岳　麒（云南省房地產(chǎn)開發(fā)經(jīng)營（集團(tuán)）有限公司，云南 昆明 650217）

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模板高支架施工新技術(shù)應(yīng)用

岳麒（云南省房地產(chǎn)開發(fā)經(jīng)營（集團(tuán)）有限公司，云南 昆明 650217）

通過某廠房車間模板高支架施工實(shí)例，通過模板及支撐體系的選型，闡述了模板高支架設(shè)計(jì)計(jì)算、構(gòu)造措施。

模板高支架；設(shè)計(jì)計(jì)算；驗(yàn)算；計(jì)算參數(shù)；搭設(shè)；構(gòu)造

在現(xiàn)澆混凝土工程中，安裝模板及其支撐是一個(gè)重要的工序，它不單影響下一工序的鋼筋綁扎及，混凝土澆筑質(zhì)量而且對(duì)施工安全有嚴(yán)重影響，支模尤其是超過4.5m的高支模，技術(shù)性要求比較高，稍有疏忽，極易發(fā)生模板、支撐失穩(wěn)坍塌，這樣不僅會(huì)造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故，更為嚴(yán)重也會(huì)造成群死群傷的惡性事故，因此，我們應(yīng)該把高支模的計(jì)算、檢查驗(yàn)收作為一個(gè)重要環(huán)節(jié)認(rèn)真抓起來。

以下我們介紹一下某廠房車間工程項(xiàng)目模板高支撐施工方案設(shè)計(jì)和使用安全計(jì)算。

1　工程概況

本工程為廠房車間，車間總建筑面積為92012m2，共分為A、B、C、D、E、F六個(gè)區(qū)（具體位置詳見圖1），由于B、D、E區(qū)模板支撐高度超過8m，屬于高支撐模板體系，故本方案只針對(duì)B、D、E區(qū)模板進(jìn)行設(shè)計(jì)。

B區(qū)建筑面積3760m2，平面尺寸36m×45m，框架結(jié)構(gòu)，二層，底層層高9m，二層層高8m；柱截面尺寸分別有1000mm× 1000mm、900mm×1000mm、900mm×900mm、600mm×600mm；梁截面尺寸分別有300×800mm、450×900mm、500×900mm、500× 1300mm、500×1600mm；板厚分別有100mm、120mm。

D區(qū)建筑面積21850m2，框架結(jié)構(gòu)，平面尺寸266m×42m，由沉降縫劃分為六塊，為DA-DB/D8-D17軸、DA-DG/D1-D7軸、DH-DS/D1-D7軸、DT-DD1/D1-D7軸、DE1-DJ1/D1-D7軸、DK1-DS1/D1-D7軸，尺寸分別為52m×7.5m、42m×52.5m、42m×36m、42m×66m、42m×67m、42m×44.5m，除 DS1-DK1、DJ1-DE1軸為一層且層高為10m外其余均為二層，底層層高9m，二層層高8m；柱截面尺寸分別有1000mm×1000mm、900mm×1000mm、900mm×900mm、600mm×600mm；梁截面尺寸分別有 250mm×500mm、300mm×800mm、300mm×900mm、500mm×900mm、500mm×1000mm、500mm×1100mm、500mm× 1300mm、500mm×1600mm、600mm×1600mm；板厚分別有100mm、120mm、150mm。

E區(qū)建筑面積17081m2，框架結(jié)構(gòu)，二層，底層層高9m，二層層高8m；平面尺寸129.5×90，由沉降縫劃分為三塊，為E1-D7/EJ-EP軸、E1-E11/EA-EH軸、E12-E22/EA-EH軸，尺寸分別為45m×37.5m、52.5m×65.5m、52.5m×60m；柱截面尺寸分別有1000mm×1000mm、900mm×900mm、600mm×600mm；梁截面尺寸分別有 250mm×400mm、300mm×800mm、450mm× 900mm、500mm×1000mm、500mm×1100mm、500mm×1300mm、500mm×1500mm、500mm×1600mm；板厚分別有 100mm、120mm（見圖1）。

