SX型钢支顶在工程中的应用.doc

SX型钢支顶在工程中的应用
前言
由我市多家建筑企业的工程技术人员历经3年多的共同协作攻关，终于研制成功SX新型钢支顶。沈阳市建委科学技处组织有关专家，对SX型钢支顶进行了技术论证，专家一致认为该产品符合节能、环保产业政策要求，具有一定的实用价值，可以开展产品推广工作。该支顶不但节约木材而且与现有的钢支撑相比具有其不可替代的优越性。使用SX型钢支顶按每平方米建筑面积可降低成本1—1.5元/m2。提高施工企业的经济效益和社会效益。
一、可调式钢支撑各部件的组成及工作原理
1、 4个部件的组成示意图：

采用热轧无缝钢管（YB231-70）采用优质碳素钢（GB699-65）
钢支顶整体经过镀锌处理。防止生锈，降低使用寿命。
2、工作原理
在上插管外表面的1/6周长上加工出螺纹，钢支顶工作时主要通过上插管插入下套管内的螺纹相互咬合，将上插管所承受的竖向载荷传给下套管上。为了确保螺纹紧密咬合的工作状态，在下套管上安装横向滑块、楔键施加足够的水平压力，确保螺纹之间不产生任何滑动，具有自锁效果，确保竖向载荷的传递。

3.实际施工操作时的操作程序（技术交底）：
1）支顶安装时操作程序：
根据上部荷载计算所需支顶数量（每个支顶承载能力N2按30KN考虑）。即所需数量n=N1/N2;如果采用商品混凝土等易产生堆积集冲击荷载时支顶数量应增加10%～15%，即n1=n[1+（10～15%）]。
按模板设计的有关规定计算支顶上部所承受的荷载（包括恒载、活载组合N1）。

支顶安装施工顺序为先边缘后跨中。根据建筑物控制标高线及结构模板支撑高度确定支顶所需工作长度。
将钢支顶平放于地面，用卷尺量出支顶工作长度。
用手锤敲击钢楔，使支顶处于锁定状态。

支顶工作高度超过2.8m或单根支顶承载力超过30KN后，增设总纵横方向的水平连接杆提高其整体稳定性。
支顶上部结构底摸安装时，由端部安装好的支顶上部挂线找平。
跨中支顶安装时，按支模方案起拱高度等确定支顶的工作长度。

支顶拆除时一只脚踩紧支顶底座，一只手握住上部插管。另一只手用手锤向上敲击钢楔，使其松动。
结构达到设计强度或规范要求时方能拆除支顶。
2）支顶拆模时操作程序：
拆模时至少应安排2人完成，且必须设安全监护人员。拆模顺序与安装顺序相反。

清理钢支顶上混凝土及水泥砂浆残渣待周转使用。
轻轻晃动上部插管，插管下移后，使其插到下管底部，将整个钢支顶移动至固定地点。

4、本文所述SX型钢支顶的技术特点及优势
本文所述每根SX型钢支顶通常情况下其承载能力为30KN（极限承载能力为50KN）；与其他模板钢支撑体系相比有其本身的独自的特点；
可调式钢支顶与其他支撑体系比较表

