支架设计论文范文

支架设计论文篇1

关键词：地铁车站；模板支架；双向荷载；数值分析

随着城市地铁的快速发展，由钢扣件和钢管组成的模板支架由于构造简单、通用性强、使用成本相对较低、安全性较好等原因在地铁车站顶板施工中得到广泛应用。但是由于规范的制定不完善，管理不科学所造成的事件频频发生，高支模架的计算与分析已成为目前困扰建筑业的一大难题。近年来，国内对双排扣件式钢管脚手架的试验和理论分析成果较多[1-3]，而扣件式钢管模板支架的研究则较少。一般情况下，扣件式钢管模板支架只承载竖向荷载，文献[4]中提出模板支撑体系还受到水平荷载作用，如搭设偏差对立杆诱发水平作用力，输送混凝土时泵管的水平冲力，浇注混凝土时振捣器的水平振动力等。然而在地铁结构施工中，模板支架除了需要承受竖向荷载和搭设偏差对立杆诱发水平作用力等水平荷载外，还需承受侧墙施工时产生的水平荷载。本文以某地铁工程施工为例，对模板支架受双向荷载作用时的稳定承载力进行了理论计算，并结合有限元分析与只承受竖向荷载时模板支架的稳定承载力进行对比，给此类扣件式钢管模板支撑体系的方案设计与安全分析提供可靠依据[5]。

1.工程概况

某地铁换乘站位于十字路口处，基坑两侧规划道路宽均为50m，西南象限与西北象限均为办公楼，车站东南象限为一商厦，东北象限为某在建大厦，上跨环形天桥。车站共三层，车站全长194.8m，节点宽度为25.1m，，标准段宽度为22.7m，底板底面埋深约20.5 m，顶板覆土厚度约3m。根据围护结构和主体工程施工位置关系，负三层结构的层高为6.3 m，负二层结构层高6.41 m，负一层结构层高5.75 m，如图1所示。

车站结构采用钢筋混凝土箱型框架结构，基坑围护结构为钻孔灌注桩，设三道水平支撑，主体结构采用明挖顺做法施工，局部铺盖，标准段基坑开挖深度为16.11m，节点段开挖深度为22.61m，总开挖量为160000m?。

2.模板支架设计与计算

2.1 材料与计算荷载

该工程采用碗扣式钢管支架，水平杆、立杆均选为 48×3.5普通钢管，自重38.4N/m。钢管、碗扣钢材为Q235-A，强度极限值[ ]为215MPa，水平杆件容许挠度值[ ]为3mm，主要受压构件（立柱）的容许长细比[ ]为150。根据经验选取模板支架纵距为1000 mm，横距为900，步距为800 mm。

考虑混凝土的侧向压力全部由满堂架承受，而水平杆作为主要受力杆件，因此水平杆按两端铰接的轴心受压杆件计算，计算长度L为立杆间距。将作用于满堂架上的线性均布荷载最后简化为每一根水平杆上的集中荷载。经计算，侧向模板对每根水平杆施加的水平力FH=25.56 kN，支架顶部模板对每根立杆施加的竖向力P=24.33 kN，模板对水平杆总侧最大压力60.5 kN，选取换乘节点处负二层板进行承载力验算，整个模架长宽均为25m。

2.2 高支模架立杆承载力验算

将扣件支撑力按照最不利位置布置在一个立杆跨距上，水平杆间距L=0.8 m，按两端铰接的轴心受压构件计算，计算长度L=0.8m，则长细比： ，根据JGJ162―2008《建筑施工模板安全技术规范》附录D，得轴心受压杆件稳定系数 ，则：

2.3 高支模架水平杆承载力验算

将作用于满堂架上的线性均布荷载最后简化为每一根水平杆上的集中荷载，计算长度L=1m，则长细比： ，得轴心受压杆件稳定系数 ，故轴心受压轴向力限值：

2.4 高支模架整体稳定承载力验算

将立杆视为两端铰接的轴心受压构件进行计算，计算长度L=0.8m，长细比： ，得轴心受压杆件稳定系数 ，故立杆轴心受压轴向力限值：

故支架整体稳定性满足要求。

根据理论计算，选取模板支架纵距为1000 mm，横距为900，步距为800 mm。车站负二层顶板模板支架长度方向25跨，宽度方向27跨，高度方向为8跨，扫地杆长度为0.2m，顶端伸出水平杆长度为0.2m。考虑纵向剪刀撑对模架稳定承载力的影响，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》相关规定和杜荣军对纵向剪刀撑的要求[6]，并根据实际情况在模架四周布满竖向剪刀撑。

3.模板支架稳定性有限元分析

3.1有限元模型的建立

本文主要应用SAP2000有限元软件，根据实际情况建立合理的模型，选择科学的求解器、控制方法或分析参数，进行静力分析，基本假定如下[7]：

（1）本文模型为三维空间杆件结构体系，考虑高支模体系荷载较大，上、下端假定与模板和底座铰接，剪刀撑与体系铰接；

（2）忽略地震荷载，风荷载及其他水平荷载；

（3）模架竖直杆均为轴心受压，均匀承受荷载，整个架体失稳时的轴压为架体稳定承载力；

（4）大量实地调研发现，实际施工过程中存在模板支架所使用的钢管生产标准不统一、施工过程中工人操作不规范等因素，导致模板支架存在大量初始缺陷。本文通过将广义假想水平力施加在架体弱向一侧平面内各节点上来模拟架体初始缺陷，其值由试验确定，取极限承载力的1.2%～2.5%[8]。

（5）因杆件间是用扣件连接的，所以节点处应考虑半刚性。节点刚度取85.96kN・m/rad[9]。

根据上述假设，建立有限元模型如图2，计算典型结果如图3：

根据有限元分析结果，可以知道：按本工程拟定方按进行模板支架搭设，立杆受力最大值为16.258kN，水平杆受力最大值为8.126kN，剪刀撑受力最大值为10.231kN，均能满足要求。故本方案设计合理。

4.结论

本文以某地铁工程施工为例，对模板支架受双向荷载作用时的稳定承载力进行了理论计算，并结合有限元分析与只承受竖向荷载时模板支架的稳定承载力进行对比，可以得到以下结论：

（1）采用有限元法对模板支架进行承载力验算，能够较好的进行三维计算，真实反映架体的实际受力状态；

（2）对于类似于本工程的地下工程，在进行模板支架设计时，应考虑模板支架双向受力状态，否则，计算出的支架稳定承载力将会偏大，给施工安全带来威胁；

（3）进行有限元计算时，必须对支架节点及刚管的约束情况进行力学简化，对模板支架存在初始缺陷应根据相关研究成果进行假定，方可得出较为适用的计算结果。

参考文献

[1]施炳华.探讨扣件式钢管脚手架的稳定计算问题[J].施工技术，2004，33（2）.

[2]杜荣军.脚手架结构的稳定承载能力[J].施工技术，2001，30（4）.

[3]敖鸿斐.双排扣件式钢管脚手架整体极限承载力研究[D].上海：同济大学，2000.

[4]陈园卿，章雪峰，胡威诣.水平荷载作用下混凝土结构扣件式钢管模板高支撑体系受力分析[J].建筑技术，2007，38（8）.