2　設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

2.1材料參數(shù)

（1）φ48×3.5鋼管：截面積A=489mm2，截面抵抗矩W= 5080mm3，截面慣性矩 I=121900mm4，彈性模量 E=2.06×105N/ mm2，抗彎強(qiáng)度fm=205N/mm2；

（2）50×100木方：截面積A=5000mm2，截面抵抗矩W= 83333mm3，截面慣性矩I=4166666mm4，彈性模量E=1.0×104N/ mm2，抗彎強(qiáng)度fm=17N/mm2；

圖1　平面分區(qū)示意圖

（3）鋼模板（P3015）：截面抵抗矩W=5.94×103mm3，截面慣性矩I=26.97×104mm4，彈性模量E=2.06×105N/mm2，抗彎強(qiáng)度fm=205N/mm2；

（4）Q235對(duì)拉扁鐵（40×3）：抗拉強(qiáng)度f=215N/mm2；

（5）旋轉(zhuǎn)、直角扣件承載力取值為8kN，扣件抗滑承載力系數(shù)0.8。

2.2荷載參數(shù)

（1）模板自重：取0.6kN/m3；

（2）混凝土自重：取24kN/m3；

（3）鋼筋自重：梁取1.5kN/m3、板取1.1kN/m3；

（4）施工人員及設(shè)備荷載：取2.5kN/m2；

（5）振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載：水平面取2.0kN/m3、垂直面取4.0kN/m2；

（6）傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載：取2kN/m2。

3　設(shè)計(jì)驗(yàn)算

3.1柱模驗(yàn)算

驗(yàn)算條件：選取最大截面1000mm×1000mm的柱子進(jìn)行計(jì)算，柱高10m，柱模板采用組合鋼模板拼裝，柱箍采用φ48× 3.5鋼管，柱箍間距500mm，豎向木楞采用50×100木方，木楞間距為500mm，柱中間水平方向縱橫設(shè)2道-40×3對(duì)拉扁鐵，對(duì)拉扁鐵豎直方向間距600mm。

