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工程实践研究报告 高支模体系施工技术研究 年 级： 姓 名： 专 业： 校内指导老师： 校外指导老师： 2014年6月摘 要随着我国经济的发展，建筑物的大跨度和大空间倍受青睐，建筑结构日趋复杂化，高支模体系被广泛应用。由于我国目前模板支撑体系设计规范不是十分完善，也缺乏工程经验，高大模板支架坍塌事故屡见不鲜，造成巨大损失。因此，本文在现场调研和试验研究的基础上，结合相关规范及建模分析，对模板支架稳定承载力计算、稳定性影响因素和施工安全控制等进行了深入研究，对高支模体系施工进行安全风险管理研究。【关键词】高支模体系 稳定性 风险管理Abstract With the development of economy in our country, the structure of the large span and large space popularity, building structure is complicated, high formwork support system is widely used. Because our country is not perfect template support system design specification, also lack of engineering experience, large formwork collapse, causing huge losses. Therefore, this article on the basis of field investigation and experimental research, combined with the relevant specification and modeling analysis, of the template support stable bearing capacity calculation, the factors influencing the stability and construction safety control and so on were studied, on the system construction of high safety risk management.Key words: high formwork support system, stability，risk management.目 录第1章 绪论1第2章 国内外高支模支撑体系研究现状22.1 模板支架施工期荷载研究现状22.1 模板支架稳定承载力研究现状22.3 模板支架安全风险研究现状3第3章 高支模体系坍塌事故原因剖析53.1 原材料缺陷53.2 设计方案缺陷63.3 构造因素缺陷73.4 施工和管理缺陷7第4章 高支模体系稳定承载力影响因素分析94.1 原材料因素94.1.1 钢管壁厚94.1.2 钢管直径94.2 构造因素104.2.1 扣件螺栓拧紧力矩104.2.2 立杆超出顶层水平杆中心线至支撑点的长度114.2.4 斜杆及剪刀撑搭设114.2.3 顶托工作长度124.2.5 立杆垂直度134.2.6 扫地杆高度13第5章 高支模体系施工安全风险管理145.1 高大模板支撑体系施工安全性预测145.1.1 安全预测常用方法145.1.2 人工神经网络技术165.2 模板支架施工质量控制175.2.1 原材料选择175.2.2 施工方案175.2.3 搭设质量175.2.4 构造措施175.2.5 施工组织及管理18总结19致谢20参考文献21第 25 页第1章 绪论近年来，我国城乡建设快速发展，多高层建筑的数量不断增多，无论是公用建筑或者民用建筑，其设计大多采用框架、剪力墙或框剪结构。因此，模板工程在主体结构施工中的地位愈显重要。扣件式钢管模板支撑体系因其施工便捷、适应性强、承载力高、整体刚度大等特点成为当前工程中应用最多的一种支撑体系。而人们对它的认识远远赶不上它的发展，其方案设计和风险管理成为施工技术和安全监督的重点和难点。随着我国经济的发展，人们不断追求建筑物的大跨度和大空间，使得建筑结构日趋复杂化，高大模板支撑体系被广泛应用。由于我国模板设计研究起步较晚，也缺乏工程经验，给人们的生命财产安全和建筑业的健康发展造成重大安全隐患，而高大模板支架坍塌事故的代价是巨大和难以承受的。虽然先进的施工技术和施工机械不断地被开发和引进，但模板支架坍塌事故却从未终止，反而有愈演愈烈的趋势，受到社会各界的关注。 