项目内容
总体
局部
1
碗扣式钢管模板支撑体系
整体性能好，承载能力较高，特别适合于楼盖的施工并可适合高架支模。可周转使用多次，节省木材。
框架结构楼盖模板施工中梁下立杆间距过大，支托与立管内径间隙大，影响其持荷时的稳定性。
2
普通型模板钢支顶
单根支顶的承载能力较高，施工相对方便并可周转使用多次，节省木材。
钢插销本身弯曲、持荷值小约10KN，上下管之间没有水平方向的压紧力，插管持荷过程中易产生偏心，影响其稳定性。
3
扣件式钢管模板钢管支撑
整体性能好，承载能力较高，特别适合于高架支模。可周转使用多次，节省木材，。
支托与立管内径间隙大，影响其持荷时的稳定性。
4
SX型模板钢支顶体系
框架结构粱、板模板支撑的施工（阳台、楼梯等）。调高劳动效率1.5倍。与普通性钢支顶相比受力合理偏心距小稳定性高。
3.6米以上框架粱、板模板支撑的施工需要水平拉杆。
二、SX型可调式钢支顶的力学性能计算
可调高度钢支顶力学性能表
项目
直径（mm）
壁厚
（mm）
截面积
A
(cm2)
惯性矩
I
(cm4)
回转半径
r
(㎝)
外径
内径
1
上插管
48 mm
41 mm
3.5
4.89
12.19
1.58
2
下套管
60 mm
52mm
4
7.03
27.71
3.94
假设钢管支顶的中间无水平拉杆，而实际受力过程中插管在套管内靠一侧工作产生偏心。

1、钢支顶的长细比验算
由于上插管内径为41mm，下部套管内径为52mm，钢支顶受力时上部插管外壁紧靠下部套管内壁一侧，因此实际工作时其产生的偏心距e=（52-41）/2=5.5mm
长细比计算：

1）、上下管的惯性矩比值：

2）、计算长度修正系数：

3）、长细比的计算：

式中 l —— 钢管支顶的使用长度；

l0 —— 钢管支顶的计算长度；
μ—— 当插管套管的惯性矩不同时，计算长度的换算系数；
根据λ值可查轴心受压构件的稳定系数φb = 0.558
从受压稳定的角度考虑，该钢支顶的承载能力
钢管采用Q235材质的钢管，其抗压强度设计值 f = 205N/mm2
2、钢支撑（按实腹弯压构件考虑）整体稳定性的验算：

式中:
βmx 等效弯矩系数无侧向支撑取βmx=1.0；
γx  截面塑性发展系数，根据截面形式取1.15；
NEx  计算参数；
e 偏心距偏于安全地考虑取24mm
NEx = 兀2EA/(1.1λ2) = 兀2×2.06×105×703×10-3/1.1×103.962 = 120.1KN
假设取钢支顶承载能力为N = 30KN；（3t荷载）
将上述系数及数值带入公式（1）得

3、上插管与下套管之间螺纹传力的抗剪强度验算；
“本钢支顶上插管所承受的全部荷载通过螺纹传递给下部套管，最终传递给楼层或地面。”
具体受力状况为：上插管（在套管内可调高度范围内）的外表面1/6周长范围内加工成相互平行的多条螺纹，下套管内设有与上插管外表面相咬合的齿状传力部件，通过两者的共同工作将插管承受的上部荷载传递给下套管，最终传递给楼层或地面。”
1）、螺纹抗剪截面的计算：
螺纹采用国标螺距加工而成，螺纹的高度为HS=1.15mm，斜面与钢管外表面呈600角设置，则每条螺纹的抗剪截面面积：

A1=(πDy/6)·(0.75 ×tgπ/12+0.75×tgπ/4)= 23.316mm2
（螺纹高度x周长）
(式中Dy为有效直径，Dy= 48 — 1.15 = 46.85mm);本钢支顶考虑五十二条螺纹传递承插管承受的全部荷载，螺纹抗剪面积总和
A=(100/0.951×2)/A1 = 52× 23.316 = 1212mm2
面积代换

2)、螺纹本身的抗剪强度验算：
假设每根钢支顶的承载能力为30KN；

根据GB191-181规定：螺纹旋合长度分短旋合长度s，中旋合长度N和长旋合长度L三组，各种长度螺纹符的特点。长旋合长度螺纹符，旋合后稳定性好，且有足够的连接强度，但加工精度难以保证，当螺纹很长、牙数多，螺距累积误差较大时，会出现螺纹符不能旋合的现象，短旋合长度，加工精度容易保证。
但旋合后稳定性差，一般情况下应采用中等旋合长度。对于本文所采用的M48，用于旋合其长度（螺距p=4）短s≤19 中N＞19≤56 长L＞56
表21.2-17螺栓螺纹的保证荷载
保证荷载=As×Sp(N)以M16×2螺纹为例
其性能等级为3.6级(最低级)的其保证荷载为28300N(公称应力截面积为157)标准M48×4螺纹的As=1520 Sp≈180
∴ 其保证截荷为273600N 我们采用的负荷截面积约为标准的1/6,取安全系统为1.3,其保证载荷为34200N≈3490kg/f

