钢管支撑高大支模应用探索

　　摘要:根据历年高大支模实际施工技术经验，以武进电力生产调度服务中心工程23.4m高的模板为例，对钢管支撑高大支模应用标准做一点探索。

　　关键词:钢管支撑，高大支模，标准

　　随着新材料、新技术的发展，人类对建筑艺术的要求越来越高，现代建筑都以新奇特的艺术新式出现，建筑内外超高大空间的展现越来越多，超高大空间的钢管支撑高大支模技术国家无具体的标准，这给施工企业实际操作带来了一定的难度。历年全国高支模坍塌事故屡屡发生，因此本文根据历年高大支模施工技术经验，以武进电力生产调度服务中心为例，对钢管支撑高大支模应用标准做一点探索供同行参考。

　　一、 工程概况

　　武进电力生产调度服务中心为多层公共建筑，高23.9m,建筑面积26935m2。二类多层框架建筑，结构使用年限为50年，抗震设防烈度7度。

　　在屋面○6~○9轴交(1/H)轴处有屋面板，底部架空，高23.4m，宽4.1m，长19.8m，板厚120mm，外边与周围屋面结构相平，○6- ○7-○8-○9轴各轴间有尺寸为3750×3550mm的洞口，板底○7轴、○8轴处有两根悬挑梁，截面为300mm×900mm/700mm，在G轴上(即屋面板最外边)有根通长连系梁，截面尺寸为250mm×700mm。G轴以南只有地下室一层，在G轴以南2.0m处有一后浇带，地下室顶板厚 200mm。

　　二、 高大支模性质判别

　　根据国家建设部建质[2009]87号文《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的规定(搭设高度8m及以上;搭设跨度18m及以上;施工总荷载15KN/m2及以上;集中线荷载20KN/m及以上的)规定，本工程支模高度23.4大于8米，属于超高大支模。

　　三、 施工顺序的确定

　　合理正确的施工顺序对高大支模的工程造价及安全保证起到事半功倍的效果。。柱、墙混凝土与梁板混凝土分二次浇筑，模板支架利用施工区域及周边已具备一定强度的构件(墙、柱等)通过连墙件进行可靠连接。

　　本工程采取了先浇筑混凝土柱，等混凝土柱具备一定的强度后，把梁板模板系统的拉接固定在混凝土柱上，然后浇筑梁板结构。

　　四、 方案部署

　　本工程高支模钢管排架支撑系统由专业脚手架搭建施工队伍搭建，采用φ48×3.0mm钢管，立杆横距(南北向)0.8m，纵距(东西向)0.80m，步距1.7m，立杆纵距、横距、步距满设双向水平杆。梁模板安装采用18mm厚九夹板，木楞采用50×80mm，小横杆间距300mm。现浇板采用 18mm厚九夹板，木楞采用50×80mm，小横杆间距400mm。

　　钢管排架直接落在地下室顶板上，在立杆下设置150×150×8的钢板作垫板，立杆搭设采用通长钢管对接，上下保持垂直，钢管不得选用已经长期使用发生变形的钢管。由于支撑排架搭设高度较高，因此在支撑排架顶部和底部(扫地杆)设水平加强剪刀撑，每隔一步距(即3.4m)处设置一道水平剪刀撑与立杆连接，在排架东西朝向设置三道竖向剪刀撑，即外、中、里。在排架南北朝向每隔间距约4m设置一道竖向剪刀撑。梁、板顶部支撑横杆设置双向,考虑实际使用的扣件锈蚀抗滑力有所降低，所以采用用双扣件连接横杆与立杆。梁底部位立杆支撑为横距800mm，纵距400mm。相邻结平板与此部位统一支模，连成一整体。在主体施工时预埋0.4m@2.4m钢管在○6、○9、○G轴梁上，在搭设排架时扣在预埋的钢管上，未预埋部位采用与已浇筑成型的框柱拉结，并与未拆除的五、六层水平杆相连，增加整体刚度。由于钢管排架直接搭设在地下室顶板后浇带附近，因此在地下室后浇带处采用间距0.8m×0.8m的钢管支撑，以加固地下室顶板。

　　高支模平面图

　　五、 方案计算

　　方案部署好了，需要进行方案计算，如果计算通不过，在调整方案，所以方案部署与方案计算是相互相承的，有时候需要反复进行。方案部署和方案计算度确定后，按照要求还要进行专家认证，专家认证通过后方可搭设。

　　进行模板支撑计算时，构件力学参数必须与实际施工所用材料的力学参数为准。例如：刚管的实际壁厚、木方的高宽、扣件的实际抗滑力、模板的弹性模量等。在计算梁模板扣件钢管高支撑架时应考虑两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。在计算扣件抗滑力时要考虑实际扣件及工人实际操作的影响。另外还要进行扣件钢管高支撑地基承载力或支撑楼板的强度验算。由于受篇幅限制，本工程方案计算本文只简略阐述主要部分。