支架设计论文篇2

关键词：高速铁路；运架一体机；运梁车；对比分析

中图分类号：TH243

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2013）04-0132-02

1.引言

新建沪昆高速铁路是国家《中长期铁路网规划》中“四横四纵”的快速客运通道之一，也是东西向线路里程最长、影响范围最大、经过省份最多的高速铁路。由于沿途山区峡谷众多，地质条件恶劣，使得桥梁总长占线路比例非常高，各种各样的运梁架桥设备越来越多的应用到桥梁建设中。为确保运梁架设过程中的结构安全，本文通过对四座不同跨径的连续梁桥进行详细的计算，对新型运架一体机施工过梁时的安全性进行验证，并与传统运梁车荷载进行对比分析，为桥梁架设的安全、顺利开展提供了理论依据。

2.工程背景

文中以新建沪昆高铁线某特大桥群为工程背景，用于验算的连续桥梁桥均为通桥（2008）2368A-Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ中的标准跨径连续梁。其跨径分别为（40+56+40）m、（40+64+40）m、（48+80+48）m、（60+100+60）m。所有连续梁均采用预应力混凝土变截面连续箱梁，梁体为单箱单室、变高度、变截面的三向预应力体系。箱梁均采用C50混凝土；纵向及横向预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线公称直径15.2mm，规格为7φ5型；竖向预应力采用φ25粗螺纹钢筋；普通钢筋采用HRB335钢筋。施工采用对称悬臂浇筑方法。

3.设计荷载

3.1恒载

梁体自重按Y=26kN/m3计算；收缩徐变按架梁时混凝土已产生的收缩徐变考虑；桥面附属设施恒载按20kN/m考虑。

3.2活载

本文主要计算架梁设备作用下连续梁的响应。根据施工中可能采用的架设设备形式不同，考虑以下两种纵向活载模式。

3.3温度荷载

在混凝土工程结构中，温度应力对桥梁有着显著的影响，尤其在大跨度混凝土连续桥梁中设计中占很大比例。考虑到架梁时桥面还未铺设轨道板，非线性温差按顶板升温10℃考虑梁体体系温差按+20C考虑。

4.结构纵向响应分析

4.1两种活载作用下连续梁单项响应分析

以同样运送32m简支梁为例，本文对四座连续梁进行了详细计算并对结果进行对比分析，得出以下结论（下文中前者代表新型运架一体机，后者代表通桥（2008）2368A中运梁车）：

跨度（40+56+40m）：①支反力：前者比后者小20%左右。②梁体跨中正弯矩：前者比后者小20%-40%左右；支点负弯矩：前者比后者大10%左右。③支点剪力：前者比后者小20%-30%左右；跨中剪力：前者比后者大20%-40%左右。④梁移：不论向上或向下的梁体挠度，前者均偏小，约相当于后者50%-75%。

跨度（40+64+40m）：①支反力：前者比后者小20%左右。②梁体跨中正弯矩：前者比后者小30%-40%左右；支点负弯矩比较接近。③支点剪力：前者比后者小20%-40%左右；跨中剪力：前者比后者大5%-50%左右。④梁移：不论向上或向下的梁体挠度，前者均偏小，约相当于后者45%-75%。

跨度（48+80+48m）：①支反力：前者比后者小25%左右。②梁体跨中正弯矩：前者比后者小20%-35%左右支点负弯矩比较接近。③支点剪力：支点及中跨跨中剪力前者比后者小20%-30%左右；边跨跨中剪力前者比后者偏大10%-40%左右。④梁移：不论向上或向下的梁体挠度，前者均偏小，约相当于后者55%-75%。

跨度（60+100+60m）：①支反力：前者比后者小20%左右。②梁体跨中正弯矩与支点负弯矩：前者比后者小30%左右。③支点及中跨跨中剪力：前者比后者小20%-30%左右；边跨跨中剪力两者相差不大。④梁移：不论向上或向下的梁体挠度，前者约偏小，约相当于后者60%-75%。

由此可见，新型运架一体机虽然荷载较大，但其引起连续梁内的支反力、弯矩、剪力及梁移等大部分响应都较之传统运梁车有不同程度的减小，说明由于新型运架一体机荷载分布合理，相对于传统运梁车，其结构力学实用性更好。

4.2不同荷载组合下结构强度及应力验算

根据架桥机型号不同并考虑实际架梁时的各项荷载，施工阶段考虑以下两种荷载组合：

1）施工荷载组合1：结构自重+竖墙及防护墙二恒+预应力+混凝土已发生的收缩徐变+温度变化+运架一体机荷载模式

2）施工荷载组合2：结构自重+竖墙及防护墙二恒+预应力+混凝土已发生的收缩徐变+温度变化+通桥（2008）2368A中提供的运梁车荷载模式

经计算分析，四座连续梁在两种不同荷载组合下的各项强度和应力结果见表1。

由表1可知，本文中四座连续梁在两种荷载组合作用下，最小正截面抗弯强度安全系数为1.9，最小斜截面抗剪安全系数为1.83，均满足规范中最小安全系数大于1.8的规定；混凝土最大和最小正应力分别为14.1MPa和-1.6MPa，满足根据规范计算所得的最大和最小正应力限值22.6MPa和-2.1MPa（本文假定张拉预应力时按混凝土强度已达到标准强度的90%，下同）；混凝土最大和最小剪应力分别为4.33MPa和-3.6MPa，满足规范中最大和最小剪应力限值5.7MPa和-5.7MPa；混凝土最大主拉应力和最小主压应力分别为14.2MPa和-2.2MPa，满足规范中最大主拉应力限值20.1MPa和最小主压应力限制-3.1MPa。混凝土强度和应力均满足规范要求。

5.结构横向响应分析

混凝土箱梁横向计算按照实际的横截面尺寸剪力横向框架模型进行内力分析和计算，沿桥纵向取1m长度为计算单元，按照预应力混凝土进行计算，检算跨中和支点处截面的强度和应力。计算中考虑了包括叵载、运架一体机活载、横框温度模式等工况即各种荷载组合情况。

对于运架一体机活载，根据设计说明和其相对应的设计规范计算，取大小为219KN的集中荷载作用在运梁车四个车轮处，见图5。

本文中四座连续梁主要强度及应力计算结果见表2。

由表2可见，在新型运架一体机荷载作用下，连续梁桥横向框架最小安全系数为2.0，大于规范中1.8的规定；最大、最小正应力分别为6.70MPa和-1.20MPa，也均满足规范要求。

6.结语

新型运架一体机不仅较传统运梁车施工方便、快捷，且荷载分布合理，引起连续梁内的支反力、弯矩以及竖向位移均较小，对结构受力较为有利。并验证了在荷载组合作用下，桥梁的各项强度及应力标准均满足规范要求，这为今后新型运架一体机应用于高速铁路的架桥施工提供了理论依据。

参考文献：

[1]TB 10002，1-2005 J462-2005，铁路桥涵设计基本规范[s].

[2]TB 10002，3-2005 J460-2005，铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范.

[3]肖祥南，戴公连，承受特殊活载的简支槽形箱梁结构设计[J]，铁道标准设计，2010（04）.

支架设计论文篇3

关键词：大空间洁净厂房；设计；安全；观感。

中图分类号：S611文献标识码： A

引言：大空间洁净厂房的支架设计在国内大多数工程中几乎没有做这项工作，几乎都是施工技术员和班组长现场临时发挥，也很难找到相关的技术文件和参考资料。近几年我们在这方面积累了一些经验，尤其在我公司现在总承包的TO6工程，从一开始就把厂房的支架作为一项重要的设计内容来做。本工程具有一定的代表性，技术夹层长：140.40m，宽：86.4m,净高：3.3m，技术层与工艺设备层之间为井格梁，整个区域为洁净区，是典型的大空间洁净厂房。我们完整的设计和安装了所有的支架，收到了良好的效果，整个设计和安装过程颇具回味和思考，把这一过程写出来，与大家一同分享，希望起到抛砖引玉的作用。

1.1.1 现状：

大空间洁净厂房在现代高科技厂房的建设中已是一种主要的结构形式，就我公司近两年接触的电子工程、生物医药工程、太阳能工程、军工红外工程几乎无一例外的采用了大空间洁净厂房的形式。技术夹层是大空间洁净厂房不可缺少的一部分，各类管线纵横交错的分布其中，如何合理的选择支架的结构形式、布置形式直接关系到工程的质量、整体观感和造价。

1.1.2目的：

遗憾的是大空间洁净厂房的支架设计在国内大多数工程中几乎没有做这项工作，几乎都是施工技术员和班组长现场临时发挥，也很难找到相关的技术文件和参考资料。近几年我们在这方面积累了一些经验，尤其在我公司现在总承包的TO6工程，从一开始就把厂房的支架作为一项重要的设计内容来做。本工程具有一定的代表性，技术夹层长：140.40m，宽：86.4m,净高：3.3m，技术层与工艺设备层之间为井格梁，整个区域为洁净区，是典型的大空间洁净厂房。我们完整的设计和安装了所有的支架，收到了良好的效果，整个设计和安装过程颇具回味和思考，把这一过程写出来，与大家一同分享，希望起到抛砖引玉的作用。