澆筑速度為3m/h，混凝土溫度為20℃，用插入式振搗器振搗。

柱底部驗(yàn)算：

（1）荷載計(jì)算

新澆混凝土對(duì)模板側(cè)面的壓力：

F2=γC×H

F1=0.22×24000×5.71×1×1×31/2=52.2kN/m2

F2=24000×10=240kN/m2

取小值F=52.2kN/m2

q1=（52.2×1.2+4×1.4）×0.5=34.12kN/m

q2=52.2×1.2×0.5=31.32kN/m

（2）柱模強(qiáng)度驗(yàn)算

M=0.07ql2=0.07×34.12×5002=597100N·mm

σ=M/W=597100/5.94×103=100N/mm2＜fm=205N/mm2（符合要求）。

（3）柱模剛度驗(yàn)算

ω=0.521ql4/100EI=0.521×31.32×5004/100×2.06×105×26.97×104

=0.73mm＜500/250=2mm（符合要求）。

（4）對(duì)拉扁鐵驗(yàn)算

q=（52.2×1.2+4×1.4）=68.24；

N=68.24×0.5×0.6=20.47kN；

σ=N/A=20.47×103/40×3=170＜f=215N/mm2（滿足要求）。

（5）豎向木楞強(qiáng)度驗(yàn)算

M=ql2/8=34.12×5002/8=1066250N·mm；

σ=M/W=1066250/83333=12.79N/mm2＜fm=17N/mm2（符合要求）。

（6）豎向木楞剛度驗(yàn)算

ω=5ql4/384EI=5×31.32×5004/384×1×104×4166666=0.61＜500/250=2mm（符合要求）。

（7）柱箍驗(yàn)算

按集中荷載考慮：

1=1000+50×2+100×2=1300；

M=ql/4=34.12×1300/4=11089N·mm；

σ=M/W=11089/5080=2.18N/mm＜fm=205N/mm（符合要求）；

ω=Fl3/48EI=31.32×13003/48×2.06×105×121900=0.06mm＜1100/250=4.4mm

（符合要求）。

3.2梁模驗(yàn)算

驗(yàn)算條件：選取最大截面600mm×1600mm的梁進(jìn)行計(jì)算，梁模板采用組合鋼模板拼裝，梁底楞采用φ48×3.5鋼管，小楞間距 500mm，側(cè)模內(nèi)楞采用 50×100木方，間距為300mm，外楞采用φ48×3.5鋼管，間距500mm，沿梁高方向設(shè)2道-40×3對(duì)拉扁鐵，對(duì)拉扁鐵縱向間距600mm。支撐立桿橫距為450mm，縱距為1000mm；

