扣件式钢管模板支撑体系设计施工技术

扣件式钢管模板支撑体系设计施工技术【摘要】在建筑结构施工中，扣件式钢管模板支撑体系设计是施工组织设计中最重要的组成部分，但由于施工单位往往凭经验、或概念不清、或计算不够严谨，编制的方案简单而导致严重安全隐患，甚至发生重大安全事故。所以如何合理掌握JGJ130－2001规范，做到构架设计的安全、经济、合理，是扣件式钢管模板支撑体系设计的重要内涵。【关键词】钢管模板支撑体系设结构验算安全一、工程概况：**二期工程位于×××新社区东块，基地南接一期，东连××路，西靠××路,北隔××。基地占地面积为×××m2，由××栋高层精装修商品住宅楼、一栋四层的俱乐部、一栋运动社区服务中心、地下车库及两层地下人防组成，总建筑面积为317549m2，其中地上总建筑面积228763m2，地下总建筑面积为88786m2，小区汽车通道设置在地下车库内，并将各车库连为一体，小区中央为约50米宽的林荫大道与一期相通。高层住宅及地下车库建筑等级为一类，建筑防火等级为一级，抗震按七度设防，公共建筑建筑类别为一类，防火等级为一级，抗震按七度设防。抗震设防裂度7度，近震，上海地区Ⅳ类场地，本工程属丙类建筑，安全等级二级。1.扣件式钢管模板支撑体系施工方案编制依据1.1《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001（2002年版）1.2《建筑结构荷载规范》GB50009-20011.3《冷弯薄壁钢结构技术规范》GBJ18-19871.4《碳素结构钢》GB700-881.5《钢管脚手架扣件》JGJ22-851.6《砼结构工程施工质量验收规范》GB50204-20021.7《建筑施工安全检查标准》JGJ59-991.8施工图及施工组织设计2、方案编制内容2.1、搭设材料及尺寸模板支撑系统采用可锻铸铁制作48×3.5扣件式钢管满堂脚手架，钢管应采用现行国家标准中规定的3号普通钢管，且符合《碳素结构钢》中Q235-A级，最大重量不大于25㎏。扣件材料符合《钢管脚手架扣件》的规定；在楼层层高、梁、板截面不大时，采用满堂模板支架（若楼层层高较高，砼梁、板截面尺寸较大的情况可选用其他类型的模板支撑，如型钢结构类支撑），模板支架立杆间距不宜超过1M，步距控制高度小于1.5M，支撑顶主节点处，在立杆上宜设双扣件。梁底支撑立杆应加密，宜在梁底模板中心处设立杆支撑；其余应符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001（以下简称规范）第3.1、3.2、3.3、3.4条款要求。2.2计算荷载计算：由于模板结构设计属于临时性结构设计，目前我国还没有这类规范，而现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）中又没有关于模板设计的规定，因此，在进行模板结构计算时，可根据原国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—92）或《建筑结构荷载规范》GB50009-2001的规定进行荷载取值和组合。这些荷载包括：㈠永久荷载标准值①楼板底模板支架自重标准值(KN)（立杆+横杆+纵杆+直角扣件+查表的对接扣件+剪刀撑+旋转扣件等重量之和）或经验值(查施工计算手册)；②梁底模板支架自重标准值(KN)（立杆+横杆+纵杆+直角扣件+查表的对接扣件+剪刀撑等重量之和）或经验值(查施工计算手册)；③楼板底模板自重标准值0.3KN/M2；④楼板钢筋自重标准值1.1KN/M2；⑤梁钢筋自重标准值1.5KN/M2；⑥新浇筑砼自重标准值24KN/M2；㈡可变荷载标准值①施工人员及设备荷载标准值1.0KN/M2；②振捣砼时产生的荷载标准值2.0KN/M2；计算步骤

