本文是一篇土木工程论文研究，本文以新型轮扣式模板支撑架体系为研究对象，系统地分析和总结了国内外研究现状及发展趋势。基于这一新型轮扣式支撑架节点形式，考虑了立杆间距（范围0.6m-1.2m）、立杆步距（范围 0.9m-1.2m）、剪刀撑（无剪刀撑、水平剪刀撑、水平+竖向剪刀撑）等参数的影响，设计并完成了 9 个轮扣式模板支撑体系稳定承载力试验，描述了各个试验架体在加载过程中出现的一系列试验现象，研究了模板支撑架的破坏形态、承载力等，分析了稳定承载力随上述各参数的变化规律，总结了新型轮扣式模板支撑架体系在各种不同搭设参数情况下的稳定承载力及破坏形态，为新型轮扣式模板支撑架体系应用做好实践准备。
第 1 章 绪论
1.1 研究背景及研究意义
1.1.1 研究背景
伴随国内外建筑领域的快速发展，大规模的模板支撑架在施工中更为普遍。随着建筑新材料、新工艺的不断发展，对模板支撑体系也提出了更高的要求，比如增强架体稳定、提供较大承载力、减少安全事故的发生等，这也吸引了国内外学者的较多关注。与此同时，各种类型的模板支撑架应运而生，但由于计算理论不成熟、施工人员安全意识不足等因素引起的工程事故也逐年增多。目前，学者较多的关注点在建筑物外围的双排脚手架以及门式、扣件式脚手架上，对轮扣式模板支撑架的研究相对较少，双排脚手架以及门式、扣件式脚手架计算理论和方法对于研究轮扣式模板支撑架体具有一定的参考价值，但此类计算方法并没有考虑架体整体性，具有一定的局限性。
1.1.2 研究意义
2010 年国家住房与城乡建设部将“模板及脚手架技术”评为建筑行业重点推广的 10 项新技术之一，其在建筑工程施工过程中有着不可替代的作用。随着模板支撑架被广泛、大量的使用，施工现场历年发生的安全事故中，造成的模板坍塌事故时常发生，给国家及人民带来巨大的生命及经济财产的损失。部分模板支撑体系工程事故如下所示：
2010 年 3 月 14 日，贵州省贵阳市国际会展中心工程，施工人员在浇筑混凝土时，模板支撑系统发生坍塌，造成 9 名作业人员死亡，1 人重伤，19 人受伤，见图 1-1。
2012 年 12 月 31 日，上海轨道交通 12 号线金桥停车场地面检修库房施工过程中发生模板支撑体系坍塌事故，造成 5 人死亡，7 人重伤，10 人轻伤，直接经济损失700 余万元。
2014 年 10 月 20 日 13 时 30 分，江西省吉安市新干县河西接待中心施工现场，在进行混凝土浇筑过程中发生模板支撑体系坍塌，造成 6 名施工人员死亡。
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1.2 模板支撑架
模板支撑架是一种临时的支撑系统。一般架设在正在建造中的建筑物中，第一个作用是为了方便作业人员结构施工，以及堆放建筑材料的辅助施工设施，第二个作用是在混凝土浇注过程中固定模板。随着社会的发展，大规模的超限建筑越来越多，对模板支撑架的需求也越来越大，各种类型的支撑架应运而生。模板支撑架是必不可少的施工设施之一，是施工能够顺利有序进行的重要保证。
1.2.1 模板支撑架的发展
模板工程技术的进步是促进模板支撑架发展的重要原因。最早使用的模板支撑架是木支撑架。三十年代，可调钢支柱即一种单管式支柱在瑞士诞生，这种支柱不仅结构简单而且安装迅速灵活，在各国各工程中被大量使用。五十年代，美国首先研制了新类型的支撑架——门式支撑架，因为这种支撑架搭装和拆卸简单，有较高的稳定承载力，安全系数高，所以这种支撑架在工程中得到广泛应用，不久这种支撑架在欧洲各国流行起来，并逐渐形成多种规格的门式支撑架体系。到了六十年代，承插式钢管支撑架得到大量开发和应用，该支架的联结点，能够承受弯矩、冲剪及扭矩，使之形成整体稳定性能良好的空间支架结构[3]。