2.1.1主要结构形式：

首先，我们考虑的是支架的结构形式。在各类管线初步设计，技术夹层的功能分隔基本完成后，支架的结构形式和布置方案开始进行讨论、设计。技术夹层内包含了所有的通风空调管道，电气桥架、照明，工艺管线，管线多，空间相对紧张是本工程的一大特点。一层与二层是井格梁，在结构上没有考虑众多管线的使用位置，井各梁上不能无规则的打孔，进入施工中、后期洁净厂房内也不便有大量的产尘作业发生，因此公用支架的设置就非常有必要。根据本工程的经验总结，公用支架的布置和结构形式应充分的考虑到使用率、利用便捷、施工快速、结构安全、成本经济、整体美观等，这个几个因素不是泛泛而谈，而是要在一开始就充分的考虑到，在过程中要不断的优化。

公用支架设置在井格梁底，建筑主梁之间（主梁中心距：10.80m），上表面距离井格梁底面60mm的位置，预留这样一个距离是为了充分的利用公用支架，将来二次吊架使用便捷，最初我们没有考虑到这个预留距离（空间），井格梁几乎占据了洁净区1/3的平面位置，如果距离井格梁底太近或者紧贴，下面的空间是增大一点，但是交叉部位无法设置二次支架的吊挂系统，会浪费1/3的公用支架。本工程，公用支架没有沿着一个方向做单一性的布置，而是根据主要管线的位置情况，合理的划分区域，在区域里再来考虑公用支架的布置形式，使其满足管线对支架的要求。支架之间的间隔距离确定也很重要，我们几个专业在一起商讨，各专业根据其管线支架的间距要求提出了不同的数值（见表格），最终我们选择了1.8m/档，每档的长度取建筑主梁之间的距离：10.10m，兼顾了纵横交错的各专业管线对支架的要求。

各专业对公用支架间距的要求

专业名称 主管线支架间距 分支管线支架间距 备注

通风空调 2．0m 1．2m 主管分布集中，支管少

工艺管道 3．5m 1．5m 管线多，支管分布广

电气 2．5 1．6m 主桥架分布广，小管线零散

内装 无要求 无要求 技术夹层无特殊要求

专业公司 2．0m 1．0m 分布集中，但管线小

完成了公用支架的布置以后，公用支架的结构设计开始进入我们的思考范围，结构安全、二次吊架利用便捷是本结构设计所需要考量的两大主题。公用支架采用热镀锌C型钢：125×80×40×3背靠背设置，中间间隔2.0m垫13mm厚的PVC塑料板，两头封闭的专用基座固定在结构主梁的侧面上，每隔1.80m用M10的全牙镀锌丝杆悬挂在井格梁的侧面（见现场实拍图：公用支架1～5）。厂房空间大，用力需求多，各专业的管线的的尺寸、规格较大，主电气桥架均为1.2m宽，主要工艺、空调配管管径几乎都在DN200的公称直径以上，主要空调、排气管道在1000×700以上，经过分布荷载计算和各类型钢的比较，最终我们选择了125×80×40×3的轻型C型钢，既减少了钢材的用量，又保证了足够的强度。两根背靠背的C型钢在点受拉力的情况下如何防止分开是结构设计的又一个关键点，在以前的同类工程中我们使用的是C型卡板（引用日本技术）来防开，经过项目组的专题讨论，我们没有沿用这一方式，在本工程中我们采用的是在受力点的两侧打孔，用M8×45的螺栓固定防开。这样节省了购买专用C型卡板的成本，又保证了结构安全的万无一失。在主管线通过的地方，我们都经过针对性的计算，例如：在8轴线与9轴线之间有12根管道并排其中，且有六根水管公称直径DN250及以上，在这一跨公用支架做了特别的设计，C型钢之间的空隙调整为16mm（便于二次吊架使用M16的通丝吊挂），吊点增加了一倍，吊点换成了M12的通丝。总之，工程现场的需求和实用原则始终跟随着我们的设计和安装过程。

2.1.2二次深化设计：

其次，随着设计的深入，各专业管线的位置、型号规格基本确定，在安装专业管线之前，我们必须对所有的二次支架进行设计，二次支架包含专业独立的二次支架和综合二次支架。本工程所有的二次支架我们都有详细施工图，作到这点不容易，我们花了大量的时间和精力来设计二次支架，记不清讨论了多少次。但是，这样的付出也取得了显著的成果，为材料的准备提供了可靠的依据，有了详细和规则的二次支架图纸，节省了大量的安装成本，减少了废料的产生，更重要的是支架规则、整齐划一，整体观感好。

二次支架的设计，我们有一个反复的过程，既：开始我们由各专业工程师根据本专业的情况独立设计本专业的典型支架，典型支架完成以后，几个专业再来讨论二次支架的综合和结构形式，待确定了基本构成以后，各专业工程师在分区域设计专业二次支架和综合二次支架，同时设计组长负责统筹安排，定期的开支架详细图纸沟通和说明会，使得设计图纸完整，不至于走样和冲突。本工程二次支架的结构形式相对简单，主要有背靠背双拼和条型孔单根两种形式；使用型钢的种类少，主要使用了C80×40×2.5， C41×25×2.0，L40×40×4.0等轻型钢；吊挂受力件中，全牙丝杆、螺母、垫片等也主要集中在M12和M10两种，个别的使用了M16和M8的做补充；对单根的圆形管路，DN150及以内的管道，我们使用BKM型叉式吊配管夹，DN200及以上的管道，采用吊架形式。如此简单和实用的支架系统，骄傲的说，真是简洁而不简单。

在各专业管线的整体布局中，公用支架顶标高为：3.550m，电气专业在2.9m到3.3m之间，管道专业在2.4m到2.9m之间，通风空调专业在1.8m到2.4m之间，1.8m以下为设备安装空间和行人通道。这样的专业空间布局，使我们的二次支架设计的思路也非常的明确，从高处的电气到底层的通风空调管路逐个往下设计，在做上层的同时，综合考虑到下面管线的吊挂问题。由于分区域，由同一个人来完成整体支架，有效的避免了不协调、不同步，定期的沟通和协调，倒是至关重要，解决了不少问题。其它的细节，在这里不便赘述。

详细的支架施工图纸为现场的安装提供了最好的支持，支架的安装都是集中加工预制，现场按照图纸进行装配，大大的提高了施工效率，整个洁净厂房公用支架安装三十人左右，仅用了十二天时间；二次支架也能根据现场的配管、配线的进度要求，有条不紊的进行，而不是依靠现场施工班组长的临场发挥。同时，在支架装配的过程中，我们也在不断在发现问题，及时改正和优化支架图纸，使支架与配管、配线更加协调和匹配，整体观感更好。

由于一般机电工程设计院是不会出相关管线的综合支架详细设计图纸的，且一次支架的设计需要综合各个专业的情况，需要充分考虑结构安全和有利于二次支架的利用，需要有一专多能的技术总负责人进行协调，各专业工程师也要有相当的经验才能做到安全、简单和实用，因此在现实的工程当中，由于客观的人力资源的不足和一些其它原因，机电安装工程支架的设计工作往往没有得到具体的落实，甚至因此造成了一些由于结构原因造成的质量事故。如何落实机电安装工程支架的设计和标准化施工的问题，从工程公司的技术领导层面应该有足够的重视，比如工程公司的技术主管部门应规定指导性的建议，标准化图纸等，同时要求项目部提供支架的设计详细图纸。应把机电安装工程支架的设计工作作为工程公司现场施工的一项重要工作来落实，循序渐进提高综合支架的应用设计能力，作到结构安全、整体美观、简单实用。

3.1.1结束语：

大空间洁净厂房支架的设计安装还有很多值得探索的地方，使之标准化应该是一个努力的方向和目标，仅以此文与大家共勉。

结论：大空间洁净厂房支架的设计目前国家还没有相关的标准，从业行业也没有足够的重视，仅通过此文简单介绍大空间洁净厂房支架设计的意义，确保安全性和技术经济合理；同时，提供了一个可供应参考的样本，希望引起从业人员的重视，不断重新和完善。

参考文献：

[1] 曲昭嘉. 简明管道支架计算及构造手册. 第一版. 北京.机械工业出版社. 2009. 第1页～第50页

[2] 朱成. 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范. 第一版. 北京.机械工业出版社. 2009. 第40页～第100页

