扣件式鋼管模板支撐體系設計施工技術【摘要】在建筑結構施工中，扣件式鋼管模板支撐體系設計是施工組織設計中最重要的組成部分，但由于施工單位往往憑經驗、或概念不清、或計算不夠嚴謹，編制的方案簡單而導致嚴重安全隱患，甚至發(fā)生重大安全事故。所以如何合理掌握JGJ130－2001規(guī)范，做到構架設計的安全、經濟、合理，是扣件式鋼管模板支撐體系設計的重要內涵?！娟P鍵詞】鋼管模板支撐體系設結構驗算安全一、工程概況：**二期工程位于×××新社區(qū)東塊，基地南接一期，東連××路，西靠××路,北隔××?；卣嫉孛娣e為×××m2，由××棟高層精裝修商品住宅樓、一棟四層的俱樂部、一棟運動社區(qū)服務中心、地下車庫及兩層地下人防組成，總建筑面積為317549m2，其中地上總建筑面積228763m2，地下總建筑面積為88786m2，小區(qū)汽車通道設置在地下車庫內，并將各車庫連為一體，小區(qū)中央為約50米寬的林蔭大道與一期相通。高層住宅及地下車庫建筑等級為一類，建筑防火等級為一級，抗震按七度設防，公共建筑建筑類別為一類，防火等級為一級，抗震按七度設防。抗震設防裂度7度，近震，上海地區(qū)Ⅳ類場地，本工程屬丙類建筑，安全等級二級。1.扣件式鋼管模板支撐體系施工方案編制依據1.1《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》JGJ130-2001（2002年版）1.2《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-20011.3《冷彎薄壁鋼結構技術規(guī)范》GBJ18-19871.4《碳素結構鋼》GB700-881.5《鋼管腳手架扣件》JGJ22-851.6《砼結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB50204-20021.7《建筑施工安全檢查標準》JGJ59-991.8施工圖及施工組織設計2、方案編制內容2.1、搭設材料及尺寸模板支撐系統(tǒng)采用可鍛鑄鐵制作48×3.5扣件式鋼管滿堂腳手架，鋼管應采用現行國家標準中規(guī)定的3號普通鋼管，且符合《碳素結構鋼》中Q235-A級，最大重量不大于25㎏?？奂牧戏稀朵摴苣_手架扣件》的規(guī)定；在樓層層高、梁、板截面不大時，采用滿堂模板支架（若樓層層高較高，砼梁、板截面尺寸較大的情況可選用其他類型的模板支撐，如型鋼結構類支撐），模板支架立桿間距不宜超過1M，步距控制高度小于1.5M，支撐頂主節(jié)點處，在立桿上宜設雙扣件。梁底支撐立桿應加密，宜在梁底模板中心處設立桿支撐；其余應符合《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》JGJ130-2001（以下簡稱規(guī)范）第3.1、3.2、3.3、3.4條款要求。2.2計算荷載計算：由于模板結構設計屬于臨時性結構設計，目前我國還沒有這類規(guī)范，而現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50204—2002）中又沒有關于模板設計的規(guī)定，因此，在進行模板結構計算時，可根據原國家標準《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》（GB50204—92）或《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2001的規(guī)定進行荷載取值和組合。這些荷載包括：㈠永久荷載標準值①樓板底模板支架自重標準值(KN)（立桿+橫桿+縱桿+直角扣件+查表的對接扣件+剪刀撐+旋轉扣件等重量之和）或經驗值(查施工計算手冊)；②梁底模板支架自重標準值(KN)（立桿+橫桿+縱桿+直角扣件+查表的對接扣件+剪刀撐等重量之和）或經驗值(查施工計算手冊)；③樓板底模板自重標準值0.3KN/M2；④樓板鋼筋自重標準值1.1KN/M2；⑤梁鋼筋自重標準值1.5KN/M2；⑥新澆筑砼自重標準值24KN/M2；㈡可變荷載標準值①施工人員及設備荷載標準值1.0KN/M2；②振搗砼時產生的荷載標準值2.0KN/M2；計算步驟