目前，我国对于高大模板支撑体系没有明确的定义，建设部关于印发建设工程高大模板支撑体系施工安全监督管理导则的通知规定：高大模板支撑体系（简称高支模体系）是指建筑工程施工中搭设高度超过 8m，或搭设跨度超过 18m，或施工总荷载大于 15kN/m2，或集中线荷载大于 20kN/m 的模板支撑系统。由于我国还没有统一的高大模板支撑体系设计规范，也没有统一的设计荷载规定，高支模体系施工的工程经验也不足，因此，高支模施工中造成工程事故的现象时有发生，不仅影响建设工期，严重的还会造成生命财产等的重大损失。近年来，模板支架坍塌事故发生频率较高，造成人员伤亡和财产损失，例如2005年北京“西西工程”顶盖模板支架垮塌，造成8人死亡、21人受伤。据统计，近14年来，我国模板支架坍塌事故已发生140余起。因此，要高度重视模板支架施工的安全控制，加强对保证高支模体系施工安全的理论和方法进行研究。对酿成模板支架坍塌事故的各种原因及各种能够诱发安全事故的隐患形式和状态进行深入研究，融合各方面信息，构建扣件式钢管高大模板支撑体系风险预测模型，建立合理实用的风险预测模型并采取相应的预警和安全控制措施，保证施工安全。第2章 国内外高支模支撑体系研究现状模板支撑体系在工程施工中被广泛应用，而其施工技术与安全监督也已成为人们关注的焦点。为防止模板支架坍塌事故的发生，国内外很多专家和学者分别从施工期荷载、稳定承载力、安全风险控制等方面进行了深入的试验和理论研究。2.1 模板支架施工期荷载研究现状荷载是模板支撑体系极限稳定承载能力计算和进行安全控制的基础，但是目前对于这方面的研究很少。我国目前主要采用的钢筋混凝土结构，大多采用现浇混凝土施工，主要的施工工艺是在模板支撑体系的支护下进行钢筋绑扎、混凝土浇筑、振捣、养护等施工。材料、机械、人员等活荷载以及振捣、风荷载等动荷载具有极大的不确定性，施工方法也多种多样，而荷载的确定方法目前也没有统一的标准和规范，因此，施工期荷载的研究和确定具有一定难度。欧洲很多国家在七八十年代就对模板支撑体系荷载进行过统计分析，美国洛杉矶学者Karshenas 和Ayoub对美国22个采用模板支撑体系进行施工的工程项目进行了现场荷载调查和统计，统计分析了待浇筑模板在砼浇筑前和浇筑中的人员、材料、施工机械等活荷载的情况，通过分析等效均布荷载的规律，最终得到施工期活荷载的分布规律及相关参数。在国内，西安建筑科技大学的梅源等通过对西安、上海两地近20个高层和多层工程项目的恒荷载和浇筑期活荷载两项内容进行了调查，通过在荷载调查平面上划分均等网格并将网格内活荷载平均，求得该单元的活荷载值，然后使用DH3816静态应变测试仪和LTR-1型传感器等仪器，实测模板支撑体系各施工阶段的内力值，给出了模板支撑体系施工期荷载的分布特征和取值建议。2.1 模板支架稳定承载力研究现状在国外，很多国家对模板支撑体系的稳定性计算理论和足尺试验研究已开展很长一段时间，积累了大量资料。密歇根大学的Brand将通过弹性稳定理论计算的极限稳定承载力与通过模型试验得到的承载力进行比较，结果验证了取步距为计算长度的弹性屈曲理论解作为模板支撑体系的稳定承载力是合理的。伦敦的Hindson 和 Home 采用足尺试验研究和理论分析对模板支架的竖向承载力和水平向承载力进行了研究。加尼福利亚大学的Oliveto 和 Lightfoot 分别采用塑性分析及弹性屈曲分析方法对模板支架的极限稳定承载力进行计算。在国内，很多学者也对模板支架稳定承载力进行了很多理论分析、试验研究和计算模型研究。当前，我国工程施工中常用的模板支撑体系为扣件式钢管模板支架。模板支撑体系的计算模型主要有：排架模型，即把模板支架简化为上下两端铰接的多层排架，其稳定性可以简化为两端铰接的等代柱的稳定性；框架模型，借鉴框架结构计算理论，用钢结构理论中的有侧移框架模型理论对双排脚手架的稳定性进行分析，并应用于模板支撑架的分析。中国建筑工程总公司科技信息中心站副站长杜荣军还阐述了扣件式钢管模板高支撑架稳定性计算方法，从“几何不可变杆系结构”和“非几何不可变杆系结构”两个方面提出了支架稳定承载能力和稳定性的计算方法，并提出了施工搭设和使用要求。东南大学土木工程学院教授李维滨等通过对整架试验取得的试验数据进行分析，为模板支架整体稳定承载力的计算提出了合理化建议。西安建筑科技大学土木工程施工与管理教研室主任胡长明等结合压杆稳定理论通过现场试验和实测探讨了高大模板支撑体系的计算理论、节点的半刚性、各构造因素对支架极限稳定承载力的影响，得出了各影响因素对模板支架稳定承载力的影响关系，并提出了考虑初始缺陷的模架稳定承载力计算方法。2.3 模板支架安全风险研究现状模板支架坍塌事故危险性巨大，每一次事故都会造成重大伤亡，因此，对模板支架施工进行风险预测和加强风险管理，对保证支架安全和人民生命财产安全具有重要现实意义。