[3] 张耀良. 通风与空调工程质量检验评定标准. 第二版. 北京.中国计划出版社. 2002.第1页～第40页

[4] 刘劲辉. 建筑电气工程施工质量验收规范. 第一版. 北京.机械工业出版社. 2006. 第1页～第20页

支架设计论文篇4

关键词：液压支架，高产高效，工作面，煤矿

 

ZZS6000/17/37型四柱支撑掩护式液压支架是针对大同煤矿集团公司燕子山矿高产高效综采工作面研制的,该支架已在顶板不太破碎、采面条件较好的中厚煤层工作面得到推广应用。1998年,经山西省科委组织鉴定,该支架的支护性能已达到国内领先水平。

2　设计要求

(1)支架架型必须适应大同煤田中厚煤层“两硬”(硬顶板、硬煤)地质条件,支护强度>0.8MPa,支架抗顶板冒落矸石冲击能力要强,可靠性要高。

(2)支架有效支护高度应满足大同煤田大多数中厚煤层的开采高度要求,适用范围要广,配套性能要好。

(3)支架必须有较高的可靠性,其耐久性指标必须高于国家强制性标准1倍以上,力争向国际水平接近。

(4)支架自重控制在17t左右,以便于工作面设备搬家及降低支架造价。

3　技术措施

(1)优化架型,适应“两硬”的地质条件

大同煤田中厚煤层顶板较硬,直接顶和老顶冒落困难,冒落时块度较大。高产高效工作面由于移架速度快,如果放顶不及时,则采空区容易形成较大面积的悬顶,可能对支架造成冲击破坏。因此,选择了四柱支撑掩护式架型,如图1所示,采用紧凑型结构布置:①调整四连杆机构参数,最大限度地减少支架后部掩护梁的外露量,降低顶板冒落时大块矸石对支架冲击破坏的可能性;②支架后排立柱靠近顶梁后部布置,以提高顶梁后端的切顶能力,促使采空区坚硬的悬顶及时垮落。

该支架的结构形式,可减少顶板冒落矸石对支架的冲击破坏,并可提高支架的支护性能。

(2)合理确定支护高度,提高支架的适用性通过对大同煤矿集团所属井田中厚可采煤层的情况分析,确定支架的有效支护高度范围为2000～3500mm,该高度可涵盖多数中厚煤层的开采高度范围;并确定支架的顶梁长度、端面距参数,使支架能够与800mm和630mm两种截深的滚筒采煤机相配套。从而使该支架在未来相当长的一段时期内可以作为大同煤矿集团公司两硬条件中厚煤层的主力生产架型。

(3)采用楔型结构顶梁

顶梁是支架支护顶板的重要部件,其结构形式与工作面配套设备、顶板条件相互适应的程度对管理好顶板有着重要影响。与800mm截深电牵引采煤机(MG680WD型)、830mm大断面输送机(SGZ830/630型)相配套的ZZS6000/17/37型液压支架,其顶梁长度大,特别是顶梁前排立柱前部无支撑段长(2495mm)。论文格式，煤矿。论文格式，煤矿。若采用传统的铰接式结构顶梁,则前梁尖端对顶板的支护力不足,不利于顶板管理;若采用整体结构顶梁,则由于顶梁长度大,受井型条件限制,支架运输、搬家都困难。论文格式，煤矿。因此,ZZS6000/17/37型支架摒弃上述两种结构形式的顶梁,采用了兼具铰接式顶梁和整体顶梁双重优点的楔型结构顶梁,从而解决了在配套设备尺寸较大的情况下,顶梁能有效地控制顶板。论文格式，煤矿。

楔形结构顶梁利用机械自锁原理,通过调节顶梁体内楔形调节块的位置来调整支架顶梁的状态,使其前梁部分既能象铰接式前梁一样摆动,适应顶板的起伏变化,又有整体顶梁对顶板支护的效果,顶梁尖端支护力可达1902～2195kN。该型顶梁已获得我国第一个液压支架楔形结构顶梁国家实用新型专利。

(4)优化支架结构,提高支架可靠性

①优化支架结构参数,改进支架的受力分配,避免结构件承受不必要的外界载荷。在整个支护范围内,连杆的最大受力始终控制在支架工作阻力的1倍以下。

②优化支架四连杆机构参数,避免临界尺寸,将支架主要部件间铰接孔与销轴的间隙由传统的2mm减小到1mm以内,保证支架按设计的四连杆参数要求工作。

③采用抗拉强度为800MPa的高强度材料,提高了支架的可靠性,大大降低了支架的自重。

ZZS6000/17/37型支架样机在国家支护设备监督检验中心进行了型式试验,顺利通过模拟井下条件的耐久性试验,其主要技术参数为:

支架高度　1700～3650mm

支护强度 0.81～0.91MPa

工作阻力 6000kN

支架重量 17500kg

4结语

1996年7月,首批103架ZZS6000/17/37型液压支架在大同煤矿集团公司晋华宫矿投入井下工业性试验,试验期间,支架经受了工作面初次来压与周期来压的考验,其初撑力、工作阻力、支护能力、移架速度均满足了生产要求,顶板维护效果良好,工作面日产量可≥6700t,达到了设计目标。论文格式，煤矿。

至2003年,该支架已在大同煤矿集团公司大斗沟、马脊梁等5个矿井内使用,已成为该公司中厚煤层高产高效综采工作面的主力生产架型。论文格式，煤矿。目前该支架已广泛推广使用,经济效益和社会效益显著。

 

支架设计论文篇5

关键词：高速公路；高架桥；桥墩底部；无支架；施工技术；分析

中图分类号：U448.28文献标识码： A 文章编号：

随着社会经济发展以及科学技术不断进步的推动作用，我国交通事业也得到了迅速的发展与进步，公路交通工程项目施工建设中，不仅施工建设的规模有了很大的扩展和进步，并且进行公路交通工程项目建设施工应用的技术水平也有了很大的提升，山区地势下的高速公路施工工程越来越多。通常情况下，山区地势条件下的高速公路高架桥施工中，高架桥的桥墩受到地势条件等因素的影响，桥墩通常都比较高，因此，在进行平原地区高速公路高架桥桥墩施工中，所应用的支架施工技术与方法，在山区高架桥桥墩施工中就不能适用。高架桥桥墩无支架施工方法是山区高速公路高架桥桥墩施工中较为常见的施工技术与方法。下文就将结合高速公路高架桥桥墩无支架施工实例，对于高架桥桥墩底部无支架部分施工方法技术进行分析论述。

1、高速公路高架桥桥墩无支架施工实例分析

某高速公路工程项目的高架桥施工路段主要位于浙江西北部山岭地区，该高架桥施工建设中，主要以双向分离式结构为主进行施工建设，高架桥的左线结构部分为两段30米长的连续T梁结构以及55+2×100+55的连续刚构结构组成，同时高架桥的右线结构部分主要为55+2×100+55的连续刚构结构形式和6段30米长的连续T梁结构形式组成。在进行该高速公路工程项目的高架桥结构部分施工中，高架桥的主墩部分主要采用钢筋混凝土薄壁空心墩结构形式与施工工艺技术进行施工建设，并且该高架桥的主墩墩身主要为矩形薄壁截面，并且主墩墩身的厚度为0.5米，高度为40米到70米的范围内，进行该高速公路高架桥的钢筋混凝土薄壁空心墩身的施工建设过程中，使用的强度等级标准为C50的混凝土进行施工建设。

结合该高速公路工程高架桥桥墩的施工建设情况，在进行高架桥桥墩施工建设实施过程中，对于高架桥桥墩的左线结构部分采用的是支架施工方式进行施工建设，而在高架桥桥墩的右线结构部分则是采用无支架施工方法进行施工建设。本文将以该高速公路工程高架桥右线无支架施工为例，进行高架桥桥墩底部无支架施工方法的分析与论述。

2、高架桥桥墩底部无支架部分施工方法分析

结合上述某高速公路工程项目以及高架桥桥墩施工的实际情况，在进行高架桥桥墩底部无支架施工方法与技术的分析过程中，需要从该高速公路高架桥桥墩底部无支架施工中的托架搭设以及支架安装、托架提升等具体施工工艺环节，对其方法技术进行分析论述。此外，进行高架桥桥墩底部无支架施工技术的分析中，还需要对于高架桥桥墩无支架施工中的爬梯搭设以及泵管固定等施工环节与方法技术等进行分析论述。