目前，我国使用最多的支撑架类型有扣件式模板支撑架、碗扣式钢管支撑架、门式钢管支撑架、盘扣式钢管支撑架、承插型钢管支撑架、台模等。其中有些地方已经对部分种类的模板支撑架编制了规范。其中盘扣式模板支撑架、轮扣式支撑架、直插盘销式模板支撑架、插槽式钢管模板支撑架与轮盘插销式钢管模板支撑架均属于承插型支撑架，下面对几种类型的支撑架进行简单的介绍：
1.2.2 扣件式模板支撑架
扣件式模板支撑架是由 Q235 钢做成的钢管，以及采用可锻铸铁或铸钢制作的旋转扣件组成的，如图 1-4 所示。其中立杆与水平杆用直角扣件连接，斜杆充当剪刀撑的作用，与水平杆或者立杆用旋转扣件连接，当地面不平时，可以使用底座来调节立杆的高度。这种模板支撑架有通用性好，造价较低等优点，但是也存在着明显的不足，节点螺栓的拧紧程度受人为影响大，未拧紧的情况下节点的转动刚度明显较低，抗滑移能力弱，并且在搭拆时，扣件多不容易拆除与收集，降低搭拆架子的速度，并且扣件容易丢失。实际使用过程中立杆与水平杆节点处的杆件为偏心连接，受力性能不好，导致模板支撑架的抗侧刚度及承载力相对较低，如果加强措施不到位，很容易发生整体失稳现象[4]。
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第 2 章 新型轮扣式模板支撑架体系试验方案
2.1 引言
随着建筑行业的大力发展，新研制的支撑架在市场上逐渐兴起，近年来科研人员对模板支撑架连接节点及体系进行了相关研究，但是对模板支撑架体系试验研究较少。本文针对新型轮扣式模板支撑架体系进行破坏试验，研究新型轮扣式模板支撑架体的失稳破坏形态及稳定承载力规律，为相关规范的制订或修正提供科学依据。
根据相关规范[55-59]中有关支撑架的搭设要求，通过改变步距、间距、剪刀撑设置等不同参数，设计了 9 个试验模型，进行破坏试验。通过试验，研究新型轮扣式模板支撑架在加载过程中，架体位移和杆件轴力变化等情况，分析新型轮扣式模板支撑架稳定承载力及破坏形态，为此类型的模板支撑架进一步的研究提供科学依据。
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2.2 试验目的
通过新型轮扣式模板支撑架体系试验，监测支撑架体在加载过程中，杆件轴力的变化、节点位移的变化、得到支撑架体的稳定承载力及破坏形态。研究不同搭设参数对支撑架体稳定承载力和破坏形态的影响，为新型轮扣式模板支撑架的安全使用提供技术保证。
试验模型 4、6、9 步距均为 1.2m，立杆间距分别为 0.9m、0.6m、1.2m，试验模型 2、5 步距均为 0.9m，立杆间距分别为 0.9m、1.2m。试验模型 4、6、9 在其他搭设参数基本相同的情况下，对比立杆间距从 0.9m 增大到 1.2m 时对支撑架体稳定承载力的影响。试验模型 2、5 在其他搭设参数基本相同的情况下，对比立杆间距从 0.9m增大到 1.2m 时对支撑架体稳定承载力的影响。同时可对比，当立杆间距从 0.9m 增大到 1.2m 时对步距分别为 1.2m、0.9m 的支撑架体稳定承载力影响程度的大小。
试验模型 2、4 的平面尺寸为 3.6? 3.6m，立杆间距 0.9m，步距分别为 0.9m、1.2m。模型 5、6 平面尺寸为 3.6? 4.8m，立杆间距 1.2m，步距分别为 0.9m、1.2m。试验模型 2、4 除步距外其他参数相同的情况下，对比步距 0.9m 增大到 1.2m 时对支撑架体稳定承载力的影响。试验模型 5、6 除步距外其他搭设参数相同的情况下，对比步距0.9m 增大到 1.2m 时支撑架体稳定承载力的变化。同时可对比，当立杆步距从 0.9m增大到 1.2m 时对间距分别为 1.2m、0.9m 的支撑架体稳定承载力影响程度的大小。