风险分析方法最早出现在 20 世纪欧美对核电厂的安全性评估中。2002年，瑞士联邦技术研究所的Faber.M.H教授对风险分析的常用方法进行了系统的阐述并将其引入土木工程中应用。不仅国外如此，近几年来，我国很多工程项目都采用了安全风险管理，尤其是在地铁建设方面，广州、上海、北京等地的新建地铁项目大都采用了风险管理与评估。早在2006年，广州地铁就建立了地铁监测信息平台和安全风险管理体系，对施工前期安全风险进行诊断评价等，有效的控制了风险的产生。近几年来，建筑结构在施工期间的安全风险的评估研究也日益受到人们的关注。东南大学土木工程学院建筑工程系刘家彬、郭正兴提出了重视“扣件式钢管模板支架的安全性”的提议，从实际事故案例出发，并基于架体不安全因素分析的方法，系统阐述了架体设计和施工管理的要点。国内学者主要运用模糊数学理论、层次分析法等风险分析方法对模板支架的安全性进行评价。浙江大学宁波理工学院的金伟良、袁雪霞等则将模糊数理论引入到灰关联综合评估领域，提出对模板支架施工安全性进行评价的方法，该方法运用到实际工程中能够有效的降低施工风险，显著提高施工安全水平。河南理工大学副教授刘建民通过对我国发生的典型模板坍塌事故进行分析和总结，得出模板支架稳定性的主要影响因素，然后利用层次分析法确定各影响因素的权重值，用模糊综合评判法对模板支撑体系施工安全性进行判断。浙江大学的金伟良、周继忠、王雪艳、景玉华等均采用类似方法对模板支架的安全状态进行了综合评判。并采用层次分析法设计了一套扣件式钢管模板支架现场施工安全评价系统，对扣件式钢管高大模板支撑体系的施工风险进行识别,针对风险情况提出了相应的安全措施，并结合实际工程对监测方案的制定提出了合理化的建议。第3章 高支模体系坍塌事故原因剖析模板支架坍塌事故在各类施工事故中的比例居高不下，一直是工程项目施工安全监督的重点和难点。扣件式钢管高支模体系由于作业高度较高，施工作业人数较多，一旦发生坍塌事故，往往需要人们付出沉重的代价。本文对近几年来的高支模坍塌事故进行总结，再次揭开人们久伤未愈的伤疤，深入分析事故的成因，用血的事实去警醒人们，总结教训，用科学的手段和谨慎的态度去建造工程，以期高支模工程不再成为伤亡的重灾区。通过对模板支架坍塌事故进行分析，本文认为在建筑领域引发模板支架坍塌事故的环境、条件、因素和隐患长期存在，而且同类事故重复发生。因此，模板支架坍塌事故属于多发事故，需要高度重视，深入探究事故原因和预防措施。扣件式钢管模板支撑体系坍塌事故之所以发生，是计算理论不规范、设计方案不得当、搭设材料质量缺陷、现场搭设随意性大、支架构造因素缺陷、施工管理和监管不善等原因造成的或者综合作用的结果。总的来讲，引起模板支架坍塌事故的原因可以归结为四个方面：原材料缺陷原因、设计方案缺陷原因、构造因素缺陷原因、施工和管理缺陷原因。3.1 原材料缺陷原材料是组成结构主体的基础，如果原材料质量不过关，再完美的方案和精致的施工都是徒劳的。在导致模板支架坍塌事故的因素中，构成模板支架的钢管和扣件质量缺陷，是主导因素之一。规范规定脚手架用钢管采用483.0mm 焊接钢管或无缝钢管，但由于目前监管缺失，钢管、扣件生产不规范，普遍存在质量问题，而由于一些地方租赁市场混乱和项目管理者把关不严，使得质量不合格的钢管、扣件等流入施工现场，致使施工现场使用的钢管和扣件普遍达不到规范要求。另外，由于其多次周转使用，加上维护保养不到位，更加重了它们的质量缺陷和不合格程度。这些原材料大多存在初始缺陷，例如钢管壁厚不足、锈蚀严重、钢管出现弯曲和变形、由于多次切割造成的端面严重不平整、扣件螺栓滑丝等。这些原材料缺陷将使模板支撑体系的稳定承载能力大大降低，是造成模板坍塌事故的重要安全隐患。因此，在当前条件下，在模板支架施工前，首先要把好原材料质量关。使用前，对原材料进行筛选，不得使用初始缺陷严重的材料，取其几何参数和力学参数的实测值进行设计计算。3.2 设计方案缺陷工程施工是将设计方案转化为实体的行为活动，在这个过程中设计方案是基础和根本，设计方案的重要性是不言而喻的，如果设计方案存在缺陷，施工项目质量和安全性便无从谈起。实践也证明，设计方案存在缺陷的项目，出现安全事故的概率非常高。设计缺陷包含三个方面：一个方面是因为设计计算错误或未进行设计计算使得模板支架承载能力不足，在正常施工过程中，施工荷载随时都会达到支架临界荷载或变形极限，引发坍塌事故；另一个方面是在设计过程中对一些可能出现的荷载和偶然原因估计不足，造成模板支架承载能力富裕度不足，在实际施工中一旦出现过大偶然荷载，就会从局部引发，导致整个支架坍塌；第三个方面是未合理设计混凝土浇筑方案，普遍采用从一侧向另一侧推进的浇筑工艺，使得施工过程中荷载分布不均匀，产生的诱发荷载导致模板支架坍塌。