荷載計算后，分別對模板、主次龍骨（木枋）進行內力驗算，其順序如下：梁、板底模板的抗彎強度、撓度驗算→次龍骨的抗彎強度、撓度驗算→主龍骨的抗彎強度、撓度驗算→支撐立桿的強度、穩(wěn)定性驗算。（以下僅為支撐體系的強度、穩(wěn)定性驗算步驟。梁、板底模、龍骨的抗彎強度、撓度驗算從略）㈠、驗算砼樓板模板支架：①縱橫向水平桿強度驗算：a、作用縱橫向水平桿上荷載設計值：其中：式中—作用于縱橫向水平桿永久性荷載標準值；式中—作用于縱橫向水平桿可變性荷載標準值；b、縱橫向水平桿受最大彎矩：式中—為立桿縱（橫）矩c、抗彎強度：式中—鋼管截面模量應按《規(guī)范》附錄B表B采用d、擾度驗算式中—柱間距②立桿強度驗算：(詳見《規(guī)范》第5.3條)其中—立桿所承受的彎矩，包括水平桿偏心荷載（初偏心）和風荷載等產生彎矩之和；—立桿的軸向力設計值，包括大橫向水平桿傳給立桿最大豎向力與樓板底模板支架自重（前面②標準值乘1.2）產生的軸向力設計值之和（也可按《規(guī)范》第5.6條執(zhí)行）。在驗算立桿的穩(wěn)定性時應注意，立桿的計算長度應按《規(guī)范》的公式：計算,其中為立桿的步距，為立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點的長度。根據施工現場經驗建議。③扣件的抗滑承載力計算當立桿長度與支模長度相差較小時，可在立桿頂加可調支托進行調高，否則可用兩只旋轉扣件作鋼管接長，兩旋轉扣件的間距應在800mm以上。雙扣件抗滑設計承載力取12KN，單扣件抗滑設計承載力取8KN（采用旋轉扣件抗滑設計承載力值建議取5KN）。㈡、驗算砼梁模板支架：梁模板采用江蘇目前最典型的支撐方式—鋼管排架頂部水平鋼管傳力支模。即：梁自重及施工荷載通過底模下的木枋將荷載傳至水平鋼管，水平鋼管又通過與立桿扣接的直角扣件將荷載傳至立桿。①小橫向水平驗算砼梁模板下小橫向水平桿按簡支梁計算a、—受永久荷載標準值—受可變荷載標準值b、小橫向水平桿受最大彎矩c、抗彎強度d、擾度式中說明：小橫桿按中部受集中力作用計算結果偏安全。模板支架設計時，可根據小橫桿實際受力狀態(tài)確定受力簡圖。②砼梁模板支架立桿（不組合風荷載時）（組合風荷載時）式中—梁模板及支架自重，新澆砼自重與鋼筋自重標準值產生的軸向力總和（計算單元內砼梁及其模板自重已含在中，此處不計算）?！耗０逯Ъ苌鲜┕と藛T及施工設備荷載標準值，振搗砼時產生的荷載標準產生的軸向力總和。③扣件的抗滑承載力計算小橫向水平桿傳給立桿豎向力設計值㈢、梁側模板系統(tǒng)的計算新澆混凝土作用在模板上的最大側壓力取以下兩式中的較小值：

式中—混凝土的重力密度（kN/m3）；—新澆混凝土的初凝時間（h），可按實測確定。當缺乏試驗資料時，可采用計算（為混凝土的溫度℃）；—外加劑影響修正系數，不摻外加劑時取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2；—混凝土坍落度影響修正系數，當坍落度在110～150時，取1.15；V—混凝土澆筑速度（m/h）；H—混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度（m）。按新澆混凝土作用在模板上的最大側壓力與振搗混凝土時產生的荷載組合值對梁側板及側枋進行強度、剛度驗算，并計算所需對拉螺栓的直徑及間距。㈣、承受上層結構及模板支架結構樓板的承載能力驗算（略）。㈤、其他主要技術與安全措施（略）。2.3、構造要求應為用對接扣件作對接接長的最大承載力是用兩只旋轉扣件作鋼管搭接接長后的最大承載能力的2.14倍，立桿間連接應采用對接扣件，接頭在同步內的高度方向錯開距離不小于500MM；水平橫桿布設由于水平橫桿對立桿會產生偏心彎矩，建議模板支架搭設時，將橫桿對稱相向放置如圖所示?？v向水平桿A與B對立桿產生的偏心彎矩正好相反，通過橫向水平桿C得到彎矩平衡，基本上消除水平桿A與B對立桿產生的偏心影響。應嚴禁水平橫桿均勻一邊放置。剪刀撐布設①斜桿應與每立桿和橫桿的結點用旋轉扣件扣接最為合理，剪刀撐在模板排架四邊與中間；每隔4排架立桿應設一道縱向剪刀撐，由底至頂連續(xù)設置。②高于4M的模板排架，其兩端與中間每隔四排立桿從頂層開始向下每隔2M設置一道水平剪刀撐。剪刀撐的構造要求應符合《規(guī)范》要求；③剪刀撐應縱橫設置，且不少于兩道，其間距不得超過6.5m；支撐主梁的立桿必須設置剪刀撐。