荷载计算后，分别对模板、主次龙骨（木枋）进行内力验算，其顺序如下：梁、板底模板的抗弯强度、挠度验算→次龙骨的抗弯强度、挠度验算→主龙骨的抗弯强度、挠度验算→支撑立杆的强度、稳定性验算。（以下仅为支撑体系的强度、稳定性验算步骤。梁、板底模、龙骨的抗弯强度、挠度验算从略）㈠、验算砼楼板模板支架：①纵横向水平杆强度验算：a、作用纵横向水平杆上荷载设计值：其中：式中—作用于纵横向水平杆永久性荷载标准值；式中—作用于纵横向水平杆可变性荷载标准值；b、纵横向水平杆受最大弯矩：式中—为立杆纵（横）矩c、抗弯强度：式中—钢管截面模量应按《规范》附录B表B采用d、扰度验算式中—柱间距②立杆强度验算：(详见《规范》第5.3条)其中—立杆所承受的弯矩，包括水平杆偏心荷载（初偏心）和风荷载等产生弯矩之和；—立杆的轴向力设计值，包括大横向水平杆传给立杆最大竖向力与楼板底模板支架自重（前面②标准值乘1.2）产生的轴向力设计值之和（也可按《规范》第5.6条执行）。在验算立杆的稳定性时应注意，立杆的计算长度应按《规范》的公式：计算,其中为立杆的步距，为立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度。根据施工现场经验建议。③扣件的抗滑承载力计算当立杆长度与支模长度相差较小时，可在立杆顶加可调支托进行调高，否则可用两只旋转扣件作钢管接长，两旋转扣件的间距应在800mm以上。双扣件抗滑设计承载力取12KN，单扣件抗滑设计承载力取8KN（采用旋转扣件抗滑设计承载力值建议取5KN）。㈡、验算砼梁模板支架：梁模板采用江苏目前最典型的支撑方式—钢管排架顶部水平钢管传力支模。即：梁自重及施工荷载通过底模下的木枋将荷载传至水平钢管，水平钢管又通过与立杆扣接的直角扣件将荷载传至立杆。①小横向水平验算砼梁模板下小横向水平杆按简支梁计算a、—受永久荷载标准值—受可变荷载标准值b、小横向水平杆受最大弯矩c、抗弯强度d、扰度式中说明：小横杆按中部受集中力作用计算结果偏安全。模板支架设计时，可根据小横杆实际受力状态确定受力简图。②砼梁模板支架立杆（不组合风荷载时）（组合风荷载时）式中—梁模板及支架自重，新浇砼自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和（计算单元内砼梁及其模板自重已含在中，此处不计算）。—梁模板支架上施工人员及施工设备荷载标准值，振捣砼时产生的荷载标准产生的轴向力总和。③扣件的抗滑承载力计算小横向水平杆传给立杆竖向力设计值㈢、梁侧模板系统的计算新浇混凝土作用在模板上的最大侧压力取以下两式中的较小值：

式中—混凝土的重力密度（kN/m3）；—新浇混凝土的初凝时间（h），可按实测确定。当缺乏试验资料时，可采用计算（为混凝土的温度℃）；—外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；—混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度在110～150时，取1.15；V—混凝土浇筑速度（m/h）；H—混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）。按新浇混凝土作用在模板上的最大侧压力与振捣混凝土时产生的荷载组合值对梁侧板及侧枋进行强度、刚度验算，并计算所需对拉螺栓的直径及间距。㈣、承受上层结构及模板支架结构楼板的承载能力验算（略）。㈤、其他主要技术与安全措施（略）。2.3、构造要求应为用对接扣件作对接接长的最大承载力是用两只旋转扣件作钢管搭接接长后的最大承载能力的2.14倍，立杆间连接应采用对接扣件，接头在同步内的高度方向错开距离不小于500MM；水平横杆布设由于水平横杆对立杆会产生偏心弯矩，建议模板支架搭设时，将横杆对称相向放置如图所示。纵向水平杆A与B对立杆产生的偏心弯矩正好相反，通过横向水平杆C得到弯矩平衡，基本上消除水平杆A与B对立杆产生的偏心影响。应严禁水平横杆均匀一边放置。剪刀撑布设①斜杆应与每立杆和横杆的结点用旋转扣件扣接最为合理，剪刀撑在模板排架四边与中间；每隔4排架立杆应设一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置。②高于4M的模板排架，其两端与中间每隔四排立杆从顶层开始向下每隔2M设置一道水平剪刀撑。剪刀撑的构造要求应符合《规范》要求；③剪刀撑应纵横设置，且不少于两道，其间距不得超过6.5m；支撑主梁的立杆必须设置剪刀撑。