扣件式钢管脚手架在高大模板工程支撑中的应用

扣件式钢管脚手架在高大模板工程支撑中的应用一、概述在具体工程项目施工中经常遇到大截面和大跨度梁板混凝土结构施工的高大支模安全施工问题。该部分施工安全成为业主、现场施工人员和监理人员关注的重点，也是一个安全控制的难点。建设部在《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家审查办法》(建质[2004]213号)中规定了对于高大模板工程必须编制专项施工方案。其中对高大模板工程定义为：水平混凝土构件模板支撑系统高度超过8m，或跨度超过18m、施工总荷载大于10kN／m2、线荷载大于15kN／m的模板支撑系统。裕尽厚管功政抬府唐和肉行仗政辱管斑理臣部夜门绵三叠令堂五炒申眨地伴强跳调灰高矩大下支民模来的搭安黎全则施哄工码，纺但钩高强大艇支纪模仓的浇整附体辉坍漆塌膨事旦故雕还劣时奴有距发浊生淹。羽本佛文惯从雾分缩析梢几铁起跳支卖模凭坍超塌蓄事余故倒教杠训去的痒基跟础惰上鼻，食谈永如毅何竹在雨现形场盐施渐工知中妻抓贱高山支途模芬的插安睁全泽施今工图。辫以础下怒主我要走通蔬过篮工融程辽实酒例肠介稿绍方扣喇件研式闲钢遭管嫁脚炎手碎架灭在烈高谁、参重痒、菜大扔跨岂度恰梁省板舌模湾板凑支百撑咏中芳的先应亡用给，梁并浮根恒据远有晕关草规绵范窄规脂定辩、蒜现嘉场攀实蔑际锈情不况到及街现唱有妥材联料票等狼，狡结拍合针实假践斜经笼验陕对赵其毕进羡行滚探押讨陪和闪总翠结钥。邪二士、皆工搭程森实风例悲介沿绍勇(标一缎)逼概恳况启:只某绕商泼住散小慢区舞工悲程善为依七颗层找框柳架泪混洲凝迁土梳结护构塌，找首狮层慕层尊高罢4蝴.材5恐m豪，剥二梯层投以险上她层牵高傅3乐.菜0葬m宫。默在校地农下芹室贱车禁库立斜所道翅入紫口衡处坛，店由馆于锅首贴、垂二衣层吼架守空担，模三独层戴梁户板禁中棵C青3慨、躁C择5有轴嫌交倚C格－丰J躁～冶C凡－搞M吃轴费的香梁括为流转宿换号梁板，奖梁附上策立弦柱猾，授梁延截给面贿分守别脉为便8悠0员0裹×由1束8皱0僻0贵和扔6拘0雅0决×罢1占8暖0虾0贵，母是负本班工典程追的耗最插大叶梁耗截搭面龄。甩梁海板厕面厦标厚高笔为腐＋井7友.慰5给m善，担属城于慨高甲支东模痰。(二)、模板支撑形式的选择由于梁截面较大，支模高度较高，且混凝土浇筑采用泵送施工，考虑脉冲水平推力和输送混凝土速度快所引起过载及侧压力，若采用门式钢管脚手架的话，因其为标准构件，受其自身宽度和每组长度的约束，对平面布置有一定限制，很难满足施工要求。而扣件式钢管脚手架则具有平面布置灵活、架设效率高、可形成纵横通道等特点，为了确保模板系统有足够强度、刚度和稳定性，模板支撑系统采用483.5扣件式钢管满堂红脚手架，立杆采用顶部带可调上托、底部套150×150×8定型钢板底座的Q235A（3号）钢管，梁底（侧）模板采用18厚夹板，主、次龙骨均采用80×静8碰0悔木愚枋班。貌通费过游调魄整周上策托薄来箭调颂节伞模罗板雁支士撑圈的道高奋度眯。渗坛(级三刚)腰、沫结挤构盼布饭置纱与找计畏算标1嫩.奋荷熄载播计沾算晴：辛由杀于队模毫板羊结翁构咳设闭计罗属尖于熄临站时议性脂结败构鹅设下计剩，怨目杯前奋我母国乐还某没祝有乔这夏类出规肾范领，敲而漫现尚行慢国嘴家世标垒准抄《尸混朗凝劫土惧结耕构栽工盒程搬施乖工扒质顽量初验可收零规签范绩》廊（乱G辰B倚5撞0阶2穷0唱4豪—管2崇0宵0贷2界）梳中敲又穴没灭有球关盲于乐模旦板版设茄计扑的科规旺定辞，艇因弟此浩，旁在晒进缘行诚模谊板亏结请构忧计械算幻时顶，羡根熄据滨原雅国到家衔标槽准服《获混鸽凝贸土峡结乘构则工稳程还施弃工励及触验昆收比规绳范楼》秩（茶G隔B好5兼0拐2接0遗4论—矮9距2杠）灵的埋规斩定凑进吨行来荷搏载乏取亮值每和匀组救合倚。拢这顶些非荷仗载简包趣括友模允板豆及冒支划架电自懂重讲、时新翁浇呈混喜凝洋土纯重揭量助、骄钢狸筋坡重葡量张、劝施禽工务荷禾载础、貌振众捣惰混绞凝武土化时箱产诞生子的干荷宫载在等辩。队由艺于宫大暮梁督配值筋欧率竞较途大厨，乔因愁此诸钢协筋嫂的图自从重双标葛准钳值扛并贞没攀有减按乓一促般墓取对1刘.端5勇k盲N指/识m柳3拿，课而礼是愁经跟估检算崇后本保伙守起取售3筑.溪0旧k紧N樱/柔m赛3挨。冻2度.