2.1 高架桥桥墩底部无支架施工计算

在根据上述情况进行高架桥桥墩底部无支架施工中，为了保证无支架施工的合理设计与实施，需要对于高架桥桥墩无支架施工中的荷载作用进行计算，通常包括高架桥桥墩纵梁以及横梁荷载情况、高架桥桥墩横梁底模的强度荷载等。

首先，在进行高架桥桥墩的纵梁荷载计算中，主要包含有高架桥帽梁钢筋混凝土荷载情况以及施工过程中人员与机械设备的行走荷载、混凝土振捣施工中的荷载作用等，分别用P1、P2和P3对于这种三种类型的荷载作用进行表示，则有对于所有组合荷载的如下（1）计算。

（1）

在上述高架桥纵梁荷载计算中，对于高架桥帽梁钢筋混凝土的荷载作用P1可以通过下列公式（2）进行计算求出。

（2）

其次，对于高架桥桥墩墩帽纵梁荷载作用的验算设计，则根据高架桥工程施工实际情况，依照相应跨度的带悬臂简支连续梁结构进行应力作用验算设计。最后，在对于高架桥桥梁的横梁以及底模部分荷载验算中，均需要根据相应的荷载计算标准，以标准荷载计算进行验算实施。

2.2 高架桥桥墩无支架施工中的托架搭设方法分析

进行高架桥桥墩底部无支架施工过程中，首先需要进行桥墩无支架施工应用的托架搭设施工。上述高速公路工程中，进行施工建设的高架桥桥墩为钢筋混凝土结构薄壁空心桥墩，并且桥墩的施工断面尺寸等已经有设计要求，因此，在进行该桥墩的右线无支架部分施工建设中，应注意根据所设计的高架桥桥墩截面尺寸，在其截面尺寸中较长一边中，每一长边进行一根特定长度的工字钢摆放设置，并将摆放于高架桥桥墩截面尺寸长边处的工字钢标记为N1，并将摆放设置的这一工字钢作为高架桥桥墩中承重托架的横梁，同时在高架桥桥墩截面中较短截面边长部分进行另一特定长度的工字钢摆放设置，并记为N2。需要注意的是，在高架桥墩截面两边进行摆放设置的工字钢N1和N2，N1要放置在N2的下面，并且高架桥桥墩截面摆放设置的工字钢N1和N2的连接设置如下图1所示，进行摆放设置的工字钢N1能够沿着N2进行来回移动，同时保证工字钢N2与高架桥桥墩的墩柱混凝土侧面距离为60cm，以保证无支架施工中托架搭设的安全与质量。

图1 高架桥桥墩截面工字钢N1和N2的连接示意图

在高架桥桥墩截面长短两边的工字钢搭设完成后，在根据高架桥桥墩无支架施工需求，在之前搭设完成的工字钢N2上面，每边进行两根特定长度的工字钢N4和N5摆放设置，并且进行摆放设置的工字钢N4和N5其型号一致，两根工字钢之间的中心距为70cm，同时工字钢N4距离高架桥桥墩墩柱混凝土侧面的中心距离为65cn，将工字钢N4和N5与工字钢N2焊接在一起。此外，进行工字钢N4和N5的搭设过程中，还要注意保证工字钢N3是焊接在工字钢N4和工字钢N5的下方，并且与工字钢N2保持平行，工字钢N2以及工字钢N3之间的中心距离为70cm。在完成上述高架桥桥墩无支架施工中的托架搭设后，为了保证搭设完成的托架稳固性，需要在工字钢N1的两端分别进行横穿设置一根一定直径大小的螺丝杆，并且两个螺丝杆之间的距离最好为6.5cm，并且在螺丝杆横穿设置完毕和无支架施工托架搭设完成后，进行拧紧固牢，形成一个框架结构形式，作为整个高架桥桥墩无支架施工中托架的底框架结构部分。如下图2所示，为无支架施工中的托架搭设结构示意图。

图2 无支架施工中的托架搭设结构示意图

2.3 无支架施工中的支架安装与托架提升方法分析

首先，在进行高架桥桥墩底部无支架部分施工中，在进行无支架施工中的托架地框架结构搭设施工完成后，就可以开始进行支架的焊接安装施工了。进行无支架施工中的支架安装，首先需要在上述搭设完成的底框架工字钢N2以及N3上进行两排一定直径大小的钢管焊接实现，同时进行焊接的钢管之间距离应注意控制在0.8米和1.83米的焊接标准上，对于工字钢N2以及N3上钢管焊接间距的设置，主要是以0.8m+3×1.83m+0.8m为设置标准；其次，还需要在底框架工字钢N4和N5上同样进行两排一定直径大小的钢管焊接，焊接钢管之间的距离分别为0.8米和1.54米，是以0.8m+5×1.54m+0.8m为设置标准。在进行焊接的钢管支架中，里排焊接钢管的高度为12米，而外排焊接钢管的高度为11米，同时注意根据钢管焊接的情况从下到上进行脚手架的搭设，每一层脚手架的搭设设置距离为1.7米，根据脚手架搭设设置要求，在上述高速公路高架桥桥墩无支架施工中，就需要进行6层脚手架的搭设实施。对于搭设实现的无支架施工钢管托架中，两排钢管之间使用短钢管进行连接，并且在每层脚手架上设置脚手板，脚手架之间预留施工人员上下孔，两层脚手架之间的人员预留孔需错开设置，并在脚手架设置安全网，保证无支架施工的安全。

3、结束语

总之，无支架施工方法随着公路交通施工建设的发展，在公路交通施工中的应用会越来越多，进行高架桥桥墩无支架施工方法的分析，有利于提高无支架施工技术，保证公路工程施工安全与质量。

参考文献

[1]帅长斌，俞文生.高墩桥梁移动模架法整孔无支架现浇造桥机设计[J].桥梁建设.2002（4）.

[2]郑仲钦，许发灿.高桥墩无支架翻模施工技术及应用[J].公路与汽运.2009（1）.

[3]邵恩贤，王兵，邓小军.公路盖梁无支架施工在滨州黄河公铁两用大桥中的应用[J].北京电力高等专科学校学报.2012（10）.

[4]杨军，张义华.无支架翻模施工技术在高墩桥梁中的应用[J].科技创新导报.2010（20）.

支架设计论文篇6

关键词：设计仿生学；手机支架设计；大学生群体；趣味性

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.02.089

1设计需求分析

1.1手机支架的新需求

支持架作为一种支撑工具，与人们日常生活、工作学习密切相关，随着手机等电子产品的普及，出现了专门支撑电子产品的支架。如今，人们对其需求不仅仅满足于支撑功能，功能叠加也成为必须要素，如在卫生间中，手机支架能与纸巾盒结合起来；在车内，手机支架也能与仪表盘支架结合起来；办公室内，手机支架与笔筒相结合等等。

虽然支架功能的拓展和环境结合性越来越强，但是不可避免的一个问题就是支架的外观设计都还比较简陋和缺乏趣味性。大部分手机支架都只是一个块状或者线状的产物。是其功能的直接表现。这与手机支架支撑的手机的时尚感和科技感极大的不相符合。

另一方面，手机的重要用户群体之一大学生群体对手机支架的要求也有更多的需求点。

1.2大学生人群分析

国家统计局数据显示，目前我国大学生数量将近3000万，这是一个庞大的消费群体，此群体特征鲜明，地域性比较集中，同时消费能力强。大学生使用手机的人数众多，所以对手机支架的需求也是非常巨大。

笔者对能接触到的本地区的浙大大学生进行了一定数量的问卷调查和个体访谈，并结合相关的研究报告，得出了一些相对比较具体的大学生群体特征结论。

1.2.1规模大，同质性强，未来消费的导向性明显

大学生整体素质高，追求时尚，崇尚科技、社会潮流的领导者，拥有强大的影响其他社会团体和辐射，从而给企业带来巨大的价值。大学生强烈的同质性。这反映在大学生在年龄、环境、行为、经验，等。有很多共同生活的阶段，他们的新产品，主流消费者对商品的渴望是非常强烈的，高仿，喜欢跟随时尚。