工人施工具有很大随意性，任意减少杆件数量和加大构件尺寸，将本身已经存在的设计缺陷放大，很容易引发工程事故。南京某演播中心工程模板支架坍塌事故（图 3.1）就是由于设计缺陷原因引发的，该工程的高大模板支架，没有进行方案设计，凭工人随意搭设，有的梁底搭设三排立杆，有的搭设两排，导致立杆之间受力不均，某些部位立杆步距竟超过 2.6m，这是规范不允许的，因此，其出现坍塌事故是必然的。 图3.1 南京某演播中心工程模板支架坍塌事故现场3.3 构造因素缺陷模板支架的设计是通过承载力计算确定的，规范为提高模板支架安全程度，在模板支架搭设过程中提出了很多构造措施，比如，剪刀撑设置、连墙件设置、立杆 a 值（立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度）、扫地杆设置等。在当前规范不完善，计算理论不清晰的条件下，构造措施往往是保障模板支架稳定性的最后一根稻草，因此，需重视构造措施的设置，构造因素对于加强模板支架安全性具有重要作用。北京西西工程模板支撑体系坍塌事故（见图 3.2）现场量测到立杆顶部伸出顶层水平杆中心线至支撑点长度竟达到 1.8m，悬臂端过长，很容易造成偏心受压，严重降低了立杆承载力，导致立杆伸 图 3.2 北京西西工程模板支撑体系坍塌事故出段失稳扭转而酿成安全事故。 3.4 施工和管理缺陷方案是施工的基础，而施工和管理决定施工主体的质量。方案和预案仅是设想，实际施工才是质量控制的重点和核心，施工过程中存在很多偶然性和不确定性，很多情况是预想不到的，因此，需要通过精心施工和完善管 图 3.3 郑州富田太阳城工程中庭模板理保障施工安全。施工现场工人 支架坍塌事故 工程理论不足，对施工技术理解不到位，管理人员交底不彻底，工人施工随意性很大，这对工程质量有较大影响。如果管理人员和监理单位把关不严，没有进行有效的质量控制和施工管理，极易造成工程事故。要充分认识到管理的重要性，好的管理能显著提高施工质量，郑州富田太阳城工程中庭模板支架垮坍事故(图 3.3）就是由于监理单位等管理人员监管不力原因造成的。第4章 高支模体系稳定承载力影响因素分析高大模板支撑体系施工的安全问题一直是建筑领域亟待解决的问题，因为它是施工期荷的主要载体，也是造成施工人员伤亡的主要原因。尽管，近几年来施工技术日新月异，但并没有阻止高支模体系坍塌事故的频繁发生。对待安全事故唯一正确的做法是进行科学的分析，提出切实有效的预防措施，避免事故的再次发生。本文在对模板支架坍塌事故进行分析的基础上，结合现场试验，将影响模板支架稳定的因素分为三类：原材料因素，构造因素，其它因素。然后逐类进行统计分析和深入研究，力求从局部深入到整体，全面了解模板支架稳定性的机理。4.1 原材料因素4.1.1 钢管壁厚我国建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）规定：钢管的尺寸采用 483.5钢管。但是通过收集大量现场实测数据进行统计，发现钢管壁厚能够达到3.5mm的并不多，它们的平均值仅为2.77mm，其截面积为393.6mm2，为标准值489mm2的80.5%，立杆抗压强度降低率为18%（见表 4.1），与规范差距较大，不能满足要求。然而，在进行模板支撑体系承载能力计算时通常取钢管的壁厚为 3.5mm，据此计算出的承载能力往往偏大，有较大安全隐患。因此，建议在进行模板支撑体系计算时，特别是高支模体系方案设计计算时取实测平均值进行计算，即取2.77mm。 规格/mm483.0482.8482.5482.2截面面积/mm2424398357317强度降低率13%18%27%35% 表4.1 钢管壁厚与立杆抗压强度的关系4.1.2 钢管直径钢管直径是材料几何参数，对高支模体系稳定承载能力具有直接影响。规范规定钢管直径为48mm，通过收集大量现场实测数据进行统计，发现钢管的直径大部分均达到了48mm的规范值，实测钢管直径平均值为48.121mm，比规范值稍大，主要是由于现场使用的钢管均涂有油漆和有不同程度的锈蚀，且多次周转使用过的钢管经常还覆盖有混凝土，使得钢管直径增加。有关施工用钢管的国家标准规定：外径为10mm48mm 的钢管的允许偏差为 0.5mm。因此，现场使用钢管直径符合规范要求，在实际计算中取钢管直径为48mm 是安全可靠的。4.2 构造因素4.2.1 扣件螺栓拧紧力矩扣件是连接横杆与立杆，立杆与立杆，以及斜杆与横杆、立杆的构件，扣件螺栓拧紧力矩直接关系到高大模板支撑体系的刚性程度，对模板支架的稳定承载力具有很大影响。