涝计违算无步祸骤重化旺荷梯载槽计领算峰后虹，互分稳别僻对嚼模候板悠、灯主底次害龙拳骨谱（产木钉枋旺）乓进洞行狼内胜力扬验风算握，矩其险顺狸序宁如很下致：锡梁必底猎模智板贸的溪抗扒弯乱强束度协、档挠正度正验翁算乌→川次纤龙窜骨芝的作抗仪弯蜻强砖度降、绩挠歼度剑验袄算泛→价主甩龙获骨接的棉抗策弯挥强谁度骗、椅挠纯度蚀验垫算叶→爆支丑撑妥立败杆贺的抽强葛度梨、脚稳掠定许性金验梦算贺。废在害验社算违立恶杆雪的现稳芒定站性枝时练应米注佳意惑，酷立匪杆策的茧计盼算借长习度腔应询按洽《笼建芒筑穗施贵工抖扣护件井式贡钢魔管储脚胡手提架肯安托全熟技遭术救规尸范键》职（源J犹G拼J搭许1增3叠0拒—桌2萍0佩0摄1姐）料的苹公说式倒：亡l贞o养=元h若＋相2焦a除计司算哀,偏其诸中古h纲为享立预杆嫂的妄步乏距娘，钱a看为岭立淡杆反伸神出标顶脊层巾横蜂向碗水谢平胶杆螺中山心注线结至洲模叮板押支托撑例点掩的驴长浮度每。光初吸步广确幕定忍h蚀≤争1刘5贿0丰0陡。3.具体结构布置见下图。梁截面为B×D(800×1800)，是本工程的最大梁截面。梁板面标高为H=＋7.5m，属于支模。4.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γ—混凝土的重力密度（kN/m3）；t0—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t0=200/（t＋15）计算（t为混凝土的温度℃）；β1—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；β2—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。5.利用PKPM程序进行计算从上面的计算可知，要想设计出安全、经济、可行的模板支撑，其计算过程是比较繁琐的，需要经过多次“试算”，即反复计算。由于“试算”都是将不同的数据套用同样的公式，因此，若利用PKPM程序进行计算，则可以通过程序自带的公式计算功能，解决上述问题，比手算更快更好，且各次计算结果一目了然，方便比较设计。工作表格不仅可存放数字、文字，也可存放公式及计算结果等。当单元格中的数值发生变化时，PKPM程序将自动修改这些公式的计算结果。当输入某个工程的设计计算书模式后，可在别的工程中使用，只需输入新工程的有关数据即可得到新的结果。该计算方法经过若干工程实例的应用，证明是可行的，并取得较好的效果。独山子汽机梁板高支模板计算方法.则利用PKPM程序进行计算其结果如下:A、施工安排汽机先施工汽机基础底板，然后再施工至±0.00m，接着施工至框架梁底，施工8.9m层梁板结构。待架子拆除后，再施工通风层。框架柱和8.9m层施工方法为：先将柱、梁、板钢筋及模板全部施工完毕，待浇筑混凝土时，先浇筑柱混凝土至框架梁底，然后再紧跟着浇筑梁、板混凝土。B、梁模板扣件钢管支撑架计算计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》模板支架搭设高度为13.0米，基本尺寸为：梁截面B×D=2100mm×3500mm，梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.50米，立杆的步距h=1.20米，梁底承重立杆0.50米左右，采用的钢管类型为Ф48×3.2。作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。a.荷载的计算：(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：q1=25.000×3.500×0.500=43.750kN/m(2)模板的自重线荷载(kN/m)：q2=0.350×0.500×(2×3.500+2.100)/2.100=0.758kN/m(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)：经计算得到，活荷载标准值P1=(1.000+2.000)×2.100×0.500=3.150kN均布荷载q=1.2×43.750+1.2×0.758=53.410kN/m集中荷载P=1.4×3.150=4.410kNb.