1.2.2消费局限，营销人文氛围浓厚，注重成长与健康

从经济环境的影响我们可以看到，家庭经济状况直接决定了大学生的“收入”自己的消费水平和整体水平。大学生作为一个特殊的消费群体，他们的产品消费具有显著的局限性。根据调查结果，大学生的消费主要集中在教育培训、数字，手机、旅游、医疗保健和化妆品，互联网，快速消费品，体育用品，服装，等。中国传统“储蓄，借贷消费文化极大地影响了大学生消费的概念。消费者消费能力从消费者可支配收入、储蓄、资产和借款能力。

1.2.3理性消费与感性消费并存，时尚性与从众性并存

有数据表明，76%的同学认为个人的消费行为是比较合理和理性，不会超前消费，也不会盲目追赶潮流。消费将基于自己的经济状况和家庭条件进行权衡，优惠廉价商品。同时，大学生是一个特殊的消费群体，他们不仅希望商品能满足个人的实际需要，而且希望人们享受使用和享受精神的愉悦和心理满足，特别是，部分消费的女孩敏感性。不会忍受自己的品味和个性的诱惑。大学生在他们的青年这一阶段的心理特征和环境决定了他们群体消费的特征。他们在追求知识消费，时尚，时尚，强调“美”，追求新颖，注重个性。

综上，大学生有比较强大的购买力，同时对时尚感、个性化有较强的偏好。所以设计出一款有特色的手机支架在大学生群体里有非常大的市场空间。

2仿生学研究

仿生设计学是以自然界万事万物的“形”、“色”、“功能”、“结构”等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，使人类社会与自然达到了高度的统一，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，“邻居”是周围的生物，这些生物的各种奇怪的能力，吸引人们去想象和模仿。人类用自己的观察、思维和设计能力，开始生物模仿，并通过创造性的劳动，使简单的工具，提高自己与大自然斗争的技能和能力。

而仿生物形态的设计是仿生学和工业设计的最好的结合方式。这包括在对自然生物体，包括动物、人类、微生物、植物等所具有的典型外部形态的认知基础上，寻求对产品形态的突破与创新。此种设计方式强调对生物外部形态美感特征与人类审美需求的表现。

仿生学方法在手机支架设计中要结合四点。

2.1功能層面

因为手机支架最重要的作用是支撑，所以在自然界中寻找可以起到支撑的形态则十分重要。能起到支撑的结构纷繁复杂，关键中的关键，则是支撑的部分可以有一定的倾斜角度。因为通过手机支架的研究，支架的使用中，对角度要求是最高的，其次是高度的需求。所以仿生的原型特点应该是可以让手机能够形成30度到60度的角度，同时需要有不同角度的调节，而不是单一角度。这就对仿生原型提出比较高的要求。不应该是一个单一的造型，应该有变化性。这样来说，自然界的形态非常符合设计需求。

2.2外形层面

外形层面的设计是工业设计在产品形成的过程中最重要的一环。外形的时尚性与其个性化直接决定了此项目的成败。笔者通过研究日常能接触到的自然造型，通过对鱼类外形、兔子耳朵、花朵结构、蜂巢结构动物触角造型等的研究，寻找一个能够和手机结合并且产生比较酷造型的仿生形态。

2.3结构层面

手机支架的结构不宜复杂。否则在工艺及成本上都会带来新的问题。最好是能够一次成型。但是因为角度的要求和不同手机尺寸的区别，可能在结构上要有一定的可调节性，而不是固定的一成不变的形式。这在仿生学的基础上就要做进一步的改进。

2.4综合

综合以上的研究，仿生学设计方法论在手机支架设计上有很大的发挥空间，所以作为此设计的突破口。

3设计流程

根据设计方法论，结合已经确定的仿生学设计角度，从市场研究入手，然后进行头脑风暴和草图绘制，之后进行进一步的深入设计，最终得到设计方案。

3.1相关产品调研

通过互联网的搜索研究（包括对买家评论的研究）及线下小店的走访，得知手机支架价格从几块到上千不等，应用的环境也大体分为四类：

（1）车内使用。

（2）随身使用，大都有环状结构，可以套在手上，也可以作为支撑作用的产品。

（3）日常家居使用，用于吃饭、休息等时候解放双手，观看视频、音频等。本设计定位的大学生群体大部分需求为此应用环境。

（4）自拍应用，往往会结合自拍杆。

除了应用场景的研究外，还得到一定的其他结论，比如相对个性化、卡通化或者简约风格是大学生更偏爱的。这与大学生人群消费风格的研究是一致的。

3.2头脑风暴及草图绘制

3.2.1头脑风暴

接下来要做的事情就是今天深入的头脑风暴，从身边和自然界汲取灵感，进行造型的初步设计。因为设计方法论已经确定为仿生学设计方法，所以对大自然的动物、植物的形态进行浏览和总结。同时寻找和设计题目相关的造型特征。最终确定了以鹿角的造型为原型，做支架的设计。因为鹿角对称的结构，多分支和相对灵活的弧度控制，都可以很好的结合到手机支架的设计中。

3.2.2草图绘制

对鹿角的造型进行简化，并进行草图的绘制。通过对鹿角形状、分叉数量和角度等的探索，寻找最优的设计方案。

3.3设计展开

3.3.1角度控制

之前的调研已经知道，手机屏幕的不同角度呈现是手机支架最重要的作用之一。在这里，就利用鹿角的多维度结构和不同鹿角的分叉，进行手机角度的调节，在前面的鹿角分叉可以让手机有一个比较大的角度，在后面的分支则为手机呈现相对较小的手机屏幕角度，符合不同习惯的人去使用。

3.3.2造型完善

鹿角的基本造型确定后，对鹿角的造型进行进一步完善，为保证其稳定性和美观性，鹿角的几个分叉不能设计成等大或者等比例大小，需要将最后的分叉进行加粗和球形处理，这样能够有更大的支撑面积，同时也能让造型有更多的变化。

3.4结构设计

鹿角造型很好的实现了手机支架的功能。但是遇到的问题就是，鹿角如果作为一个整体，并不能解决不同手机尺寸的问题。因为不同尺寸手机需要不同的宽度去承载。在这里，就牵扯到一个问题，引入一个新的机构，也就是将鹿角中间增加一个转轴结构。如果有这个转轴，左右的鹿角就可以进行一定角度的开阖，这样就能解决不同尺寸手机的支撑问题。

3.5材料选择

此设计方案最初是为保证稳定性，采用金属材料，但是最终从仿生角度和便携性，采用木质材料。这样能够更好的利用木质材料表面的纹路作为装饰，让产品有更好的个性化和美观性。

3.6表面处理及配套包装设计

3.6.1避免损伤性处理

最初的方案，鹿角的表面是直角边。这样一方面在制作上增大处理的难度，最重要的是如果采用木质材料，边缘也会有一定的锋利感，容易对使用者造成潜在的伤害。所以最终决定对鹿角的边缘进行打磨，圆角化处理。

3.6.2防滑性处理

为避免手机支架整体比较光滑，放置在光滑桌面等地方使用时产生问题，所以在支架底端增加硅胶防滑垫。

3.6.3趣味性配套包装设计

因为趣味性是大学生群体消费的一个重要切入点，所以当方案完善后，决定在包装设计上做些趣味性延伸，在支架背后配备一个手绘的梅花鹿造型，把鹿角手機支架放在其鹿角的位置，整体再用透明塑料塑封。这样在销售的时候拜访出来，能够起到非常生动的效果。

4总结

虽然手机支架是一个相对较小的消费产品，但是其在设计方法论上依然有非常大的发挥空间。结合设计仿生学，鹿角手机支架设计，一定会成一个非常受欢迎的工业设计产品。

参考文献 

[1]武奇.基于顾客体验的大学生市场营销探析[J].财税经贸，2013，（6）：67. 

[2]韩璧竹.浅谈仿生造型在工业设计中的应用[J].商品与质量，2016，（18）. 

[3]张扬，姚梦园，周凹凸.浅谈电子产品设计中的仿生设计[J].美术大观，2012，（8）：111. 