我国建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）第 7.3.10条规定，扣件螺栓拧紧力矩不应小于40Nm，且不应大于65Nm。经大量实践调查表明，扣件拧紧力矩均值为24Nm，且有相当一部分力矩值在 10Nm以下。经过分析得知原因主要是工人在现场搭设脚手架时，对于扣件的拧紧程度没有严格的标准，一般用没有力矩显示的扳手进行拧紧，没有明确的指示，随意性非常大，导致扣件螺栓拧紧力矩达不到规范要求。特别在冬季，由于天气及工人体力原因，工人很难将扣件拧紧。另外，经过多次重复使用的扣件螺栓、螺母锈蚀严重，存在一定程度的削弱和拧不紧的问题。通过对比试验表明，拧紧扭力矩30Nm 的模板支架承载力比50Nm 约降低20%左右，而 JGJ130 规范制订时所做试验使用的都是足尺寸的标准扣件和钢管，拧紧力矩为50Nm。用扣件严格拧紧的模板支架试验得出的计算公式去计算拧紧力矩为24Nm的模板支架，对稳定承载能力的降低值很大。天津大学陆征然由有限元分析结果得到，扣件的扭转刚度与扣件螺栓的拧紧力矩有关，拧紧程度越大，则扣件表现出的刚性越强，其承载能力也就越高。因此，加强施工过程管理，实施全过程监控，施工单位和监理单位应把高大模板支撑体系扣件拧紧程度列入验收范围，对扣件拧紧程度进行抽检（抽检数量不得少于20个），进行施工质量控制。另外，在建模计算稳定承载能力时对于立杆与横杆的节点的弹簧刚度值的选定进行修正，取40Nm的规范值，存在一定安全隐患。在实际计算中建议修改为24Nm作为扣件的转动刚度，在模板支架搭设过程中，要求采用扣件扳手对扣件拧紧，保证扣件拧紧力矩在4065Nm。4.2.2 立杆超出顶层水平杆中心线至支撑点的长度立杆超出顶层水平杆中心线至支撑点的长度，即立杆悬臂端，我国规范并没有给出明确规定，但是在建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）5.6.2 条规定模板支架立杆的计算长度采用公式L = h + 2a计算，为确保安全，立杆按悬臂端进行计算。如果立杆超出顶层水平杆中心线至支撑点的长度过大，在力的作用下，变形增大，产生附加弯矩，对模板支架的稳定承载力影响很大，因此有必要进行深入分析。在现场实测中发现，立杆超出顶层水平杆中心线至支撑点的长度与模板支架搭设高度和结构主梁高度有关。在支架搭设至顶端时，由于有时剩余高度不足一步，为了省时省力，施工人员往往不再继续搭设，而是将立杆顶端直接支撑在支撑点上，不另外加设横杆，造成立杆超出顶层水平杆中心线至支撑点的长度偏大。另外，由于主梁高度较大，为满足主梁的支撑，往往在梁底加设横杆，至于板底立杆就不再加设横杆，造成立杆超出顶层水平杆中心线至支撑点的长度偏大。4.2.4 斜杆及剪刀撑搭设在对高支模体系施工现场实地调查中发现，对于横向和纵向竖向剪刀撑，都能按规范要求从顶端到底部进行连续设置，但是只有一个工地搭设了水平剪刀撑，仅搭设了一层且搭设非常随意。对于剪刀撑的搭设，施工人员往往忽视水平剪刀撑的搭设，认为搭设了竖向剪刀撑对于支撑模板施工已经绰绰有余，实践证明这种认识是错误的。由于扣件的约束能力较弱，很难达到刚性连接的要求，扣件的拧紧程度与施工人员的素质息息相关，目前工人素质参差不齐，有待提高。实际测量结果证明扣件的拧紧力矩平均值仅为24Nm，为半刚性连接，这使得剪刀撑成为加强扣件式钢管模板支架刚度的极为重要的保障。因此，要重视剪刀撑的搭设，把剪刀撑的设置要求和设置数量做出规范，并将规范具体化，以利于执行。在搭设模板支架时，要在架体沿外侧周边及内部纵、横向每隔5m8m（一般为4跨），设置由底至顶的连续竖向剪刀撑，在模板支架顶部和底部设扫地杆处，以及竖向剪刀撑顶部交点处平面设置连续水平剪刀撑，一般每隔46米设置一道，且水平剪刀撑距架体底面或相邻两层水平剪刀撑的间距不得超过8米。4.2.3 顶托工作长度我国建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）中第6.1.9条规定：钢管立柱顶部应设置可调支托，U形支托与楞梁两侧间不得留有间隙，如果有，必须楔紧，保证螺杆伸出钢管顶部小于200mm，螺杆外径与立柱钢管内径之差不得大于3mm，应保证安装后上下同心。现场实测发现，施工现场加设可调支托主要是为了调节立杆的支撑高度，其工作长度基本都在 200mm 以内，基本没有超出规定限值的情况，如图4.1为施工现场顶托的设置。 图 4.1 可调顶托的工作长度4.2.5 立杆垂直度模板支架中立杆是传递施工荷载的承压构件，安装时如有过大的初始偏心距或初始弯曲，对立杆的受力状态极为不利，影响模板支架的安全与功能的发挥，使其承载能力降低甚至导致失稳坍塌，国内外有很多这方面的惨痛教训。