澆筑速度為3m/h，混凝土溫度為20℃，用插入式振搗器振搗。

（1）荷載計(jì)算

q1=0.6×1.2×0.6+（24+1.5）×1.2×0.6×1.6+2×1.4×0.6= 31.48kN/m；

q2=0.6×0.6+（24+1.5）×1.6×0.6=24.84kN/m；

新澆混凝土對(duì)模板側(cè)面的壓力：

F2=γC×H

F1=0.22×24×5.71×1×1×31/2=52.2kN/m2

F2=24×1.6=38.4kN/m2

取小值F=38.4kN/m2

q3=（38.4×1.2+4×1.4）×1.6=82.68kN/m2

q4=38.4×1.2×1.6=73.72kN/m2。

（2）梁底模強(qiáng)度驗(yàn)算

M=ql2/8=31.48×0.52/8=0.98kN·m

σ=M/W=0.98×106/5.94×103=165mm＜fm=205N/mm（符合要求）。

（3）梁底模剛度驗(yàn)算

ω=5ql4/384EI

ω=5×24.84×5004/384×2.06×105×26.97×104=0.36mm＜500/ 250=2mm（符合要求）。

（4）梁底小楞強(qiáng)度驗(yàn)算

M=0.07×0.452×31.48=0.45kN·m

σ=M/W=450000/5080=88.5＜fm=205N/mm（符合要求）。

（5）梁底小楞剛度驗(yàn)算

ω=0.521ql4/100EI

ω=0.521×24.84×4504/100×2.06×105×121900=0.21＜500/ 250=2mm（符合要求）。

（6）梁側(cè)模強(qiáng)度驗(yàn)算

M=ql2/8=82.68×300×300/8=930150N·mm

σ=M/W=930150/5.94×103=156＜fm=205N/mm（符合要求）。

（7）梁側(cè)模剛度驗(yàn)算

ω=5ql4/384EI

ω=5×82.68×3004/384×2.06×105×26.97×104=0.16＜300/250= 1.2mm（符合要求）。

（8）對(duì)拉扁鐵驗(yàn)算

N=82.68×0.3×0.5/2=6.2

σ=N/A=6.2×103/40×3=51N/mm2＜f=215N/mm2（滿足要求）。

（9）梁側(cè)內(nèi)楞強(qiáng)度驗(yàn)算

q=82.68×0.5=41.34kN/m

M=0.08×41.34×500×500=826800N·mm

σ=M/W=826800/83333=9.9mm＜fm=17N/mm（符合要求）。

（10）梁側(cè)內(nèi)楞剛度驗(yàn)算

q=72.72×0.5=36.36kN/m

ω=0.677ql4/100EI

ω=0.677×36.36×5004/100×1×104×4166666=0.36＜500/250= 2mm（符合要求）。

（11）立柱穩(wěn)定性驗(yàn)算

靜荷載：

①腳手架鋼管的自重G1=0.129×10.8=1.39kN

②模板的自重：G2=0.6×1.6×1+0.6×0.3×1=1.14kN

③鋼筋混凝土樓板自重：G3=25.5×0.3×1.6×1=12.24kN

NG=1.39+2.28+24.48=14.77kN

活荷載：施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載。

NQ=（2.5+2）×0.3×1=1.35kN

不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值。

N=1.2NG+1.4NQ=19.61kN

公式一：

k1計(jì)算長度附加系數(shù)取1.155；計(jì)算長度系數(shù)μ=1.7。

立桿計(jì)算長度L0=k1μh=1.155×1.7×1.5=2.945m

L0/i=2945/15.8=186

由長細(xì)比查表得軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.207。

σ=N/φA=19610/（0.207×489）=193.77N/mm2＜［f］=205N/mm2（滿足要求）。

公式二：

L0=h+2a=1.5+2×0.3=2.1m

L0/i=2100/15.8=133

由長細(xì)比查表得軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.381。

σ=N/φA=19610/（0.381×489）=105.25N/mm2＜［f］=205N/mm2（滿足要求）。

公式三：

k1計(jì)算長度附加系數(shù)取1.185；K2取1.019

L0=K1K2（H+2A）=1.185×1.019×（1.5+2×0.3）=2.536m

L0/i=2536/15.8=160

由長細(xì)比查表得軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.274。

σ=N/φA=19610/（0.274×489）=146.35N/mm2＜［f］=205N/mm2（滿足要求）。

3.3板模驗(yàn)算

驗(yàn)算條件：選取150mm的板進(jìn)行計(jì)算，模板支撐高度為10.8m，板模板采用11厚層板支設(shè)，板底木楞采用50×100木方，間距為300mm，支撐立桿縱橫距均為1000mm，步距為1500mm，立桿伸出頂層橫桿的長度為300mm。

3.3.1荷載的計(jì)算

（1）鋼筋混凝土板自重：q=（24+1.1）×0.3×0.15=1.13kN/m。（2）模板自重：

q=0.6×0.3=0.18kN/m。

（3）施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載：q=（2.5+2）×0.3=1.35kN/m。

3.3.2模板支撐方木強(qiáng)度驗(yàn)算

均布荷載：q=（1.13+0.18）×1.2=1.57kN/m；

集中荷載：P=1.35×1.4=1.89kN/m；

最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計(jì)算值最不利分配的彎矩和：

M=Pl/4+ql2/8

M=1.89/4+1.57×12/8=0.668kN·m；

σ=M/w=0.668×106/83.333×103=8N/mm2＜fm=17.0N/mm2（滿足要求）。

3.3.3模板支撐方木抗剪計(jì)算

最大剪力Q=ql/2+P/2

截面抗剪強(qiáng)度必須滿足：T=3Q/2bh＜［T］

Q=1.57×1/2+1.89/2=1.73kN

T=3×1730/（2×50×100）=0.52N/mm2＜［T］=1.7N/mm2（滿足要求）。

3.3.4模板支撐方木撓度計(jì)算

均布荷載：q=1.13+0.18=1.31kN/m；

集中荷載：P=1.35kN/m；

最大撓度考慮為靜荷載與活荷載的計(jì)算值最不利分配的撓度和：

ω=Pl3/48EI+5ql4/384EI

ω=1.35×10003/48×10000×4166666+5×1.31×10004/（384× 10000×4166666）=0.41＜1000/250=4（滿足要求）。

3.3.5木方支撐鋼管計(jì)算

支撐鋼管按照集中荷載作用下的三跨連續(xù)梁計(jì)算；

集中荷載 P取縱向板底支撐傳遞力，P=1.57×1+1.89= 3.46kN；

M=0.267ql=0.267×3.46×1000=923820N·mm；σ=M/w=923820/5080=181.8N/mm2＜fm=205N/mm2（滿足要求）；ω=1.883ql3/100EI=2.59mm＜1000/150=6.7mm（滿足要求）。

