双排脚手架可供参考。图为2#风亭侧墙外的双排脚手架(扣件式钢

2、管脚手架也可碗扣式)，图为1号仓库屋顶碗扣式钢管模板支撑架。2.模板支撑架的基本结构碗扣式模板支撑架的基本结构：立柱、横杆、剪刀撑、可调底撑和可调顶撑。垂直于地面的立杆是模板支撑架的主要受力杆，它通过底部底板将上部结构上的荷载传递到基础上。横杆，平行于地面的水平杆，包括纵向和横向横杆，主要起到支撑和连接的作用，增加模板支撑架的整体刚度。剪刀，成对设置的交叉斜杆，包括水平和垂直剪刀，用于将模板支架连接成一个整体，并增加模板支架的整体稳定性。可调底支架、顶升支架、通过螺杆上的螺母实现支撑高度可调的支架，主要起到传递载荷的作用。模板支撑架的各种结构部分见下图。杆件之间的连接(1)立柱之间的连接采用同

3、轴芯插座，立柱的一端有一个长度为10厘米、内径为52毫米的套筒，立柱之间或立柱与支架之间通过插座套筒连接。(2)竖杆和横杆连接竖杆和横杆通过碗形按钮连接。碗扣由上碗扣、下碗扣、横杆接头和限位销组成。下碗按钮和限位销直接焊接在立柱上。连接时，将横杆接头插入下碗按钮，将上碗按钮的间隙与限位销对齐，按压并旋转上碗按钮，用限位销固定上碗按钮。碗形接头可同时连接多达4个横杆。4、结构要求(建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范)(1)可调底撑和顶进的螺杆和调节螺母的啮合长度不小于6个扣，插入立杆的长度不小于15cm；(2)底部纵向和横向横杆(扫地杆)不大于35厘米；从地面；(3)立柱上端支撑板顶部至顶轨的

4、高度不大于70厘米；(4)立杆间距为1.5m时，在模板支撑架周围自下而上连续设置竖向支撑，在中间纵向和横向自下而上连续设置竖向支撑，间距不大于4.5m；(5)剪刀撑与地面的夹角应在45 60之间，斜杆和立杆应每隔一步扣牢；(6)模板支撑架高度大于4.8m，顶部和底部必须设置水平支撑，中间水平支撑间距不大于4.8m.上述项目是规范中规定的模板支撑架的基本结构要求，在方案编制和施工过程中只能观察到上述结构要求，其他相关人员提出的结构要求是没有根据的。二、材料和力学性能，引入ma的主要目的1.材料特性钢管：材质为Q235A钢，截面为483.5毫米(外径和壁厚)。立杆长度为60厘米的倍数，横杆长度为3

5、0cm的倍数，钢管壁厚允许偏差为(00.25毫米)，立杆外套与立杆的间隙为2毫米，套管长度不应小于16厘米，延伸长度不应小于11厘米；上碗扣、可调底座、可调顶轴：材料为可锻铸铁或铸钢，上碗扣应能上下串联移动，转动灵活；底部支撑钢板的厚度不得小于6mm，顶部支撑钢板的厚度不得小于5mm。上碗扣的抗拉强度不小于30KN，底座的抗压强度不小于100KN；下碗扣、横杆接头和斜杆接头：采用碳铸钢制成，组装焊接后下碗扣的抗剪强度不小于60KN，横杆接头的抗剪强度不小于50KN，横杆接头的焊接抗剪强度不小于25KN；2.截面和机械性能钢的机械性能和截面特性如下表所示。强度设计值是强度校核计算的基础，截面特征

6、是计算中使用的参数，也反映了材料的力学性能。第三，模板支撑架的结构和受力，以1号仓库屋顶模板支撑架为例。1.模板支撑框架结构组成的面板：18毫米厚的木饰面；二次楞：50100mm方木，沿直线方向排列，支撑面板，水平间距15cm；主楞：双拼接483.5毫米钢管，垂直于线路方向布置，放置在顶升支撑板上，纵向间距90厘米；立杆：纵向间距90厘米，横向间距60厘米，纵向间距沿直线方向，横向间距垂直于直线方向；横杆：步距为120厘米，步距为垂直距离；2。传力路径：面板次楞的主立杆基础、面板、次楞和主楞为受弯构件，立杆为压弯构件。由上图可见，受弯构件承受的荷载位于垂直于轴线的纵向平面内，受力后构件的变形为