因此，要做好立杆垂直度的测量，严格控制立杆垂直度。在实际工程中，钢管被反复循环使用，普遍存在初始弯曲，而工人不注意对立杆的垂直度的控制，随意施工，使得立杆垂直偏差较大，在施工现场用垂直度检测仪，对部分立杆的垂直偏差进行了测量，发现大多数立杆垂直偏斜较大，平均值达到19mm，对立杆受力极为不利。建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）关于垂直度的规定比较笼统，没有对垂直度偏差做出具体规定，施工人员对此不加重视，加上扣件式模板支撑体系采用扣件连接，本身已存在55mm的偏心，再加上垂直度偏差，在偏心受力后，进一步加大了立杆的垂直偏斜，严重降低了立杆抗压能力，极易发生局部失稳。因此，在实际搭设过程中，要对立杆的垂直度要进行控制，将其列为验收指标，对于安装高度小于20米的模板支架，立杆垂直度允许偏差为H/200。4.2.6 扫地杆高度扫地杆的设置对整个高支模体系的稳定性起非常重要的作用，若漏设扫地杆或设置不合格都将会使其极限稳定承载力大大降低，因此，要重视扫地杆的设置。在实地调查中发现施工人员基本都能够认识到搭设扫地杆的重要性，但是对于扫地杆的搭设高度却不置可否，大部分人认为只要有扫地杆就行，高度不要太离谱就没问题。扫地杆的不正确设置为模板支架的安全性埋下了安全隐患。当扫地杆离地面高度为0.2米时模板支架稳定承载力最高，在0.4米范围内其稳定承载能力变化范围不大，大于0.4米处，承载力值下降加快。因此，必须高度重视扫地杆的设置，考虑到扫地杆离地面较低不便于搭设，建议扫地杆高度小于0.4米。评判方法进行评价，根据规范其合格区间为40，65，取一定样本进行实测，取其平均值进行评价，大于 40Nm 为合格，其它的则进行隶属度计算。取值在0，1之间，越接近 1 说明符合度越高。第5章 高支模体系施工安全风险管理模板支撑体系施工安全风险管理是一个系统工程，施工安全风险贯穿于设计和施工环节。模板支撑体系施工安全风险具有：多且不具体，容易引发连锁反应，危害性大等特点。为降低风险，需要根据其特点，在施工过程中同时进行风险的识别、分析和控制。在每个环节，对风险进行识别和分析的同时，及时进行风险控制，将风险消灭在萌芽状态。5.1 高大模板支撑体系施工安全性预测 高支模体系施工是一个系统性工程，其涉及原材料状况、方案设计、施工管理、施工组织等诸多方面，是一个系统多、层次多的综合性问题，在进行风险预测和安全评价时，有很多影响因素，既有确定性因素，又有不确定性因素，因此需要采用现场实测、专家打分等多种方法结合起来进行评判。5.1.1 安全预测常用方法 （1）专家调查法专家调查法是通过专家来进行综合判定以及识别风险一种方法。一般情况下由项目建设各方面的专家们来完成，专家们根据各自领域的专业知识以及自己的实践经验，综合对问题做出判断，最终找出在工程施工过程中各项潜在的风险因素并对后果做出分析。目前，在专家调查法中最常用且具有一定代表性的是德尔菲法和头脑风暴法。德尔菲法，其本质上是一种反馈匿名函询法，匿名征求专家的意见，在征询过程中，专家只可以与调查人员进行联系，最后经过反复多次的征询、修改和归纳，最终汇总得出专家们基本一致的看法，并以此作为匿名征询的最终结果。目前，德尔菲法具有非常广泛的代表性，结果相对比较可靠。头脑风暴法，又叫做集思广益法，是指通过营造一个无批评的、可以自由发表言论的氛围，专家们可以畅所欲言，不断地互相启迪，从而产生出大量的富有创造性意见的一个过程。采用头脑风暴法可以充分发挥出集体的智慧，从而提高风险识别的效率以及准确性。无论是头脑风暴法还是德尔菲法，采用专家调查法均不需要足够的统计资料或者数据便可以实施，因此十分简单易行。但是，专家人数以及专家的专业水平也会直接限制专家调查法的判定结果。 （2）安全检查表法安全检查表法（Safety Check List），是采用事先设计好安全检查表直接到现场进行检查，对照检查表发现是否存在安全隐患时及时记录和分析，据此获取风险资料。安全检查表是安全风险的重要总结资料，可以为以后同类项目的施工提供非常珍贵的参考意见。我国建设部于 1999 年 5 月 1 日正式实施建筑施工安全检查标准（JGJ59-1999），目前已更新到最新版建筑施工安全检查标准（JGJ59-2011）。安全检查表比较容易掌握，也适合我国建筑工程施工安全管理的实际情况，易于推广且能够事先编制，能做到系统化和科学化。但是，安全检查表只能对已经存在的对象进行分析，另外还受到项目可比性的限制。 （3）幕景分析法幕景分析法，是分析造成风险发生的关键因素以及分析风险影响程度的一种方法。