3.3.6扣件抗滑移驗(yàn)算

模板支撐體系均采用扣件連接；

縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力R（1.57+1.89）×1×1=3.46kN；

R=3.46kN＜Rc=8kN（滿足要求）。

3.4立桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算

靜荷載：

（1）腳手架鋼管的自重G1=0.129×10.8=1.39kN

（2）模板的自重：G2=0.6×1×1=0.6kN

（3）鋼筋混凝土樓板自重：G3=25.1×0.15×1×1=3.76kN

NG=1.39+0.6+3.76=5.75kN

活荷載：施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載。

NQ=（2.5+2）×1×1=4.5kN

不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值。

N=1.2NG+1.4NQ=13.25kN

公式一：

k1計(jì)算長度附加系數(shù)取1.155；計(jì)算長度系數(shù)μ=1.7。

立桿計(jì)算長度L0=k1μh=1.155×1.7×1.5=2.945m。

L0/i=2945/15.8=186

由長細(xì)比查表得軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.207。

σ=N/φA=13250/（0.207×489）=130.89N/mm2＜［f］=205N/mm2（滿足要求）。

公式二：

L0=h+2a=1.5+2×0.3=2.1m

L0/i=2100/15.8=133

由長細(xì)比查表得軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.381

σ=N/φA=13250/（0.381×489）=71.11N/mm2＜［f］=205N/mm2（滿足要求）。

公式三：

k1計(jì)算長度附加系數(shù)取1.185；K2取1.019。

L0=K1K2（H+2A）=1.185×1.019×（1.5+2×0.3）=2.536m

L0/i=2536/15.8=160

由長細(xì)比查表得軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.274。

σ=N/φA=13250/（0.274×489）=98.89N/mm2＜［f］=205N/mm2（滿足要求）。

3.5立桿底座及基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算

立桿底座驗(yàn)算：

Rb底座承載力設(shè)計(jì)值取40kN。

N≤Rb

N=1.2NG+1.4NQ=13.25kN＜Rb=40kN（滿足要求）。

立桿地基承載力驗(yàn)算：

50板長4m寬250mm；fk地基承載力設(shè)計(jì)值取120kN；K為調(diào)整系數(shù)碎石土取0.4。

N/Ad≤Kfk

Ad=4000×250=1×106mm2

13250/1×106=0.013＜0.4×120=48（滿足要求）。

4　模板及支撐體系搭設(shè)技術(shù)參數(shù)

4.1柱

柱模板采用組合鋼模板拼裝，柱箍采用φ48×3.5鋼管，距承臺(tái)頂300設(shè)置第一道柱箍，柱底部3m范圍內(nèi)柱箍間距500mm，柱中及頂部柱箍間距600mm豎向木楞采用50×100木方，木楞間距為500mm，柱中間水平方向縱橫設(shè)2道-40×3對(duì)拉扁鐵，對(duì)拉扁鐵豎直方向間距600mm。

4.2梁

梁模板采用組合鋼模板拼裝，梁底楞采用φ48×3.5鋼管，間距500mm，側(cè)模內(nèi)楞采用50×100木方，間距為300mm，外楞采用φ48×3.5鋼管，間距500mm，沿梁高方向設(shè)2道-40×3對(duì)拉扁鐵，對(duì)拉扁鐵縱向間距600mm。支撐立桿橫距為450mm，縱距為1000mm，橫桿步距 1500mm，掃地桿距地面200mm設(shè)置。

4.3板

板模板采用11厚層板支設(shè)，板底木楞采用50×100木方，間距為300mm，滿堂支撐架立桿縱橫距均為1000mm，步距為1500mm，立桿伸出頂層橫桿的長度為100mm，掃地桿距地面200mm設(shè)置。

5　構(gòu)造措施及安全注意事項(xiàng)

