2019 年 6月
第
48 卷增刊施工技术 CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY
碗扣模板支撑架稳定性有限元分析
刘霞 1，沈长生 2，石亚明 1
(1. 辽宁忠旺集团有限公司 ，辽宁沈阳 111003 ;2. 中国基建物资租赁承包协会 ，北京 100040 )
［摘要 ］为减少模板支撑系统坍塌失稳事故 ，利用有限元软件对支撑架进行屈曲分析 ，研究碗扣式模板支撑架极限
承载能力
。建立线性半刚性节点模型 ，同时考虑立杆与水平杆连接节点的竖向及水平向转动刚度 。并将有限元计
算结果与试验结果进行对比
，验证了有限元模型的可靠性 。利用校核的有限元模型研究了悬臂长度 、可 调 拖 撑 螺
纹直径
、钢管规格 、连接节点刚度对碗扣支撑架极限承载力的影响 。
［关键词 ］碗扣支撑架 ;有限元分析 ;稳定性 ;半刚性模型
［中图分类号 ］TU731.2 ［文献标识码 ］A ［文章编号 ］1002-8498 (2019 )S1-0891-0
FiniteElementAnalysisontheStabilityofCuplockSupportingFrame
LIUXia 1，SHENChangsheng 2，SHIYaming 1
(1.LiaoningZhongwangGroup ，Shenyang ，Liaoning 111003 ，China ;2.ChinaConstruction
MaterialsＲentalContractorAssociation
，Beijing 100040 ，China )
Abstract :Inordertoreducethecollapsedaccidentofcuplocksupportingframe ，thefiniteelementbulkinganalysishas
beenconductedtostudytheultimatebearingcapacity.Thispaperestablishedalinearsemi-rigidmodel
，whichconsidered
thelateralandlongitudinalconnectionstiffnessbetweenthelongitudinalpoleandhorizontalpole.Bycomparisonwiththe
testresults
，theFEresultshasbeenproventobeeffective.Byusingtheproposedfiniteelementmodel ，thispaperexplores
theinfluencesofcantileverlength
，threaddiameterofadjustablebrace ，sizeofsteeltubeandstiffnessofsemi-rigidjointon
thelimitloadofthecuplocksupportingframe.
Keywords :cuplocksupportingframe ;finiteelementanalysis ;stability ;bulkinganalysis ;semi-rigidconnection
［作者简介 ］刘霞 ，博士 ，E-mail :liuxia@lnm.imech.ac.cn ［收稿日期 ］2019-06-10
0 引言
脚手架是建筑施工过程中必不可少的一项工具 。
碗扣式钢管脚手架 采 用 碗 扣 承 插 连 接 ，碗 扣 固 定 在 钢
管上
、拆装方便 ，构件轴向连接 、结构强度高 、整体稳定
性好
，广泛应用于各类基本建设项目中 。
基于 工 程 经 验 及 整 架 试 验 结 果 ，国 家 颁 布 JGJ
166
—2016 《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规
范
》［1］对碗扣 式 钢 管 脚 手 架 构 件 配 件 规 格 、承 载 力 设
计计算
、搭设 等 进 行 规 范 。 然 而 ，由 于 经 营 管 理 失 控 、
规范执行不力 ，脚手架坍塌安全事故时有发生 。 对 影
响脚手架承载力的 主 要 因 素 进 行 总 结
，施 工 中 存 在 的
基本问题
。
1)材质
按规 范 要 求
，碗 扣 脚 手 架 钢 管 外 径 48.3mm 、壁 厚
为
3.5mm ，可调托撑 外 径 38mm 。 目 前 ，许 多 钢 管 生 产
厂家
、租赁方为了 低 价 竞 争 、抢 占 市 场 ，甚 至 采 用 壁 厚
为
2.5mm 的钢管 ，可调托撑外径降为 30mm 。
2)脚手架搭设
脚手架搭设施工过程中
，由于管理问题 ，未能按照规范要求设置扫地杆
、剪刀撑或斜撑 、存在纵向水平杆
或横向水平杆的缺失等问题
。
3)设计问题
模板支撑架坍塌的主要原因为支撑架整体失稳
。
施工单位仅依靠经验进行支撑方案设计 ，未 能 进 行 正
确的稳定性及 刚 度 验 算
。 因 而 ，脚手架设计计算方法
对脚手架整体稳定性具有重要意义
。
利用有限元分析软件进行结构稳定性分析时 ，可
将连接节点简化为铰接
［1-2］、刚 接
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