PKPM计算机软件对高支模实例分析

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关键词：pkpm施工软件；承载力稳定性；高支模

1概述

建筑业作为国民经济的支柱产业，近年来高层现浇钢筋混凝土建筑结构得到日新月异的长足发展（图1)，因此高大模板支撑体系稳定性的安全问题越来越引起工程界的关注。在工程实践传统做法中，高支模搭设的承载力稳定性往往依靠现场施工人员的传统经验，缺乏理论计算依据，从而导致工程施工过程中高支模失稳倒塌的事故时有发生。PKPM施工软件作为建筑施工整体解决方案的重要计算机软件（图2），利用力学分析原理，结合最新的施工技术规范，从而为我们提供高支模支撑系统承载力稳定性整体解决优化方案，不断提高工程实践中的施工管理和施工技术水平。

2工程实例受力计算与分析

2.1工程概况

安徽省合肥市北城新区北城办板块某商住工程主楼28层，标准层层高2.9m，总建筑高度98.8m。主楼地下二层及一层建筑结构形式为框架结构，平时作为地下车库及商业用房，战时作为人防工程使用；二层及以上建筑结构形式采用剪力墙结构，作为住宅楼使用。该商住楼一层局部区域阴影部分层高8.0m，施工中属于高大模板支撑工程（图3）；该商住楼建筑结构的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，安全等级为二级[2]，特征周期为0.35s。

2.2利用PKPM施工软件对高支模搭设方案进行受力计算与分析

计算参数：钢管强度取205.0N/mm2，折减系数取1.00[1]；该工程高支模架搭设高度为8.0m，立杆纵向距离取b=0.80m，立杆横向距离取L=0.80m，步距h=1.20m；面板厚取18mm，剪切受力强度取1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm2；木方尺寸取50×80mm，间距300mm，剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm2；梁顶托采用10号工字钢；模板自重0.20kN/m2，混凝土钢筋自重25.10kN/m3；施工过程中，均布荷载标准值取2.50kN/m2；扣件计算折减系数取1.00。

2.2.1关于面板的受力验算（1）高大模板支撑受力分析可变荷载效应控制组合：S=1.2×（25.10×0.20+0.20）+1.40×2.50=9.764kN/m2；永久荷载效应控制组合：S=1.35×25.10×0.20+0.7×1.40×2.50=9.227kN/m2；采用的钢管类型为：φ48.3×3.6；钢管惯性矩采用I=π（D4-d4）/64，抵抗距计算采用W=π（D4-d4）/32D。（2）模板面板计算，模板面板的按照三跨连续梁计算，考虑结构系数0.9,静荷载标准值：q1=0.9×（25.100×0.200×0.800+0.200×0.800）=3.758kN/m；考虑0.9结构系数[3]，活荷载标准值：q2=0.9×（0.000+2.500）×0.800=1.800kN/m；面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：抵抗矩W=bh2/6=80.00×1.80×1.80/6=43.20cm3；惯性矩I=bh3/12=80.00×1.80×1.80×1.80/12=38.88cm4；抗弯强度计算，M=0.100×（1.20×3.758+1.40×1.8）×0.300×0.300=0.063kN.m；经计算，得到面板抗弯强度计算值：f=0.063×1000×1000/43200=1.465N/mm2；面板的抗弯强度验算f<[f]，满足要求。（3）抗剪计算，最大剪力Qmax=0.600×（1.20×3.758+1.4×1.80）×0.300=1.265kN；截面抗剪强度计算值：T=3×1265.0/（2×800.000×18.000）=0.132N/mm2；抗剪强度设计值：[T]=1.40N/mm2；面板抗剪强度验算：T<[T]，满足要求。（4）挠度计算v=0.677qL4/100EI<[v]=L/250；面板最大挠度计算值vmax=0.677×3.758×3004/（100×6000×388800）=0.088mm；面板的最大挠度小于300.0/250mm，满足要求。

2.2.2关于模板支撑木方的受力验算（1）荷载的计算，混凝土板自重：q11=25.100×0.200×0.300=1.506kN/m；模板的自重线荷载：q12=0.200×0.300=0.060kN/m；经计算得到，活荷载标准值q2=（2.500+0.000）×0.300=0.750kN/m；考虑0.9结构系数，静荷载q1=0.9×（1.2×1.506+1.2×0.06）=1.691kN/m；活荷载q2=0.9×1.40×0.750=0.945kN/m；计算单元内的木方集中力：（0.945+1.691）×0.800=2.109kN（2）木方的计算，按三跨连续梁简化计算[4]，均布荷载q=2.109/0.800=2.636kN/m；最大弯矩Mmax=0.1qL2=0.1×2.64×0.80×0.80=0.169kN.m；Qmax=0.6qL=0.6×0.800×2.636=1.265kN；支座力Nmax=1.1×0.8×2.636=2.32kN；（3）木方抗弯强度计算，抗弯计算强度f=M/W=0.169×106/53333.3=3.16N/mm2；木方的抗弯计算强度小于15.0N/mm2，满足要求。（4）木方抗剪计算，抗剪强度计算值T=3×1265/（2×50×80）=0.475N/mm2；抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2，木方的抗剪强度计算满足要求。（5）木方挠度计算，最大变形vmax=0.677qL4/100EI=0.677×1.409×800.04/（100×9000.00×2133334.0）=0.204mm；木方的最大挠度小于800.0/250，满足要求。

2.2.3关于托梁的受力验算（1）顶托梁抗弯强度计算，计算强度f=M/W=0.499×106/1.05/49000.0=9.7N/mm2；顶托梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2，满足要求。（2）顶托梁挠度计算，最大变形：v=0.025mm，顶托梁的最大挠度小于800.0/400，满足要求。

2.2.4立杆的稳定性计算（1）不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：经计算，σ=6963/（0.588×506）=23.404N/mm2；不考虑风载，稳定性满足要求。（2）考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：经计算，σ=6803/（0.588×506）+29000/5260=28.454N/mm2；σ<[f]，满足要求。

3结束语

本文利用PKPM施工软件，借助于合肥市北城新区某工程实例，对高大模板支撑体系承载力稳定性进行全面验算分析；在工程实践中，高大模板承载力稳定性除了需要安全专项施工验算方案以外，我们还需要严格按照规范要求，注重模板支撑体系的构造因素影响：比如立杆的步距、横距、纵距、水平和竖直方向剪刀撑的设置、扫地杆、顶端的自由端长度等要素[5]。工程实践中，需要不断的优化高支模支撑系统搭设水平，从而提高建筑工程安全管理水平和效益。

参考文献：

[1]JGJ162-2008．建筑施工模板安全技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008．

[2]GB50009-2012．建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012．

[3]高菲．建筑施工悬挑脚手架受力性能试验研究[D]．郑州大学，2014．

[4]JGJ164-2008．建筑施工木脚手架安全技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008．

[5]武世地．脚手架稳定性优化的工程应用研究[J]．四川水泥，2018（05）：317-318.

作者：王广林 武世地 单位：安徽新闻出版职业技术学院