5.1構(gòu)造措施

（1）每根立桿底部必須設(shè)置50板墊塊，立桿之間的接頭宜采用扣件對(duì)接，如采用搭接時(shí)搭接部分必須用三個(gè)扣件固定，相鄰立桿的對(duì)接不得在同一高度內(nèi)，接頭位置應(yīng)錯(cuò)開500mm。

（2）縱、橫向水平桿需設(shè)置在立桿內(nèi)側(cè)，每根鋼管長度不小于3跨，接長采用對(duì)接且對(duì)接扣件須交錯(cuò)布置，兩個(gè)相鄰接頭在的1/3水平方向應(yīng)錯(cuò)開500mm，各接頭中心至最近主節(jié)點(diǎn)的距離不大于步距。

（3）連墻件采用剛性連墻件，連墻件水平方向沿每根框架柱設(shè)置，高度方向每步設(shè)置一道。

（4）縱、橫向剪刀撐間隔3跨設(shè)置，水平剪刀撐在架體底部、中部、頂部各設(shè)置一道；剪刀撐的接長采用搭接，搭接長度不小于1m且用三個(gè)扣件固定。

（5）扣件螺栓擰緊力矩須在40～65N·m，各桿件端頭伸出扣件蓋板邊緣的長度不得小于100mm，對(duì)接扣件開口必須朝上或朝內(nèi)。

（6）立桿的自由長度不得大于300mm。

5.2安全注意事項(xiàng)

（1）滿堂支撐架架體在梁底必須滿掛水平安全兜網(wǎng)。

（2）二層滿堂支撐架必須待一層梁板混凝土的同條件試塊強(qiáng)度達(dá)到75%后方可進(jìn)行搭設(shè)。

（3）架工應(yīng)持證上崗，凡患有高血壓、心臟病等其它不適應(yīng)上架操作和疾病未愈者，嚴(yán)禁上架作業(yè)。

（4）在高空搭（拆）架體時(shí)，上架操作人員必須拴安全帶，戴安全帽。

（5）在腳手架上操作時(shí)，嚴(yán)禁人員聚集一處，材料集中堆放荷重限制在2000N/m2內(nèi)。

（6）架子使用中必須堅(jiān)持檢查，若發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)、變形處，必須先加固，后使用。

（7）蹬高作業(yè)時(shí)，連接件必須放在箱盒或工具袋中，嚴(yán)禁安放在模板或腳手架上，扳手等工具必須系在掛身上或工具袋內(nèi)，不得掉落。

（8）模板裝拆時(shí)，上下應(yīng)有人接應(yīng)，模板應(yīng)隨用隨轉(zhuǎn)運(yùn)，不得堆放在腳手架上。

（9）安裝柱模板時(shí)應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)支撐固定，以防傾覆。

6　技術(shù)總結(jié)和應(yīng)用效果分析

目前，扣件式鋼管模板高支撐體系在一些公共建筑、城市高架橋、交通建設(shè)等工程中應(yīng)用非常廣泛，在模板高支撐體系的計(jì)算中除了滿足支撐體系的安全保證外還應(yīng)從節(jié)約成本、降低造價(jià)方面入手，本工程對(duì)模板支撐體系的間距曾進(jìn)行過反復(fù)調(diào)整、驗(yàn)算，最終把間距確定為1m，比保守設(shè)計(jì)600mm的間距放大近一倍，不僅節(jié)約了支撐架鋼管的用量，同時(shí)縮短了搭設(shè)時(shí)間。

［1］《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2001）.中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［2］杜榮軍.扣件式鋼管模板高支撐架設(shè)計(jì)和使用安全.施工技術(shù)，2002，3.

［3］杜榮軍，編著.混凝土工程模板與支架技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.

［4］《建筑施工手冊(cè)》（第四版）.中國建筑工業(yè)出版社，2003，9.

岳麒（1979-），男，漢族，副高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事房地產(chǎn)開發(fā)、施工、造價(jià)工作。

U445.46

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2095-2066（2016）17-0153-04

2016-6-1