支架设计论文篇7

关键词：满堂支架 设计 验算 施工 技术要点

中图分类号：TQ639.2文献标识码：A文章编号：

满堂支架施工是梁体现浇施工中较为成熟的一种工艺，具有工程造价相对较低、操作方便灵活、适应性强、占用施工场地少、节约制架设备投资等特点，对于保证质量、提高工效十分有利。以下内容即为结合实际工点阐述的满堂支架施工工法。

1满堂支架设计及验算

1.1 支架设计要求

（1）、支架结构必须有足够的强度、刚度、稳定性。

（2）、支架在承重后期弹性和塑性变形应控制在15mm以内。

（3）、支架部分地基的沉降量控制在5mm以内，地基承载（压）力达250kPa。（支架设计完后进行验算）

（4）、支架顶面与梁底的高差应控制在理想值范围内，且应与预留拱度通盘考虑。

1.2支架搭设设计

测量人员根据原地面标高及梁底标高计算满堂支架高度及硬化混凝土基础顶面标高，然后根据原地面地质情况确定换填碎石垫层厚度，换填并碾压密实，并对地基承载力及地基沉降进行检测和检算，确保地基具有良好的承载力，满足施工荷载下地基承载检算要求，通过检算地基承载力不得小于200KPa；然后在经过处理压实平整的地基上浇筑30cm厚C20混凝土作为支架基础。搭设WDJ碗扣式多功能钢支架，横桥向方向，梁体腹板下支架间距为30cm，其余为60cm；顺桥向方向，支架间距为60cm，步距0.6m。支架四周设剪刀撑，内部沿桥梁纵向每4排立杆搭设一排横向剪刀撑，支架高度通过可调托座和可调底座调节。

1.3支架结构检算

根据碗扣式支架的布置方案，采用WDJ碗扣式多功能钢支架，对其刚度、强度、稳定性必须进行检算。钢管的内径Ф41mm外径Ф48mm。

断面积

转动惯量

回转半径

截面模量

钢材弹性系数

钢材容许应力

1.3.1 一般截面箱身支架结构验算

荷载计算及荷载的组合

A、钢筋混凝土梁重：(钢筋混凝土梁重量按26kN/m3计算)

B、支架模板重

① 模板重量：(内模未计)

(钢模重量按82.64kN/m3计算)

② I20工字钢重量：

(工字钢重量按31,54KG/m计算)

③ 方木重量：

(方木重量按8.33KN/m3计算)

④ 支架重量：

根据现场情况按3米高支架进行检算。

(《JGJ166-2008 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》说明3m立杆重量16.84kg、0.6m横杆重量2.82kg)

C、人员及机器重

(《JGJ166-2008 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》)

D、振捣砼时产生的荷载

( 《JGJ166-2008 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》)

E、倾倒混凝土时冲击产生的水平荷载

(采用汽车泵取值3.0KN/m2)

前载组合：

按照最不利位置计算单元1中单根立杆受力：

1.3.2立杆强度及稳定性验算

（1）、立杆强度验算

式中：安全系数；支架钢管设计抗压强度；钢管有效截面积；计算单元对立杆的压力。

参见《路桥施工计算手册》。

（2）立杆稳定验算

，由《路桥施工计算手册》查得

结论：立杆满足强度及稳定性要求。

1.3.3 纵向方木强度和刚度验算

支架中采用100×100mm纵向方木，间距0.25m，验算时按简支梁计算。

A、纵向方木强度验算

式中：—方木设计抗弯强度，；

—方木截面抵抗矩；

—方木所受弯矩；

B、纵向方木刚度验算

式中：—方木挠度；

结论：纵向方木满足强度和刚度要求。

1.3.4 整体验算检验：（以32m简支箱梁为例）

查图纸得出，每跨现浇箱梁钢筋混凝土V=334.3m3,

按箱梁底部支架承重计算：整个支架系统承重为： KN

安全系数k=3.4也满足施工要求。

结论：以上模板、支架及支架基础处理能满足32m简支箱梁的施工要求。

满堂支架施工

2..1 原地面处理

根据设计提供地质资料结合我分部施工期间现场勘探，现浇梁地质无不良软弱地质，也无岩溶发育区段，在回填碎石土前需要采用挖机进行清除地表虚碴，清除墩或台间表层耕植土、有机土等杂物，当纵横向地面坡度变化时，做成高1.2m，宽2m台阶，确保边坡稳定。

2.2回填

地面处理完毕，报验合格后，采用碎石土回填，回填最大粒径不宜超过15cm，采用YZ-20JC压路机分层碾压，底层按厚度不大于50cm控制，压实系数不得小于0.8,面层1m内深范围按虚铺厚度35cm控制，压实系数应大于0.9。回填宽度顶部按不小于梁边线外2m，其回填边坡比按1：1.5m坡比回填。在碾压过程中应严格控制分层厚度和最佳含水量，确保压实密度，每层必须进行检测压实度和地基承载力，如果压实度和地基承载力达不到200Kpa应多碾压，或减少虚铺厚度。回填实应从低处开始回填，当有台阶时应及时施作C20片石砼挡墙，在回填时要避免墩受偏压。

2.3地面硬化处理

基底处理好后压实度和地基承载力检测合格后，浇筑30cm厚C20混凝土基础。地面横向坡度按水平考虑，纵向坡度按线路坡度设置，以便于顶底托的调节。硬化宽度为梁边线外侧1.5m。

2.4排水系统

为了有效及时排出地表水，在硬化边纵向两侧开挖40×30cm的排水沟，排水沟采用M10砂浆铺底，厚10cm，排水沟分段开挖形成坡度，低点开挖集水坑以便排水。

2.5 施工技术交底

支架搭设前工程技术负责人应按已批准的支架搭设方案的要求对搭设和使用人员进行技术和安全交底。

2.6 测量放样

测量人员用全站仪放样箱梁在地基上的竖向投影线，并用白灰撒上四周轮廓标志线，现场技术员根据投影线定出单幅箱梁的纵、横向中心线，同样用白灰线做上标记。

2..7布设立杆可调底座

根据立杆位置布设可调底座，挂线控制线形、标高，放置平整、牢固，底部无悬空现象。

2..8碗扣支架安装

根据立杆及横杆的设计组合，从底部向顶部依次安装立杆（先长后短）、横杆。不同规格长度的立杆要交错布置，一般先全部装完一个作业面的底部立杆及部分横杆，再逐层往上安装，同时安装所有横杆。立杆和横杆安装完毕后，安装斜杆，保证支架的稳定性。斜撑通过扣件与碗扣支架连接，安装时尽量布置在框架结点上。底层水平框架的纵向直线度应≤L/200；横杆间水平度应≤L/400。支架全高的垂直度应≤L/500，最大允许偏差应小于100mm。

2..9可调托撑安装

为便于在支架上高空作业，安全省时，可在地面上大致调好可调托撑伸出量，再运至支架顶部安装。根据梁底高程变化决定顺桥向控制断面间距，横桥向设左、中、右三个控制点，精确调出可调托撑标高。然后用明显的标记标明可调托撑伸出量，以便校验。最后再用拉线内插方法，依次调出每个可调托撑的标高，可调托撑伸出量一般控制在30cm以内为宜。

2..10支架的检查和验收

（1）支架检查的重点内容为：

① 保证架体几何不变形的斜杆、十字撑等设置是否完善；

② 基础是否有不均匀沉降现象，立杆底座与基础面的接触有无松动或悬空情况；

③ 立杆上碗扣是否可靠锁紧；

④ 立杆连接销是否安装、斜杆扣接点是否符合要求、扣件拧紧程度；

（2）支架应随施工进度定期进行检查，达到设计高度后进行全面的检查和验收。

（3）停工超过一个月恢复时应进行检验。

（4） 支架验收时，应具备下列技术文件

① 施工组织设计及变更文件；

② 专项施工设计方案；

③ 周转使用的支架构配件使用前的复验合格记录；

④ 搭设的施工记录和质量检查记录；

（5）验收合格后，应对支架进行等荷载预压后，方可投入使用。

2..11纵横梁及外模安装

可调托撑标高调整完毕后，在其上安放I20a工字钢横梁，采用10cm×10cm方木置于工字钢上作小楞，作为模板支撑。

结论

本文结合满堂支架设计与施工经验，对现浇梁满堂支架的施工技术作了阐述。实践表明，采用进行满堂支架的施工技术，不仅克服了施工现场的各种困难，使工程质量和工程进度得到了保证，而且使得梁无错位、无裂缝，颜色一致，顺畅美观，保证了梁的刚度和稳定性要求。