梁底支撑横向钢管计算横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方支撑传递力。经过连续梁的计算得到最大弯矩最大变形vmax=0.763mm最大支座力Qmax=28.945kN抗弯计算强度f=0.890×106/4729.0=188.10N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于570.0/150与10mm,满足要求!c.梁底支撑纵向钢管计算梁底支撑纵向钢管只起构造作用，无需要计算。d.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下式计算(规范):R≤Rc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=10.95kN单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,采用双扣件即可满足。e.立杆的稳定性计算立杆的稳定性计算公式其中N——立杆的轴心压力设计值，它包括：横杆的最大支座反力N1=28.95kN(已经包括组合系数1.4)脚手架钢管的自重N2=1.2×0.186×9.000=2.004kNN=28.945+2.004=30.950kN——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；i——计算立杆的截面回转半径(cm)；i=1.59A——立杆净截面面积(cm2)；A=4.50W——立杆净截面抵抗矩(cm3)；W=4.73f——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2)；[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；l0——计算长度(m)；考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式l0=k1k2(h+2a)计算k1——计算长度附加系数，按照表取值为1.167；a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.00m；k2——计算长度附加系数，按照表取值为1.039；计算结果：f=105.20N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求!(四)、构造要求1.模板支架立杆的构造应符合下列要求：(1).每根立杆底部应设置底座，并必须按有关规定设置纵、横扫地杆。(2).高支模立杆步距不得大于1.5m,并应设置纵横水平拉杆。(3).立杆接长必须按有关规定采用对接扣件连接。(4).支架立杆应竖直设置，2m高度的垂直允许偏差为15mm。(5).当梁模板支架立杆采用单根立杆时，立杆应设在梁模板中心线处，其偏心距不应大于25mm。2.满堂模板支架的支撑设置应符合下列规定：(1).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。(2.)满堂模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置。(3.)高于4m的模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。剪刀撑的构造应符合有关规定。(五)、模板支架施工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。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。由于支撑搭设在斜道上，坡度为14.6％，因此，搭设立杆前，要先根据支模平面图放出每根立杆的位置，然后在斜道上凿平不小于150×150平面，以确保放置底座面水平，保证立杆垂直。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4.支架的拆除（1）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。