4、外套管内螺纹斜面的滑动力计算；

式中：
N由上插管传到齿面上的竖向全部荷载；
F1由上插管传到齿面上竖向荷载的法向分力；
F2由上插管传到齿面上竖向荷载的切向分力；（下滑力）
下套管中齿状固定装置上的齿条断面为全等三角形；
假设竖向全部荷载N=30KN，则根据竖向力沿齿面平行方向进行分解（切向分力），得
F1 = N·SIN150= 30×0.25 = 7.5KN; (即水平方向的滑动力为7.5KN)
F2与水平方向夹角为750，则F2在水平方向分力投影为
F2=N·SIN750=30×0.96 = 28.8KN<55.93KN外套管承载能力

三、 SX型钢支顶支撑系统抗压试验过程及结果
1、钢支顶传力部分的承载能力试验
试验单位：辽宁省建筑研究设计院 科技处
辽宁省工程质量检测中心 综合试验室
委托单位：沈阳双兴建筑集团
试验设备：微机控制电液伺服钢绞线试验机
送试产品：可调式钢支顶（受力部分）
试样制作：钢支顶的主要受力点应该在传力部分，即主杆件与承插管的连接处。
截取内管350mm长，外管300mm长，按实际装配好
试验步骤：
1）首先启动试验机升起下压板，调整刻度盘
指针归零，然后将装配好的试件放到试验
机的下压板上。
2）50KN处, 以2KN/S的速度加荷至60KN。
稳定10分钟，继续以2KN/S的速度加荷
至70KN,停止加荷。稳定39分钟后，卸载。
3）取下试件检查，没有变形，连接处没有破坏 。
试验记录如下
时 间
负荷(KN)
位移(mm)
变形（mm）
13：52
50.008
0.380
0.000
13：52
50.110
0.382
0.000
14：04
60.747
0.480
0.000
14：12
70.513
0.560
0.000
14：18
70.351
0.564
0.000
14：25
70.303
0.566
0.000
14：43
70.615
0.570
0.000
共计 1：30
70.615
0.190
0.000
2、单根钢支顶承载能力试验
试验单位：辽宁省建材产品质量监督检验站
委托单位：沈阳双兴建筑集团
试验设备：油压千斤顶
送试产品：可调式钢支顶（整体）
过程：
1） 在办公楼一层地面放置千斤顶，千斤顶上方放钢支顶，钢支顶顶在框架梁下。
2） 在钢支顶上插管和下套管连接处做出标记。
3）千斤顶开始加压，30s内加压到30KN,持续时间60分钟后测量数据。
如下表(钢支顶载荷检验长度L=3000mm)
序号
承载力KN
X轴方向变形mm
(Δ)
Δ/L
Y轴方向变形mm
(Δ)
挠度mm
Δ/L
1
31
8
1/375
5
9
1/333
2
32
8
1/375
6
10
1/300
3
31
8
1/375
6
10
1/300
4）卸荷后，钢支顶恢复原状。
结论：
单支顶荷载30KN(极限承载力约5吨)。适用框架梁底、楼板、阳台、楼梯等支撑。
经过实践证明SX新型可调式钢支顶系统。在工程施工实践中，带来了变革。大大缓解和降低了工作劳动的强度，增强了整体系统的质量和安全。从而使得施工安全得到保证，同时在工程材料节约，降低人工成本方面绩效可佳。