参考文献:

[1] 筑龙网《桥梁满堂支架施工技术的应用》2011-8-5

[2] 赵志缙，应惠清主编《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166－2008） 2004

[3] 周水兴，何兆益等主编《路桥施工计算手册》 人民交通出版社2001

支架设计论文篇8

关键词：大堂，钢管扣件支撑，技术经济，施工安全

西西事件发生以后，政府、监理公司、施工单位以及社会相关单位对高大支撑架高度重视，扣件式钢管支撑架做为超高超大结构的竖向支撑，一度有被封杀的可能，人们对之谈虎色变。本文从技术、经济、安全的角度来阐述扣件式钢管支撑系统做为大型结构的竖向支撑的技术可能性、经济合理性和施工安全等注意事项，目的是提醒社会各界对危险性较大的施工方法既要高度关注，又要从科学、客观、实用的角度出发，切勿矫枉过正，造成工程项目的不经济，同时希望相关部门加大对市场上产品质量的控制，出台可操作性的办法，提请主管部门和科研单位加大科技开发的力度，尽快出台相关的技术规程、施工规范，从而推动我国建设施工企业的良性发展。

一工程概况及施工简介

中关村科技园区光机电一体化基地新华联工业园总建筑面积84000平方米,共由8栋建筑组成,其中1#科研厂房和办公楼建筑面积52300平方米。建筑檐高39.6米, 地下一层，地上八层，为框架剪力墙结构。柱子间距8.4―16.8米，有粘接预应力大梁16.8米跨度，标准层高4.3米,结构设计考虑了装饰效果,南北两个主立面设置了大量“凹形柱”，有4.3米，5.7米,8.6米各种楼层，尤其是中间总高近40m的大堂的楼盖，短跨14.8m，长跨28.2m，建筑面积426平方米，采用现浇钢筋混凝土楼盖，顶板标高为37.6m，板厚200、120两种，大梁为400×900，300×600两种。顶棚为上人吊顶，三部观光电梯立面采用干挂石材，其他墙面均为高档涂料。不同的层高和超高大型楼盖设计，对模板支撑系统设计与施工提出挑战。项目部精心研究施工组织设计和专项施工方案，结构施工阶段设两台FO/23B，一台QTZ1560塔吊，装修阶段设两部户外电梯。在1#科研厂房的建设过程中，中间大堂部位是本项目实施的难点，也是整个项目的精髓和亮点。

二大堂支撑方案的经济对比分析

1碗扣式脚手架支撑方案：

采用板底900×900间距，梁底采用600×900间距，纵向间距1200，楼层处设水平剪刀撑（相当与转换层），竖向在梁的位置设垂直剪刀撑，与梁垂直方向（延长跨方向设三道垂直剪刀撑），距顶板3000位置设转换层兼操作平台，调整支撑架与四周的联系，上部做为顶板支摸的垂直支撑系统。这种方案可解决顶板支模和天棚吊顶问题，经改良也可以解决四周墙体的装修问题，施工周期90天，租赁费用为：68000m×0.07×90＝42.84万，其他脚手板、安全网U托钢管扣件等约9万，人工费搭拆4.5万，合计56.34万

2钢桁架与型钢支撑等方案

如采用钢桁架与型钢支撑等方案，支完模后需拆除，费用预计达到80万，装修架子租赁费及人工费小计约20万，合计100万，此方案需进行大量的钢结构搭拆工作，装修需重新搭设脚手架，延长施工工期60天。

3修改大堂屋盖设计

重新修改设计，将屋顶改成网架结构或其他钢结构，修改结构设计要重新进行方案设计,由规划部门重新审批,延误工期120天以上，装修需重新搭设脚手架，成本偏高，预计费用增加150万。

4 扣件式钢管支撑架方案：

各种架子管： 68382米

68382×0.035×90＝21.5403万

卡子： 45535个

45535×0.03×90＝12.29万，

加其他费用约9万，人工搭拆约4.5万，合计45万。

三、选用扣件式钢管支撑架方案的综合论述

主梁（400*900）模板支撑架验算，传力顺序为：施工荷载及梁自重多层板模板次龙骨主龙骨立杆地下室顶板地下室底板。

附表:模板支撑架计算参数（脚手管按∮48x3计算）

序次 参数名称 数值 单位 序次 参数名称 数值 单位

1 搭设高度 35.8 m 7 立杆截面抵抗距 4491 mm3

2 步距 1.4 m 8 立杆惯性矩 1.078x105 mm4

3 立杆纵距 0.9 m 9 基本风压 0.35 Kn/ m2

4 立杆横距 0.9 m 10 钢材抗压强度设计值 205 N/ mm2

5 立杆截面积 424 mm2 11 连墙件竖距 4 m

6 立杆回转半径 15.95 mm 12 连墙件横距 6 m

(1)模板自重:0.5KN/m2

(2)新浇砼自重：24KN/m3×0.9m(梁高取900mm计算)=21.6KN/m2

(3)钢筋自重：1.5KN/m3×0.9m(梁高取900mm计算)=1.35KN/m2

(4)施工荷载（人员及施工设备自重、振捣砼荷载）:3KN/m2

q刚度1＝0.5+21.6+1.35＝23.45KN／m2

q强度1＝23.45*1.2+3*1.4=32.34 KN／m2

四、方案实施与管理

1 模板支撑架搭设

满堂模板支撑架立杆横距900，纵距900，步距1400，并根据屋面梁、板布置模板支撑架平面布置图，个别立杆横纵距不符合模数可作调整，步距考虑连墙件与梁拉结，在楼层处做调整，每层一调，顶板及梁最顶排水平杆轴线距U托顶部400mm，对于400x900梁，沿梁轴线设立杆一排上置U托,间距900，主次梁交点处，立杆加密。施工前先放线，搭设支撑架严格按线施工，立管竖向偏差严格控制，以消除或减小偏心作用，立管下垫通长木板，厚度50mm。

2 模板体系概况

顶板、梁模板采用15mm厚多层板，梁宽为300mm、400mm，梁底模次龙骨（100×100mm）垂直于梁轴线间距300，400×900mm梁，梁底模主龙骨（100×100mm）间距900mm，在梁模板中心线处加一排支撑（Φ48×3.5钢管）间距900mm，300×600mm梁，梁底模主龙骨（100×100mm）间距900mm，侧模横楞（50×100mm木方）间距200～300mm，侧模竖楞（2×Φ48×3.5钢管）间距300mm。顶板模板次龙骨（50×100mm木方）间距200mm；主龙骨（100×100mm木方）间距900mm。次梁下加八字撑（详见模板支撑图）。

3 工程施工难点

本模板支撑架从首层地面起步，首层地面板厚150mm,设计规定的活荷载为4KN／m2，因大厅模板支撑架从一层至八层，中间没有楼板，荷载无法通过楼板传递、递减。所有施工荷载均传递到首层地面，随着模板支撑架搭设高度的增加，传至楼面的荷载显著超过4KN／m2，因此，必须在地下室相同位置设置支撑，并与地上部分对齐设置，地下室模板支撑架搭设时，立杆纵横距及步距均同地上部分，距地200以下搭设纵横扫地杆，立杆上部加U托。最上排水平杆(悬臂端)距楼板距离不大于400mm,这一点必须严格执行,这是计算理论计算时的关键数据,也是施工时易于忽视的环节。

五 结论

通过合理确定支撑方案，有效提高了工作效率，改变了个别人对钢管支撑架的畏惧心里，在西西事件后,对高大支撑架的论证更有意义,同时缩短了工期，节约成本在60万元以上。缩短了工期，本工程定额工期920天，本工程合同工期仅330天，由于方案得当，措施得力，确保了施工工期。由于组织得当，大堂的亮点示范作用，本工程先后荣获北京市结构长城杯，北京市文明安全工地，北京优秀青年突击队称号，在通州区成为标杆工地，被评为北京市通州区三大优秀施工现场之一，赢得业主、监理公司、建委和社会的广泛好评，取得了良好的技术经济社会效果。

参考文献

[1]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001

[2] 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

[3]《北京市工程造价信息》

[4]《安全生产法》