（2）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。（4）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沾污物，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。(六)、安全管理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。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。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.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。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。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。7.施工期间，要避免材料、机具与工具过于集中堆放。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。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。(七)、设计与施工体会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。2.本模板支架的基础虽为斜坡，但支承在经夯实并浇筑混凝土的地面上，支架基础很容易满足支模施工和使用要求，因此，本设计对基础考虑得不多。当高、重、大跨度梁板模板支架支承在下层结构楼面上时，则要考虑下层楼面的结构承载力，必要时要进行加固处理。当模板支架支承在泥土地面上时，应在平整、夯实后加设满足承载力要求的垫块支承立杆,并采取排水措施。3.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。4.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.由于支架的搭设是由架子工作业的，而支架上的模板系统则由木工来完成，因此，在设计与施工过程中，要综合考虑各班组的情况，协调好各班组的工作，才能设计出既确保安全、方便施工，又节约钢管用量的支模系统。三、高支模坍塌事故教训的典型案例1南京“10．25”事故2．南京**“9．01”事故3．南京********公园工程事故4．南京*****桥立交东延****门段高架桥工程事故5.模板坍塌——2005年5月25日，乌鲁木齐某建筑公司在******幼儿园工程施工过程中，使用商品混凝土浇筑一层顶板时，发现模板有坍塌情况，技术员带领5－6名木工到模板下加固（支撑体系采用杨木杆），在加固过程中发生坍塌，导致2人死亡，4人轻伤。6. 2005年7月12日，伊犁某建筑公司在****卷烟厂生产车间过程施工过程中，1名木工在三层楼面支模，因操作架所铺一块木板突然断裂，坠落至三层楼地面，坠落中安全帽脱落，后脑着地，经抢救无效死亡。7.模板坍塌——2005年8月31日，新疆某建筑公司在******广场B区工程施工过程中，在井字梁楼板浇筑时，模板和支架出现下沉和坍塌，导致1人死亡2人重伤。8.坍塌——2006年9月20日凌晨5点20分左右，新疆某建筑公司施工的新疆*****文科综合楼工程，在浇筑四层整体混凝土时模板支撑体系失稳坍塌，一名值班维护模板的作业人员被压在坍塌板下，经抢救无效死亡。四.高大支模整体坍塌事故的教训总结几起典型的高支模架的整体坍塌事故，有以下几点共性的教训：(1)在高支模架的架体中，目前采用的主要架体形式为扣件式钢管支架，碗扣式钢管支架以及门式钢管支架。从国内已发生的坍塌高支模架事故来看，主要集中在用扣件钢管搭设的支模架。扣件钢管支架有搭设灵活，适应复杂结构支模的优点；但也有搭设随意性大，受作业工人素质和技术水平影响大的缺点。因此，应将扣件钢管搭设的高支模架作为安全管理的重点。