一个幕景就是对某一事件未来某种状态的描述，就像是电影剧本里面的一幕。在进行风险识别时，可通过图、表、曲线等一系列形式将结果呈现出来。其分析结果就是描述其发展的过程或者说是对风险未来状况的一种描述，甚至是指在这种状况下未来一系列的变化。目前分析法主要分为三种类型：原始幕景、当前幕景和原始幕景。幕景分析法能够促使使用者思考未来可能会面对的各种情况，便于真实情景发生时他们在思想上能有充分的准备。幕景分析法需要依赖大量的统计数据，但是，往往这方面的数据又相对缺乏。 （4）事故树分析法事故树分析法，简称 FTA（Fault Tree Analysis），为美国贝尔电报公司的电话实验室 1961 年开发，是系统工程中一种比较重要的分析方法。在逻辑上，FTA 按照易于理解的演绎推理逻辑，将事故结果演绎为导致该事故发生的各种原因。在时序上，FTA 遵循从结果找原因的原则，采取逆时序的分析方法，即从结果出发，逆时序向上寻求结果事件（顶上事件）。这些方法往往存在下列问题：1）、很难反映出指标属性间的非线性关系；2）、各指标在进行权重量化时，容易受评价人的主观因素的影响；3）、信息来源既不完整，又往往缺少完善评价规则，有时无章可循，通常在表征各指标间的相互关系时遇到困难，也很难将各指标的权重分配定量化，唯一能确定的仅有其属性特征和同类系统的历史评价结果。5.1.2 人工神经网络技术人工神经网络（Artificial Neural Network，简写为 ANN）也可称为神经网络（NN）或称作连接模型（Connectionist Model），它是一种模拟动物神经网络行为特征，以此进行分布式并行信息处理的算法数学模型，它是由大量处理单元互联组成的非线性、自适应的信息处理系统。 人工神经网络技术能够有效地解决上述难题。神经网络具有很强的非线性处理问题的能力，一般的评价方法在信息含糊、信息缺失、信息相互矛盾等复杂的环境中通常会失效，而神经网络技术却丝毫不受影响；神经网络的自学习能力将知识的获取过程转换为网络自身的变结构调节过程，从而为知识的获取和记忆提供了便利；神经网络通过学习，可以从大量的典型案例中提取其中所包含的一般原则，从而学会处理相应的具体问题，还能补全不完整的信息。从评价问题的角度来看，神经网络通过学习己有的系统和它们的评价结果，了解其规则，可学会隐含其中的人的经验、知识及对各目标重要性的看法等直觉思维。当再次用来评价类似问题时，网络就能再现学到的经验、知识和直觉思维，对问题做出合理的评判，因此，应用神经网络对高大模板支撑体系施工安全性进行预测是完全可行和合理的。 应用人工神经网络技术对具体问题进行评价有很多种途径。其中用的最多的是利用有监督学习的神经网络，简而言之，就是先用已有标准样本训练网络，即把样本中的各相关的属性值输入到神经网络模型中，同时输入期望的输出值。待网络进行自行迭代并收敛后，网络各神经元之间的连接权值就是网络所学到的经验、知识和对于此问题的评判准则，它们分布存储在网络中；此时的神经网络就已然成为评价专家。当要对某些方案进行评判时，就将待评方案的属性值输入到网络中进行运算，得到的输出即为评判结果。在样本数据足够多而且准确的情况下，系统会根据样本训练的情形自动给出评价指标的权值，并在网络迭代过程中自动地修改权值，从而保证客观的评价方案。该方法只需要统计各指标的数值，结合相应的国家规范，选择合理的方法给予评价，然后将相应属性值输入神经网络模型就能得到预测结果。不仅简单易行，而且准确度较高。因此，用神经网络进行高大模板支撑体系施工安全性预测是一种良好的可行办法。5.2 模板支架施工质量控制5.2.1 原材料选择原材料的质量对模板支架的稳定承载力具有重要影响，是安全控制的第一道屏障，因此，要严格控制施工中使用的原材料的质量。首先要确保各种材料的质量，对于组成模板支架的主要材料：钢管和扣件，由于它们都是各个施工现场反复周转使用，存在质量缺陷是不可避免的，需要按实际情况考虑给予折减。施工现场普遍存在钢管外径、壁厚等不符合规定的情况，壁厚一般都不足 3mm，而钢管壁厚偏差使其截面积减少，对立杆受压承载力影响较大，因此，在进行设计计算时，需要先进行现场抽样实测，根据实际测量结果进行模板支架承载力的计算。钢管和扣件在进场前应先进行检查，弯曲严重和磨损较大的钢管不得使用；严禁使用抗滑承载力不足、锈蚀严重、有裂缝、变形的扣件；滑丝的螺栓必须更换。有条件的单位在使用扣件、钢管前，应按照相关规范的规定，按批次进行抽样，到有资质的检测单位检测，不合格的材料一律不得使用。由于钢管一般经过多次周转使用，本文建议在进行立杆稳定性验算时，根据现场使用的钢管的实际情况，对钢管 f 值进行折减，取 0.70.8 的调整系数。