每層砼施工分兩步進行，先澆注框架柱，待其到了一定強度后與支模排架做剛性連接后再澆樓層砼；支模排架與結構通過框架柱和預埋鋼管作剛性連接，連接件偏離主節(jié)點不大于0.3M；在樓板模板支架頂主節(jié)點處立桿上設雙扣件；大梁下的支架的每步橫向水平鋼管和底部的掃地桿都必須設置的；立桿下設底座和50×300mm，長度不少于2跨的木條，且在離底座底30cm初設置縱橫向掃地桿。為防雨水浸泡地基，在支撐體系最外側立桿外2.0M處設置一條淺水溝；其余還應符合《規(guī)范》中第6.8條的構造要求。3、模板支架施工3.1施工準備：進行技術交底；對構配件進行驗收；清除搭設場地雜物，平整搭設場地，并使排水暢通。3.2支架基礎必須滿足支模施工和計算要求，驗收合格后按施工方案的要求放線定位。3.3按施工方案和上述構造要求搭設模板支架，并應滿足《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50204—2002）的有關規(guī)定。

3.4支架的拆除支模的拆除必須經驗算復核并符合《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50204—2002）及其它有關規(guī)定，嚴格控制拆模時間，拆模前必須有拆模申請及經審批。拆除時應遵循先上后下，先搭后拆，后搭先拆，一步一清的原則，部件拆除的順序與安裝順序相反，嚴禁上下同時作業(yè)，拆除時應采用可靠的安全措施。（3）卸料時應由作業(yè)人員將各配件逐次傳遞到地面，嚴禁拋擲。運至地面的構配件應及時檢查、整修與保養(yǎng)，清除桿件及螺紋上的油污物，變形嚴重的，送回倉庫修整。配件經檢查、修整后，按品種、規(guī)格分類存放，妥善保管。4、安全管理4.1明確支摸施工現場安全責任人，負責施工全過程的安全管理工作。在支摸搭設、拆除和混凝土澆筑前向作業(yè)人員進行安全技術交底。4.2支模施工應按經審批的施工方案進行，方案未經原審批部門同意，任何人不得修改變更。4.3支模分段或整體搭設安裝完畢，經技術和安全負責人驗收合格后方能進行鋼筋安裝。4.4支摸施工現場應搭設工作梯，作業(yè)人員不得從支撐系統(tǒng)爬上爬下。4.5支摸搭設、拆除和混凝土澆筑期間，無關人員不得進入支摸底下，并由安全員在現場監(jiān)護。4.6混凝土澆筑時，派安全員專職觀察模板及其支摸系統(tǒng)的變形情況，發(fā)現異?，F象時應立即暫停施工，迅速疏散人員，待排除險情并經施工現場安全負責人檢查同意后方可復工。4.7施工期間，要避免材料、機具與工具過于集中堆放。4.8支架搭設人員必須持證上崗，并戴安全帽、系安全帶、穿防滑鞋。4.9惡劣天氣時應停止模板支架的搭設與拆除。雨后上架作業(yè)應有防滑措施。5、設計和體會5.1按照規(guī)范要求，對木模板系統(tǒng)的計算是采用概率極限狀態(tài)設計法的要求，采用分項系數設計表達式進行的。因此，在高支模設計中，各種參數的取值是否合理，將影響計算數據的準確性和支撐系統(tǒng)的安全性。5.2經計算分析，鋼管的承載力較大（可用步距調整），其平面間距主要受木枋的強度和剛度影響。當木枋的強度和剛度滿足不了要求時，可考慮使用雙木枋（即兩條木枋疊起來使用）。由于木枋長度一般都是長2m，因此設計時垂直梁軸線方向的間距可以先定下來，一般為2m的1/2、1/4或比之略小，而沿梁軸線方向的間距則要通過試算來決定。5.3由于施工中產生的振動荷載較大，豎向支撐由扣件式鋼管腳手架組成，而安裝的誤差很難保證桿件在豎直的一條線上，因此扣件式鋼管腳手架要排列整齊和順直，并要及時安設好縱橫向水平拉桿、剪刀撐等。上下層立桿采用的對接扣件應按規(guī)范要求交錯布置。5.4要高度重視模板承重架的構造要求，模板承重架應盡量利用剪刀墻或柱作為連接連墻件。要確保各種扦件的不知符合規(guī)范的要求，使扦件傳力明確。立桿要盡可能承受軸向力，要加強整體連接和拉結，要實現構造尺寸的規(guī)范化，避免大量的隨意性；5.5一般的模板支架可不考慮風荷載；5.6立桿內力分析應按立桿布置的實際工況，不應平均分擔；5.7空間高、跨度大的模板支架立桿計算長度宜按進行計算，不宜采用；5.8模板支架計算改進建議：立桿穩(wěn)定驗算應按下式計算式中—立桿所承受的彎矩，包括水平桿荷載偏心和風荷載等產生彎矩之和；旋轉扣件的抗滑能力，從實際現場使用情況來看，一般很難達到規(guī)范這一要求，僅在模板支架設計時，旋轉扣件抗滑值為比較合適。5.9