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第 3 章 新型轮扣式模板支撑架体系试验现象.....................33
3.1 试验模型 .....................33
3.1.1 试验模型 1 试验过程.....................33
3.1.2 试验模型 1 失稳破坏形态...................33
第 4 章 新型轮扣式模板支撑架体系试验结果分析 ....................57
4.1 试验架体在加载过程中受力均匀程度的研究 ....................57
4.1.1 实测每级荷载作用下单根立杆轴力值....................57
4.1.2 支撑架体受力均匀程度分析....................57
第 4 章 新型轮扣式模板支撑架体系试验结果分析
4.1 试验架体在加载过程中受力均匀程度的研究
为了研究支撑架体立杆受力均匀程度、试验模型 8、9 支撑架体中的每根立杆顶部均布置了应变片，观察支撑架体在每级荷载作用下各个立杆所受轴力的变化情况。
4.1.1 实测每级荷载作用下单根立杆轴力值
试验模型8共20根立杆，立杆编号如图4-1所示。当荷载分别为100k N，200kN、300kN、400kN、490kN时，支撑架体每根立杆所测轴力值见图4-2~图4-6所示。
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结论
模板支撑架作为施工现场常用体系，在现浇混凝土施工中扮演着重要角色。与此同时，由于模板支撑架失稳破坏所带来的安全事故造成了大量的国民经济损失。目前，国内对新型轮扣式模板支撑架的研究不够充分，缺乏系统的试验研究和计算方法。
本文以新型轮扣式模板支撑架体系为研究对象，系统地分析和总结了国内外研究现状及发展趋势。基于这一新型轮扣式支撑架节点形式，考虑了立杆间距（范围0.6m-1.2m）、立杆步距（范围 0.9m-1.2m）、剪刀撑（无剪刀撑、水平剪刀撑、水平+竖向剪刀撑）等参数的影响，设计并完成了 9 个轮扣式模板支撑体系稳定承载力试验，描述了各个试验架体在加载过程中出现的一系列试验现象，研究了模板支撑架的破坏形态、承载力等，分析了稳定承载力随上述各参数的变化规律，总结了新型轮扣式模板支撑架体系在各种不同搭设参数情况下的稳定承载力及破坏形态，为新型轮扣式模板支撑架体系应用做好实践准备，具体结论如下所示：
1）新型轮扣式模板支撑架整体性强，有无竖向剪刀撑模板支撑架破坏形态均为无侧移大波鼓屈曲破坏。支撑架体顶层位移很小，底部无位移。当支撑架体四面各搭设两层竖向剪刀撑时，支撑架体最大位移发生在上层剪刀撑中间位置平面处。当支撑架体四面各搭设一层竖向剪刀撑时，架体最大位移发生在剪刀撑交叉平面位置处。当支撑架体未搭设竖向剪刀撑时，最大位移发生在架体中间层部位。
2）立杆间距越大，水平杆直插头越容易拔出。支撑架体四周均搭设竖向剪刀撑时，水平杆直插头越容易拔出。
3）根据支撑架体试验现象，提出了在实际工程中应该注意的两点问题。第一，支撑架体将要失稳破坏时，会断断续续发出吱吱的声音。第二，水平杆在实际工程中的作用很大，不能随意减少搭设水平杆件。
4）当立杆间距 900mm，步距 900mm 时，设置水平剪刀撑较无水平剪刀撑稳定承载力提高 18.7%；当立杆间距 1200mm，步距 1200mm 时，设置水平剪刀撑较无水平剪刀撑稳定承载力提高 1.8%。单独设置水平剪刀撑可以提高支撑架体的稳定承载力，但是作用不明显。建议在进行稳定承载力计算时，将水平剪刀撑作为安全储备，不计入支撑架体稳定承载力计算。
参考文献（略）