7、竖向扰动，面板、次楞和主楞均为受弯构件；压弯构件的荷载为轴向力和垂直于轴线的横向力，构件受力后的变形为横向屈曲，栓钉属于压弯构件。1.荷载、荷载效应、阻力和分项系数概念荷载是指直接施加在结构上的力，如自重和风荷载。荷载效应是指由荷载引起的效应，如结构的内力、应力和变形。抗力R是指结构本身承受效应的能力，如承载力、刚度、抗裂性等。分项系数是指结构在规定时间和规定条件下完成预定功能的概率(也可称为可靠度，但不同于许用应力设计方法中的可靠度)，通过概率统计方法得到。在结构验算中，为了使其发挥作用，必须满足抗力承载效果，即抗力主要验算模板支撑结构的强度(承载力或抗破坏能力)、刚度(抗变形能力)和稳定性

8、(抗失稳能力)。当效果由不同的负载控制时，效果计算是通过将不同的负载乘以不同的部分系数来累积的。验算承载力即强度时，恒载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4；刚度校核时，恒载分项系数取1.0。第四，结构验算的相关概念。2.荷载标准值作用在模板支撑架上，分为以下五种类型：(1)模板支撑架自重标准值Q1由软件自动计算；(2)自重标准值模型建立如下：(1)仓库顶板模板支撑架的实际结构，以及(2)输入荷载。除模板支撑框架系统自重外，上部结构荷载作用在面板上，面板承受的输入压力荷载如下图所示。3.荷载条件的组合荷载条件的组合分为两种情况：(1)强度验算；(2)刚度计算。查看结构的内力、应力和支座反力时

9、，选择第一种组合；查看结构变形时，选择第二个组合。荷载分项系数取值：强度验算时，恒载分项系数为1.2，活载分项系数为1.4；检查刚度时，恒载分项系数取1.0，如下图所示。4、检查结果，(1)面板和方木楞a .最大组合应力为0.5N/mm2，强度符合要求；b .最大扰动为0.64毫米600毫米/400=1.5毫米，刚度满足要求；(木材抗压强度fc的设计值：15n/mm2；抗弯强度设计值FM:17N/mm2；抗剪强度Fv设计值：1.6 N/mm2，(2)构件，a .构件最大组合应力为91.4 N/mm2，构件强度满足要求；b .杆件最大扰动为0.64mm600/400mm=1.5mm，杆件刚度满足

10、要求；(Q235A钢的抗弯强度、抗压强度和抗拉强度设计值为f=f=205N/mm2) Midas MIDAS，可分别激活立柱、横杆、剪刀撑、主楞、次楞和面板的内力、应力和变形。这里，为了简单起见，检查整个杆的计算结果。(3)立柱的稳定性从图例可以看出，立柱的最大反作用力为23.22千牛。主要检查螺柱在压力下的稳定性。在不考虑整体抗倾覆稳定性的情况下，细长压杆的稳定性是模板支撑结构中最重要的部分。强度和刚度满足要求，但稳定性不满足，结构仍会失稳破坏。支架的大部分坍塌是由稳定性不足或不稳定引起的。以下是一些支架不稳定和塌陷的照片。检查压杆稳定性的意义，压杆不仅会产生压缩变形，还会在压力下产生额外的

11、弯曲变形。举个最简单的例子，拿一把30厘米长的钢尺，在它的顶部施加轴向力，钢尺会明显弯曲。如果轴向力很小，轴向力消除后变形会消失，如果轴向力足够大，变形不会消失，此时处于不稳定状态，如下图所示。因此，细长压杆的承载力不取决于压杆的轴向抗压强度，而是取决于压杆横截面的抗弯刚度。为了保证压杆的稳定性，必须满足n/(a) f，其中n是压杆上的轴向力，n是压杆的稳定系数，a是压杆的横截面积，f是材料抗压强度的设计值。从图中可以看出，单根立杆的最大轴力N为23.22KN，立杆的稳定性满足要求，需要满足N/(A)f，根据建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范，立杆的截面积为A=4.89cm2，回转半径为I=1.58cm；根据第5.6.3条，立杆的计算长度为l0=h 2a=0.9 20.6=2.1m.计算长细比=l0/i=133230(立柱最大允许长细比，规范第5.1.4条)。根据上述规范的附录E，稳定性系数为0.381。n/(a)=2