5.2.2 施工方案施工方案是模板支架安全控制的核心，其编制工作的基本要求是确保其设计安全，而对施工方案进行管理的核心要求就是对其设计进行严格控制。施工方案的设计必须保证模板支撑体系有足够的稳定承载能力、刚度和稳定性，除了满足承载力要求外，还要从构造方面进行加强。目前模板支撑体系设计的主要依据为相关国家规范以及国内外学者的研究成果。5.2.3 搭设质量搭设质量直接影响模板支架的稳定承载能力，搭设质量高能起到事半功倍的效果。而不好的搭设质量会极大的降低模板支架的承载力，甚至造成坍塌事故。5.2.4 构造措施模板支撑体系的构造措施是保证模板支架施工安全的额外保障，模板支架的设计是建立在比较理想状态，把一些因素简化，而且很多相关因素未加考虑，因此，模板支撑体系的搭设安全仅靠计算是不够的，还需要通过构造措施去提高模板支撑体系的安全裕度。目前在施工现场对构造措施不够重视，严重影响高支模体系施工安全，因此，要充分重视模板支架构造措施的搭设。5.2.5 施工组织及管理施工组织与管理是控制模板支架安全的重要保证，对于一个项目来说合理的施工组织和管理将使得工作更顺畅，更容易达到目标。施工管理包括技术管理、施工管理和组织管理三个分项。很多安全事故都是由于管理者没有管理好造成的，通过对高大模板支架工程坍塌事故的危险性、严重后果及其诱因的分析，深刻认识到加强高大模板支架施工安全管理与控制工作的重要性。模板支架坍塌事故之所以不断发生，除直接引发事故的技术原因外，还有施工组织和管理原因，管理者不顾安全的违规行为和错误决策是酿成事故的主因。在管理上对大量存在的“习惯生安全隐患”熟识无睹，不注重细节的问题要避免。在混凝土浇筑过程中，泵送混凝土时产生的水平冲击力引起的诱发荷载和混凝土浇筑路径不当导致受力不均衡产生的反力放大效应引起的等效荷载均会导致局部受力和变形增大，甚至导致局部坍塌，因此，在施工过程中要对混凝土浇筑过程进行科学控制。总结本文立足于前人的研究和试验成果，改进方法，加强施工现场资料统计，并结合理论和试验研究对扣件式钢管高大模板支撑体系施工安全风险管理进行研究，主要研究成果：（1）通过对多次高支模体系安全事故进行分析，将事故主要原因归结为四个方面：原材料缺陷原因、设计方案缺陷原因、构造因素缺陷原因、施工和管理缺陷原因。（2）通过对扣件式钢管高支模体系施工的现场调研分析，对钢管壁厚、直径、扫地杆高度、立杆超出水平杆中心线至支撑点高度、步距、剪刀撑设置、立杆垂直度等因素分析，得到各影响因素的搭设现状，结合规范要求和分析计算，给出能够保证施工安全和方便施工的取值范围和搭设要求，为施工和设计提供参考。（3）结合试验研究和相关规范，确定了影响模板支架施工安全的指标因素并给出各因素的安全水准及计算方法。（4）通过对比各种风险预测方法，确定采用人工神经网络进行风险预测。（5）本文从原材料选择、施工方案、搭设质量、构造措施、施工组织与管理、信息化施工六个方面提出模板支撑体系安全控制方案。高大模板支撑体系，未知领域还有很多，需要广泛调研，加强试验，以获取更多的真相。在实际施工过程中，施工人员和监理人员更应加强认识，慎重对待，从根本上杜绝模板支架安全事故的发生。致谢毕业论文是对我们知识运用能力的一次全面考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立分析问题和解决问题的能力，为我们以后撰写专业学术论文和工作打下良好的基础。本次设计能够顺利完成，首先我要感谢我的母校，是她为我提供了学习知识的土壤，使我们在这里茁壮成长；其次我要感谢土木工程系的老师们，他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理；尤其要感谢在本次设计中给与我大力支持和帮助的老师，每有问题，老师总是耐心的解答，使我能够充满热情的投入到毕业设计中去；还要感谢我的实习单位的部分领导；最后还要感谢相关资料的编著者和给与我支持的其他人士，因为有你们的帮助，才能有我本次论文的圆满完成。谢谢！参考文献1 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谢建民，肖备脚手架与倒塌事故分析与预防措施J建筑结构，2002，32(4)：71-7220 赵挺生，丁丽萍，唐菁菁，等模板工程防倒塌设计与管理现状J土木工程与管理学报，2011，28(3)：107-110请您删除一下内容，O(_)O谢谢！Many people have the same mixed feelings when planning a trip during Golden Week. 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