(2)在构成架体的立杆和水平杆中，水平杆的搭设随意性太大，木工搭设往往依一般低层混凝土结构支模的经验去搭设高支模架，水平杆一个方向均设，另一个与之正交的方向每隔两跨(隔一根立杆)或三跨(隔两根立杆)设置，也从整体上大大削弱了架体的整体刚度和承载能力。从支架坍塌速度集中在4—5秒之内，就可以看出架体的缺陷之严重。事故之后，也可看出有些高支模架是必垮无疑的。(3)在搭设架体墓本尺寸合理时，扣件钢管架的承载能力主要是由顶部扣件的抗滑能力决定的。南京高架桥的坍塌事故说明了即使架体墓本完善，但若对这种架子的受力特点认识不足，在架体顶部承受荷载大时，还有可能发生坍塌事故。(4)构造措施完善能有效提高高支模架的整体承载能力。在房屋建筑工程中发生的几例坍塌事故均为支架构造搭设有严重缺陷的。(5)要充分重视在城市边缘地区的高支模架的安全，这些地区由于土地价格相对较低，建设速度发展快，常有高大支模的混凝土结构出现，但施工队伍相对较弱，施工分布广，也造成工程管理上的盲点。五.加强高支模安全监督的措施1.重视高支模方案审批阶段的手续完备及专家论证工程施工单位和监理在接手工程项目时，首先要认真查看有无属于高支模的混凝土结构施工。若有高支模的内容，应按以下几个方面加强方案阶段的监督：(1)承担项目施工的项目经理和技术负责人应认真编制高支模的专项施工方案，施工方案中要有计算书、安全验算结果和必要的参考资料。除了文字性的方案外，特别是必须附有高支模部位的详细而明确的搭设方案图。这些图包括：①支模架的平面布置图。图中标明结构梁板的主要尺寸，梁下钢管支模架搭设的基本尺寸(一般加密搭设)，板下钢管支模架搭设的基本尺寸；支模架的水平层剪刀撑布置，一般每隔4～6m设置；支模架的竖向剪刀撑设置位置用虚线表达，宜设置在大梁的轴线位置上，以增加抵抗混凝土泵管的水平冲击力；整个高支模区域支架与周边结构的拉结设置等。相关支架搭设的技术总要求也要在平面总图中列条文叙述。②支模架的立面布置图。图中标明结构剖面，主要构件的标高以及被支模结构的上下层关系。梁板下的模板支架应标明基本步高，扫地杆离地距离，竖向剪刀撑布置，与周边结构拉结的位置。立面布置应特别注意高支模的大截面梁重荷载下支架底部结构的承载能力是否满足要求，必要时应验算和设计支架底部结构下的传力二次支撑。对于支模高度在10rn以上的支架，一般应每隔8～10rn设置加强层，加强层的做法为：在步高范围内搭设折线状剪刀撑，形成钢管搭设的桁架，桁架两端与周边结构形成有效拉结，以加强超高支架的整体刚度，并调整立杆的荷载传力。③局部构造布置图。构造图中重点标明大截面梁的从侧模到底模的支模构造，底模下传力木枋的排放方向及间距，钢管立杆的细部布置。一般应重视大梁底部直接传力的立杆布置，尽可能采用具有轴心受压传力特点的可调托式立杆。顶部立杆的伸出水平杆的长度应严格控制在0．6m以内。(2)项目施工单位编制出高支模专项施工方案后，应当组织不少于5人的专家组，对已编制的安全专项施工方案进行论证审查。现场监理应参加专家组的论证审查会，进一步听取专家对该工程高支模的难点、重点和对策的意见，以便从总体上把握安全施工。安全专项施工方案专家组必须提出书面论证审查报告，施工企业应根据论证审查报告进行完善，施工企业技术负责人、总工程师签字后，报监理审查通过方可实施。监理接到报批的专项方案后，应重视手续的完备，即有方案，有专家论证，有施工单位技术负责人签字。项目总监理工程师在资料完备后方可签字准许实施。从最近一些工程高支模施工的具体操作来看，尚有施工企业的项目部对高支模方案阶段不够重视，也常遇见无方案先搭设高支模架的状况。事实大截面梁底下加密的立杆搭设宽度必须与架体总高度有一合适的比例。若梁截面尺寸为500mm×2000mm，支模高度为20m，有些施工项目队虽考虑了梁下钢管支架立杆的加密，但加密的宽度往往在1．2m左右，这对于20m高的支架，在考虑搭设的垂直度偏差后(实际检查经常能达到200mm)，架体的宽度就显不足。因此，建议梁下加密的立杆区宽度B与架体高度H的比值控制在0．1～0．15之间；独立塔架(与周边不能形成有效拉结)的比值控制在0．2～0．3之间。(3)若高支模架的顶部以扣件为主，将梁板底模上，规划好高支模方案能达到事半功倍的效果。特别是有明确的高支模的平面布置图、立面布置图和局部构造图后，现场监理就有清晰的检查依据，可避免依照纯文字方案搭设支架中造成理