高大支模架体顶端采用可调顶托时，应用《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ13022001[1]中模板计算公式，计算出立杆的稳定承载力，牵涉到可调顶托伸出长度的悬臂问题。据相关论文分析，用有限元计算立杆的稳定承载力，有的结论是立杆顶端伸出水平杆的悬臂长度控制在600mm以内;有的则认为悬臂长度a值不宜超过200mm，差别较大。建筑顶托/丝杠油托/钢管调节器/顶托厂家 笔者从扣件式钢管脚手架采用可调顶托的稳定承载力与悬臂长度间关系，进行计算分析，以求得科学合理的解答，给建筑施工技术人员一个合理应用、安全可靠的悬臂长度控制数值，确保架体稳定。 1 可调顶托悬臂长度与稳定承载力关系1.1 当立杆步距为1500mm时的承载力计算 按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》， 计算模板钢管支架的稳定承载力，采用公式N=φAf，其中的细长比λ=l0/i=(h+2a)/i，式中:h为脚手架立杆的水平拉杆的步距高，a为模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心至模板支撑点的长度。下面选几个不同建筑顶托/丝杠油托/钢管调节器/顶托厂家的a值进行计算分析。 1)取a=600mm，计算支架的稳定承载力N。 先计 算细长比λ=(h+2a)/i=(1500+2×600)/15.9= 170，查表得φ=0.249，则N=φAf=0.249×424×205=21.64kN。它与悬臂长度a=300mm时计算出的承 载力N=32.86kN相比，承载力降低34%，所以说悬臂长度a=600mm是不可取的。 2)取a=400mm，则稳定承载力N=28.42kN，与 悬臂长度a=300mm时计算出的稳定承载力相比，仅降低了13.5%。 通过以上计算不难看出，在钢管立杆上设置可调顶托，其伸出长度不大于300mm，能保证顶托自身的稳定性，也符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》对建筑顶托/丝杠油托/钢管调节器/顶托厂家的构造要求。再加上顶层水平钢管中心与可调顶托底的距离100mm，得出a=300+100= 400mm的悬臂长度，这是较为安全可靠而且实用的数 值。计算结果如表1所示。 1.2 不同立杆步距的承载力计算 1)若立杆步距为1800mm，则稳定承载力会明显 减小。当悬臂长度a=400mm时，则λ=163.5，查表φ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 表1 立杆步距1500mm时稳定承载力与悬臂长度的关系 钢管壁厚/ mm 悬臂长 a/m 稳定承载力 N/kN承载力降 低比 /% 3.0 1.57.9176.01.2 11.1366.00.915.1254.00.621.6434.00.428.4213.50.3 32.86 0.0 =0.266，得N=23.12kN，将不同的悬臂长度计算结果 如表2所示。 表2 立杆步距1800mm时稳定承载力与悬臂长度的关系 钢管壁厚/ mm 悬臂长 a/m 稳定承载力 N/kN承载力降 低比/%3.0 1.56.9573.61.2 9.1365.00.912.9551.00.617.9132.20.423.1212.50.3 26.42 0.0 对比表1和表2，稳定承载力明显下降，说明立杆的计算长度越大，则承载力就越低，但它们的降低比值还是相近的。 2)在高大支模中，当施工荷载大于30kN时，可调 整立杆步距，选用小于1500mm的立杆步距，或缩小悬臂长度来计算承载力值。 2 工程应用实例 我公司在重庆市施工了9个高层建筑工程中的转换层结构，模板支撑皆采用设置可调顶托的扣件式钢管支撑体系，顶托的伸出长度为300～400mm，取得较好的实施效果。 如采用a≤200mm，则偏于安全，应用范围小;如采用a=600mm，则很不安全，而且自身也很难直立(顶托高度一般只有600～700mm)。 重庆财富中心博士创业园B1栋楼工程，建筑面积 28829m2 ，11层小高层建筑，建筑高度45.8m，于2006 年10月施工。建筑物在??λω～??λζ轴设有长28m的大空间，其上24m高度设置3榀转换桁架，将东、西分开的建筑物连接在一起。转换桁架高5.2m，跨度28m，为钢筋混凝土结构，混凝土分两次浇筑，第1次浇筑混凝土时施工设计荷载q=100.44kN/m2 。转换桁架采用扣件式钢管架体顶撑，48mm×3.0mm钢管，立杆纵、横向间距为500mm，水平钢管步距为1500mm，钢管立杆顶设可调顶托，悬臂长度a=300mm。采用《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中的模板支架计算，取立杆的计算长度l0=h+2a，进行立杆的稳定性计算，计算应力σ=169N/mm2 ;按高大支模进行支撑架体的搭设和加固，工程施工顺利完成。这里强调的是立杆所承受的施工荷载为27.62kN，采用立杆步距h =1500mm，加可调顶托立杆的伸出长度a=300mm的 钢管支撑架体，已在工程中得到应用。钢管立杆所加施工荷载是文献[2]中用有限元计算出的稳定承载力 Pcr=17.4kN的1.59倍，如采用稳定承载力相比则为 1.9倍，这是最现实的验证。 3 对规范JGJ13022001中钢管计算长度的理解 1)当钢管架体顶部采用扣件连接传力时，则单杆 的承载力计算是以扣件的抗滑承载力设计值来控制。一个扣件的抗滑设计承载力为8.0kN，采用两个扣件时抗滑承载力则为12kN，对单杆的抗压承载力计算是次要的。单杆的最小抗压承载力:取立杆步距为 1800mm，采用双排脚手架中的计算长度l0=K μh=3534mm，则λ=l0/i=222.3，查表φ=0.148，得承载 力N=φAf=12.86kN12kN，这是专家认为最偏于安全的计算方法。 笔者认为，靠扣件传力的钢管架体，可不复核计算杆件的抗压承载力，而用扣件的抗滑力来控制。通常所说的当建筑顶托/丝杠油托/钢管调节器/顶托厂家时a=0，则l0=h+2a=h的说法就没有实用意义了。 当钢管架体顶部传力采用可调顶托时，一般为高大支模架体，立杆为轴心受压，钢管立杆的计算长度取 l0=h+2a，目前在工程施工中也常应用。 2)关于高大支模架体整体稳定性的问题 将36m 高和3.6m高的架体相比较，采用同一个公式计算单杆受压承载力，有人认为不符合架体整体稳定性基本的力学理论。笔者认为，尽管计算方法相同，但它们的架体在搭设中的加固构造措施是不一样的。对3.6m高的架体而言，为普通梁板结构支模架体，一般只设置扫地杆和水平拉杆，架体的水平钢管两端顶住建筑物的竖向构件。而对36m高的架体支模体系，则架体立杆必须对接，必须设置纵、横向剪刀撑，并采取与建筑物中的柱、墙进行可靠连接等一系列的构造加固措施，加强架体的整体稳定性，这是计算中难以考虑的问题，符合基本的力学理论。关于高大支模架体的计算如何解决整体稳定性的问题，则是另外一个研究课题。 4 结语 1)本文采用《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技 术规范》JGJ13022001中模板支架轴心受压杆件的计算方法，通过求稳定承载力，计算出立杆顶端悬臂长度，这是很正常的做法。不能因计算方法不同，导致立杆顶端伸出水平杆的悬臂长度相差甚远。 2)对采用可调顶托的钢管立杆传力支模模式，应 控制立杆伸出顶部水平杆的悬臂长度不大于400mm为宜。 3)对计算长度l0=h+2a如何更好地应用于高大