扣件式钢管脚手架在模板支撑中的应用案例分析

一级结构基础辅导：扣件式钢管脚手架在模板支撑中的应用

摘 要：本文主要通过工程实例介绍扣件式钢管脚手架在高、重、大跨度梁板模板支撑中的应用，并 根据有关规范规定、现场实际情况及现有材料等，结合实践经验对其进行探讨和总结。

一、工程实例介绍
某商住小区工程为七层框架混凝土结构，首层层高4.5m，二层以上层高3.0m。在地下室 车库斜道入口处，由于首、二层架空，三层梁板中C3、C5轴交C－J～C－M轴的梁为转换梁，梁上立柱，梁截面分别为800×1800和600×1800，是本工程的梁截面。梁板面标高为＋ 7.5m，根据“广东省建设工程高支模系统施工安全管理办法”中的规定，属于高支模。

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 48 3.5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80×80木枋。通过调整上托来调节模板支撑的高度。

三、结构布置与计算
1、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，根据原国家标准《混凝土结构工程施工及验收规 范》（GB50204—92）的规定进行荷载取值和组合。这些荷载包括模板及支架自重、新浇混凝土重量、钢筋重量、施工荷载、振捣混凝土时产生的荷载等。由于大梁配筋率较大，因此 钢筋的自重标准值并没有按一般取1.5kN/m3，而是经估算后保守取3.0kN/m3。

2、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。
在验算立杆的稳定性时应注意，立杆的计算长度应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全 技术规范》（JGJ 130—2001）的公式：lo=h＋2a计算,其中h为立杆的步距，a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“广东省建设工程高支模系统施工安全管理 办法”中的规定，h≤1500。

3、梁侧模板系统的计算
新浇混凝土作用在模板上的侧压力取以下两式中的较小值：
F1=0.22鉩t0 1 2V1/2　　F2=鉩H
式中鉩—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℃）；
1—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；
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。

4、利用Excel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Excel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，Excel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。

四、构造要求
（一）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。

（二）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、扣件式支架的拆除
（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》（GB502 04—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、钢管脚手架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、扣件式钢管脚手架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、扣件式钢管脚手架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。