每层砼施工分两步进行，先浇注框架柱，待其到了一定强度后与支模排架做刚性连接后再浇楼层砼；支模排架与结构通过框架柱和预埋钢管作刚性连接，连接件偏离主节点不大于0.3M；在楼板模板支架顶主节点处立杆上设双扣件；大梁下的支架的每步横向水平钢管和底部的扫地杆都必须设置的；立杆下设底座和50×300mm，长度不少于2跨的木条，且在离底座底30cm初设置纵横向扫地杆。为防雨水浸泡地基，在支撑体系最外侧立杆外2.0M处设置一条浅水沟；其余还应符合《规范》中第6.8条的构造要求。3、模板支架施工3.1施工准备：进行技术交底；对构配件进行验收；清除搭设场地杂物，平整搭设场地，并使排水畅通。3.2支架基础必须满足支模施工和计算要求，验收合格后按施工方案的要求放线定位。3.3按施工方案和上述构造要求搭设模板支架，并应满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）的有关规定。

3.4支架的拆除支模的拆除必须经验算复核并符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）及其它有关规定，严格控制拆模时间，拆模前必须有拆模申请及经审批。拆除时应遵循先上后下，先搭后拆，后搭先拆，一步一清的原则，部件拆除的顺序与安装顺序相反，严禁上下同时作业，拆除时应采用可靠的安全措施。（3）卸料时应由作业人员将各配件逐次传递到地面，严禁抛掷。运至地面的构配件应及时检查、整修与保养，清除杆件及螺纹上的油污物，变形严重的，送回仓库修整。配件经检查、修整后，按品种、规格分类存放，妥善保管。4、安全管理4.1明确支摸施工现场安全责任人，负责施工全过程的安全管理工作。在支摸搭设、拆除和混凝土浇筑前向作业人员进行安全技术交底。4.2支模施工应按经审批的施工方案进行，方案未经原审批部门同意，任何人不得修改变更。4.3支模分段或整体搭设安装完毕，经技术和安全负责人验收合格后方能进行钢筋安装。4.4支摸施工现场应搭设工作梯，作业人员不得从支撑系统爬上爬下。4.5支摸搭设、拆除和混凝土浇筑期间，无关人员不得进入支摸底下，并由安全员在现场监护。4.6混凝土浇筑时，派安全员专职观察模板及其支摸系统的变形情况，发现异常现象时应立即暂停施工，迅速疏散人员，待排除险情并经施工现场安全负责人检查同意后方可复工。4.7施工期间，要避免材料、机具与工具过于集中堆放。4.8支架搭设人员必须持证上岗，并戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。4.9恶劣天气时应停止模板支架的搭设与拆除。雨后上架作业应有防滑措施。5、设计和体会5.1按照规范要求，对木模板系统的计算是采用概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行的。因此，在高支模设计中，各种参数的取值是否合理，将影响计算数据的准确性和支撑系统的安全性。5.2经计算分析，钢管的承载力较大（可用步距调整），其平面间距主要受木枋的强度和刚度影响。当木枋的强度和刚度满足不了要求时，可考虑使用双木枋（即两条木枋叠起来使用）。由于木枋长度一般都是长2m，因此设计时垂直梁轴线方向的间距可以先定下来，一般为2m的1/2、1/4或比之略小，而沿梁轴线方向的间距则要通过试算来决定。5.3由于施工中产生的振动荷载较大，竖向支撑由扣件式钢管脚手架组成，而安装的误差很难保证杆件在竖直的一条线上，因此扣件式钢管脚手架要排列整齐和顺直，并要及时安设好纵横向水平拉杆、剪刀撑等。上下层立杆采用的对接扣件应按规范要求交错布置。5.4要高度重视模板承重架的构造要求，模板承重架应尽量利用剪刀墙或柱作为连接连墙件。要确保各种扦件的不知符合规范的要求，使扦件传力明确。立杆要尽可能承受轴向力，要加强整体连接和拉结，要实现构造尺寸的规范化，避免大量的随意性；5.5一般的模板支架可不考虑风荷载；5.6立杆内力分析应按立杆布置的实际工况，不应平均分担；5.7空间高、跨度大的模板支架立杆计算长度宜按进行计算，不宜采用；5.8模板支架计算改进建议：立杆稳定验算应按下式计算式中—立杆所承受的弯矩，包括水平杆荷载偏心和风荷载等产生弯矩之和；旋转扣件的抗滑能力，从实际现场使用情况来看，一般很难达到规范这一要求，仅在模板支架设计时，旋转扣件抗滑值为比较合适。5.9