大面积超高模板支撑体系设计于施工

1、大面积超高模板支撑体系设计与施工 张 兵、于观春、梁文义（中建土木公司，北京 100068）张 兵（1976 ），男，河北献县人，中建土木天津公司总工，工程师，北京市丰台区角门北路8号院1号楼813室 100068，电话现代建筑施工中，由于建筑形式的需要，一些高大模板支撑体系运用越来越频繁。一般将水平混凝土构件模板支撑高度8m、跨度超过18m、施工总荷载大于10kN或集中线荷载大于15kN/m2的模板支撑系统称为高大模板。由于高大模板支撑体系计算复杂，荷载取值不唯一，一些加固措施往往要依靠现场的经验来进行确定，这都为高大模板支撑体系设计与施工造成极大隐患。为此，建设部

2、颁发的建质2004213号文件要求，高大模板支撑体系必须单独编制安全专项施工方案，并应组织专家组进行论证审查，以确保高大模板支撑的施工安全。1 工程概况河北白沙有限责任公司易地技改101联合工房A区为单层钢筋混凝土结构，东西向长84m，柱距6m；南北向宽24m，柱距8m，建筑面积2016 m2，建筑层高19m，楼板厚度120mm，最大框架梁截面400×1450mm。2 高大模板支撑体系设计根据现场施工料具，本着计算方便、搭设简单、经济合理、安全可靠的几项原则，确定使用扣件式脚手架搭设满堂支撑体系。满堂脚手架作为一个空间结构体系，整体受力关系比较复杂，是一个三维结构，力学分析多用计算机

3、来进行，手工计算几乎无法完成。手工计算通常要化繁为简，将满堂支撑体按照单独支撑体系考虑，一般取结构最大梁、最不利的荷载进行计算。一旦单独支撑体系计算满足要求，考虑荷载的均匀分布，满堂脚手架亦满足要求。2.1 设定计算条件 取模板支架搭设高度为20.0m，梁截面 400mm×1450mm。梁底面和侧面使用15mm厚竹胶板做模板，模板用50mm×100mm方木做次龙骨，脚手管做主龙骨。梁底长向每隔500mm设置脚手管小横杆，宽向每隔600mm设置脚手管大横杆。沿梁高每隔500mm设置一道14mm对拉螺栓进行加固。支撑架体立杆建距600mm，横杆步距1.5m。2.2 确定计算内容

4、作为模板支撑体系的计算，主要是考虑扣件抗滑移、立杆稳定性等指标，而对于模板板面、梁底方木、梁底横杆钢管等力学计算在模板方案中体现，在此不再赘诉。3 支撑体系计算1） 荷载取值模板及支架自重标准值F1=0.40kN/m3；新浇砼自重标准值F2=25.00kN/m3； 施工荷载F3=1.0kN/m2；振捣砼产生荷载标准值F4=2.0kN/m2 承载力荷载：F=25×1.45×0.4×1.2+（2+1.0）×1.4+0.4×（0.4+2.66）×1.2 =17.4+4.2+1.47=23.07 N/mm分布在梁底单排立杆纵向线荷载q=F/2

5、=11.54 N/mm， 经过连续梁的计算得到最大支座力 Qmax=(0.6+0.5)×11.54×0.6=7.61kN。2）扣件抗滑移的计算纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照式1计算: R Rc （1） 其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 计算中R取最大支座反力，R=7.61kN扣件抗滑承载力的设计计算接近极限要求，必须在梁底大横杆上使用双扣件！同时考虑不可预测因素，为增大安全系数，要在梁底增加一排顶杆，形成三排立杆承受梁荷载的布局，减小每根立杆线荷载。3）立杆的稳定性计算 目前使用脚手管壁厚均不

