关键词：风荷载；扣件式钢管；高支撑架承载力；影响
扣件式钢管脚手架和模板支撑架因其装拆方便、通用性强、承载力大、整体刚度好等优点而被广泛使用，占脚手架使用总量的70%左右。但现场施工中该支撑体系失稳导致模板坍塌事故频发，已成为施工中易引发群体伤亡的重大危险源之一，提高该体系的安全可靠性成为建筑行业的一个重要课题。国内很多学者对此种支撑体系都进行了一些理论或实验方面的研究：陆征然对扣件式钢管满堂支撑体系的整体受力性能进行了研究，对直角扣件的转动刚度进行了有限元分析和试验研究。张永春对作用于扣件式钢管高支撑架的混凝土浇筑过程中产生的泵管脉冲力的动力反应进行了理论研究和有限元分析。在实际中，自然因素产生的风荷载对高支撑架也有一定的影响，而很多学者在对支撑体系研究过程中往往不考虑风荷载的作用，因此，有必要对风荷载作用于高支撑架的受力性能进行深入研究。
一、扣件式钢管模板支撑架概述
扣件式钢管模板支撑架由扣件、立杆、水平杆、剪刀撑等组成。因其装拆方便、通用性强、承载力高、整体刚度好等，成为了目前国内运用最为广泛的一种脚手架。该脚手架的扣件有对接扣件、旋转扣件和直角扣件。随着经济和社会的发展，发展出多种超常规的混凝土结构。如重荷载大跨度大截面混凝上框架梁、超高门厅、多功能厅等顶部楼盖的双向或单向大跨度混凝土梁板、混凝土转换层结构（转换大梁、转换厚板、转换框架等）、城市高架桥的混凝土箱梁、跨越两楼或马路的廊道、大悬挑大截面的混凝土梁板等。这些结构通常面积大、空间跨度大、自重大。在施工中，作为模板支撑的脚手架不同于普通的外脚手架，它们搭设跨度大，高度高，而且当上部混凝土结构自身强度尚未形成时，支撑架同时还要承担混凝土结构施工时的各种荷载：基础的不均匀沉降、结构自身的荷载、浇筑混凝土时产生的振动荷载等。荷载值通常较普通结构大。
《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》规定：高大模板支撑体系，简称高支模，是指搭设高度超过8m，或跨度超过18m，或施工总荷载大于10kN/m2，或集中线荷载大于15kN/m的模板支撑体系。
二、风荷载对扣件式钢管高支撑架承载力的影响
（一）有限元分析参数选取
本文建立杆纵横间距48跨、步距8步的有限元模型。由于模板支架杆件之间是用扣件连接，纵横向水平杆与立杆连接处杆件中心不在同一个节点上，按照JGJ130—2011的搭设要求，建立各个杆件对应的节点有限元模型。杆件连接处的节点具有半刚性性质，因此采用弹簧单元Combin14模拟扣件的半刚性性质。支撑架模型的立体图和立面图如图1，2所示。
按照规范要求模型钢管截面采用外径为48.3mm、壁厚为3.6mm的普通钢管，屈服强度为235MPa，弹性模量为2.06105MPa，密度为7.810-6kg/mm3，泊松比为0.3，弹簧刚度的取值参考文献［8-10］中对于直角扣件刚度性质的研究成果。
（二）风荷载对支撑体系承载力的影响分析
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130—2011的要求，作用于脚手架上的风荷载标准值，应按下式计算：wk=z.s·w0式中：wk—风荷载的标准值（KN/m2）z—风压高度变化系数，按照国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009规定取值，本文取1.0s—脚手架的风载体型系数，按规范本文取0.1625w0—基本风压值（KN/m2），按照国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定取值，重现期取n=10，按照规范本文取0.35故wk=z.s·w0=1.0×0.1625×0.35=0.057KN/m2对支撑架承载力进行分析，首先定义模型的边界条件，结构与地面的约束为铰接，竖向荷载作用于顶端节点上，风荷载作用于一侧面的节点上，不考虑偏心的影响，然后对结构进行考虑有初始缺陷的非线性有限元分析，以立杆纵横间距为1.0m、立杆间距为1.2m、水平扫地杆设置高度为0.3m、立杆顶端伸出高度为0.3m为基本模型得出不同搭设参数条件下支撑架的承载力，结果如下。
1.不同纵横间距的支撑架承载力
保持模型基本参数不变，只改变立杆纵横间距，按照规范搭设要求立杆纵横间距从0.4m-1.2m变化时考虑风荷载与不考虑风荷载的支撑架模型非线性有限元分析承载力如表1所示。
从表3可以看出，相同搭设参数条件下，考虑风荷载与不考虑风荷载相比，支撑架的承载力下降了大约25%-32%。因此无论是否考虑风荷载的影响，支撑架承载力都随水平扫地杆设置高度的增大而下降。
总之，（1）在自然界中，风荷载对模板高支撑架的影响是不容忽视的，考虑具有初始缺陷的模板支撑架非线性有限元分析应该计算这一因素对模板支撑架承载力的影响。（2）在扣件节点半刚性的基础上，对大量不同搭设参数条件下分别是否考虑风荷载作用的影响进行非线性有限元分析。从分析结果可以得出，考虑风荷载的作用时，支撑架承载力比不考虑风荷载作用时要低，说明了忽略风荷载这一因素是偏于不安全的。（3）对于考虑风荷载作用的影响后，从得到的承载力变化趋势图中可以看出，支撑架承载力对立杆步距变化和水平扫地杆设置高度变化较为敏感，在实际施工过程中应予以重视。（4）风荷载对模板高支撑架承载力的影响比较明显，在多风季节或者多风地区施工应予以考虑。
参考文献
[1]张金轮，葛仁余，曹兵.独立梁下扣件式钢管支撑架的结构鲁棒性分析[J].防灾减灾工程学报，2016，（05）
[2]徐珍，张伟，陈刚.扣件式钢管模板支架稳定性分析[J].四川建材，2015，（06）
[3]汪建.实测缺陷对扣件式钢管满堂支撑架结构承载力的影响分析[D].长安大学，2014
[4]李磊.扣件式钢管模板支撑架承载力计算方法评价[D].长安大学，2013