6、到3.5mm，可以按壁厚2.5mm钢管进行计算，计算采用建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2001有关公式进行验算立杆稳定性。模板承重架应尽量利用已浇筑混凝土柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。通过验算可知，按照模板单独支撑体系能够满足杆件力学性能，所以高大模板满堂脚手架施工的重点在于构造要求和搭设的规范程度及搭设质量。4 材料及要求1） 扣件直角扣件重量1.1kg；旋转扣件总量1.1kg；对接口件重量1.1kg。扣件应符合钢管脚手架扣件（GB158311995）的规定，扣件不能有裂缝、气孔、疏松、砂眼等铸造缺陷。扣件与钢管的贴合面要接触良好，扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离要

7、小于5mm.。T型螺栓、螺母、垫片等附件的材料应符合GB700T9普通碳素结构钢技术条件A3钢的规定。2）钢管钢管要采用外径48mm，壁厚2.7mm的高频焊接钢管，其化学成分与机械性能应符合国家标准碳素结构钢（GB/T7002006）的要求，有弯曲、锈蚀、变形、损坏和裂纹者禁止使用。立杆、纵向水平杆（大横杆）的钢管长度一般为46m，横向水平杆（小横杆）一般为1.8m2.2m。3）脚手板本工程所采用的脚手板均为红、白松木制成，厚度50mm，宽度220300mm，长度为4m。做脚手架垫板使用时，可以使用槽钢代替。4）兜网兜网要“三证一票”（生产许可证、准用证、合格证、发票）齐全，要有阻燃性能，其续

8、燃、阻燃时间不得大于4秒。要符合GB16909的规定。贯穿试验要合格。5 脚手架搭设方法5.1 搭设顺序立杆支撑基底必须牢固，不得悬空。基底是土层时，必须夯实，加设木垫板，木垫板尺寸不小于3000mm×250mm×40mm。当某块脚手板底部不平整时，不可垫虚土找平，必须铲高就底找平，或用木垫板找平。禁止立杆底部使用钢模板或50mm×100mm木方做垫板。首先沿框架梁两边搭设立杆、横杆、扫地杆，然后向两边延伸搭设，底部纵横扫地杆搭设与立杆同步进行。每边竖起34根立杆后，随即装设第1步水平杆（与立杆扣接固定）和横向水平杆（小横杆、靠近立杆并与纵向水平杆扣接固定）。校正

9、立杆垂直和水平杆水平使其符合要求后，按4555N·m力拧紧扣件螺栓，形成构架的起始段，按上述要求依次向前延伸搭接，直至第1步架完成。交圈后，在全面检查一遍构造质量，严格确保设计要求和构造质量。按第1步架的作业程序和要求搭设第2步、第3步，随搭设过程及时设剪刀撑（斜杆），装设作业层间横杆、铺设脚手板和装设作业层栏杆。5.2 构造要求1) 立杆设置：立杆横距900mm，立杆纵距1000mm，允许搭设偏差±50mm，立杆垂直度允许偏差±30mm。A1区立杆间距800mm。2) 横杆设置：横杆步距采用1.5m，用搭接方法接长，一根横杆两端的高差不能超过5cm，纵向水平杆件

10、全长的平整度不能超过±10cm。横杆搭接时，横杆搭接部位必须用两个扣件连接牢靠，当两根横杆不能搭接时，一根横杆必须深入另一横杆端头两跨，用不少于2个扣件与立杆连接。3) 扫地杆设置从垫板往上30cm处设置扫地杆，扫地杆采用对接接长，扫地杆在端头与立杆交接处伸出扣件长度10cm。每根立杆必须有纵横扫地杆连接。4) 立杆、横杆接头的详细做法：立杆上的对接扣件应交错布置，每两个相邻立杆的接头不应设在同步同跨内，必须保证两相邻立杆接头在高度方向错开的距离500mm，各接头中心距主节点的距离不应大于步距的1/3。横杆接头应交错布置，不应设在同步同跨内，相邻接头水平距离应500mm，并应避免设在

11、纵向水平杆的跨中。每水平横杆必须通长，不得出现断头、错位等现象。接头设置如图1所示。立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度。图 1 杆件连接示意图5) 剪刀撑搭设：在建筑物每道框架梁两侧支撑立杆处，必须设置剪刀撑；满堂架子外立面四周架子必须满设封边剪刀撑，通过连续剪刀撑方式将外圈架子封闭起来。剪刀撑下端一定要落地。每道剪刀撑跨越立杆的根数宜在57根之间，剪刀撑必须用6m脚手管，脚手杆与地面的倾角宜在45°60°之间，由底至顶竖向连续设置，沿框架梁长向连续设置。剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，每根斜杆扣件连接节点5个点。剪

12、刀撑接长采用搭接接长，搭接长度100cm，用3个扣件等距布置，钢管端头伸出扣件尺寸10cm。6) 本工程支撑体系搭设高度近20m，应设置3道水平加强层。加强层即在相应高度水平位置用脚手管设置水平斜杆或剪刀撑，与立杆或横杆接触点用扣件连接，设置斜杆根数要大于水平框格总数的1/3。7) 连柱杆件设置 本工程首先浇筑框架柱混凝土，拆模后再浇筑顶板梁柱混凝土，这样可以利用混凝土框架柱作为固节点，进行水平刚性拉接。在每根混凝土柱上沿水平杆步距每步均设一道拉接。用四根脚手管与混凝土框架柱扣紧，每根脚手管伸出端至少要与两根立杆拉接。连柱杆设置如图2所示。图 2 满堂架刚性连接示意图8) 兜网封闭用大眼安全网

13、(平网)将脚手架之间封闭起来，起到防坠落要求。本工程水平兜网设置在混凝土板下满堂架第2道水平横杆上。6 搭设的质量要求1）基本要求是：横平竖直，整齐、清晰、图形一致，平竖通顺，连接牢靠，受荷安全，有安全操作空间，不变形，不摇晃。立杆垂直纵向偏差50mm；横向偏差50mm。纵向水平杆水平偏差不大于总长度的1/300，且20mm；横向水平杆水平偏差10mm。2）脚手架步距，立杆横距偏差20mm，立杆纵距偏差50mm。3）扣件紧固力宜在4555N·m范围内，不得低于45N·m，也不得高于60 N·m。4）禁止出现断头杆、缺少杆件、扣件丢漏等现象。7 脚手架的安全使用规定

14、1）脚手架搭设完毕后，必须经过本单位技术部、安全部门联合自检，在报监理公司验收合格后才能使用。2）作业层每1m2架面上施工荷载不得超过规定值，主体施工阶段控制在30kN/m2。3）作业中，严禁随意拆除脚手架上的任何构件和连接件，确因操作要求需要临时拆除时，必须经主管人员同意，采取相应加固措施，并在作业完毕后及时恢复。4）工人在架上作业时，应注意保护自身安全和他人安全，避免发生碰撞，闪失和落物。严禁在架上戏闹和坐在栏杆等不安全的地方休息。5）作业前，应先行检查有无影响安全作业的问题存在，在排除和解决后才能上架作业。作业中，发现有不安全的情况或迹象时，应立即停止作业进行检查，解决后才能恢复正常作业

15、。发现有异常或危险情况时，应立即通知所有架上人员撤离架体。混凝土浇筑前不得在楼板模板上大量浇水，防止水落洇湿地基土层，造成湿陷。浇筑过程中，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情况及时解决。6）在每步架上的作业完成后，必须将架上剩余材料物品转移、清理出架体。每日收工前应清理架面，将架面上的材料物品堆放整齐，垃圾清运出去。作业期间，应及时清理落入水平兜网内的材料和物品，在任何情况下严禁从架体上抛掷材料物品和倾倒垃圾。7）精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架施工过程中均衡受载。混凝土坍落度控制在15±2cm，不得超标，以便提高混凝土的早期强度。出料口泵管要移动，不得采用集中在一点下料，然后用振动棒振散的作业方式。模板上混凝土堆料高度30cm，避免集中荷载过大，支撑系统应力超标。采用布料机作业时，布料机安放位置必须对底部顶板支撑系统进行