　　(一) 梁模板扣件钢管高支撑架计算，模板支架搭设高度为23.3米，基本尺寸为：梁截面B×D=300mm×900mm，梁支撑立杆的纵距(跨度方向)l=0.80米，立杆的步距h=1.70米。

　　梁两侧部分楼板混凝土集中力大小为F=1.20×25.000×0.120×0.650×0.300=0.702kN。

　　采用的钢管类型为48×3.0。

　　1.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。

　　经过连续梁的计算得到最大弯矩Mmax=0.695kN.m，最大变形vmax=1.878mm，最大支座力Qmax=2.295kN，抗弯计算强度 f=0.695×106/4491.0=154.78N/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 800.0/150与10mm,满足要求。

　　2.梁底支撑纵向钢管计算

　　纵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取横向支撑钢管传递力。

　　经过连续梁的计算得到，最大弯矩Mmax=0.497kN.m，最大变形vmax=0.886mm，最大支座力Qmax=6.646kN，抗弯计算强度f=0.497×106/4491.0=110.67N/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 800.0/150与10mm,满足要求。

　　3.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:

　　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取最大支座反力，R=6.65kN

　　单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。

　　R≤8.0kN时，可采用单扣件;8.0kN

　　4.立杆的稳定性计算

　　立杆的稳定性计算公式

　　经计算=135.583N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求。

　　(二)板模板扣件钢管高支撑架计算

　　模板支架搭设高度23.3米，纵距b=0.80米，横距l=0.80米，步距h=1.70米。钢管类型为48×3.0。

　　1.横向支撑钢管计算

　　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Mmax=0.235kN.m，最大变形vmax=0.419mm，最大支座力Qmax=3.142kN，抗弯计算强度f=0.235×106/4491.0=52.32N/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800.0/150与10mm,满足要求。

　　2.纵向支撑钢管计算

　　纵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取横向支撑钢管传递力。经过连续梁的计算得到，最大弯矩Mmax=0.440kN.m，最大变形vmax=0.838mm，最大支座力Qmax=6.755kN

　　抗弯计算强度f=0.440×106/4491.0=97.95N/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800.0/150与10mm,满足要求。

　　3.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:

　　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取最大支座反力，R=6.76kN

　　单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。

　　4.立杆的稳定性计算

　　经计算=114.269N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求。

　　5.楼板强度的计算

　　验算楼板强度时按照最不利考虑,楼板的跨度取6.60m，楼板承受的荷载按照线均布考虑。宽度范围内配筋3级钢筋，配筋面积As=982.1mm2，fy=360.0N/mm2。

　　板的截面尺寸为b×h=4092mm×200mm，截面有效高度h0=180mm。

　　楼板计算范围内摆放9×6排脚手架，将其荷载转换为计算宽度内均布荷载。

　　第2层楼板所需承受的荷载为

　　q=1×1.20×(0.35+25.00×0.12)+1×1.20×(2.32×9×6/6.60/4.09)+1.4×(2.00+1.00)=13.78kN/m2

　　计算单元板带所承受均布荷载q=4.09×13.78=56.38kN/m

　　板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算

　　Mmax=0.0793×ql2=0.0793×56.38×4.092=74.87kN.m

　　验算楼板混凝土强度的平均气温为12.00℃，并已浇筑完70天，混凝土强度达到100.00%，C35.0混凝土强度近似等效为C35.0。

　　混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=16.70N/mm2

　　则可以得到矩形截面相对受压区高度：

　　=Asfy/bh0fcm=982.08×360.00/(4092.00×180.00×16.70)=0.03

　　查表得到钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力计算系数为

　　s=0.030

　　此层楼板所能承受的最大弯矩为：

　　M1=sbh02fcm=0.030×4092.000×180.0002×16.7×10-6=66.4kN.m

　　结论：由于M1=66.42

　　楼板强度不足以承受以上楼层传递下来的荷载。

　　因此本工程第2层采取了立杆纵横间距800mm进行了加固。第三层为地下室抗压板配筋量非常大，完全能成承受上不传来的荷载，所以不再验算。

　　六、 完善方案内容

　　根据JGJ162-2008，《建筑施工模板安全技术规范》完善方案，一般包括这些内容：工程概况,编制依据,选用材料,支架结构构造，模板支架搭设工艺，混凝土浇筑方法，支架拆除，施工计划，劳动力计划，安全技术措施，质量保证措施，施工监测方案，安全应急预案等。

　　结束语

　　高大模板工程虽然是一项重点高危作业项目，只要依据有关国家规范和工程经验,编制好专项施工方案,经专家论证审查通过,在施工中,严格按方案要求执行,加强高大模板施工期间的监测,这样高大模板工程的施工安全就有了保障。

　　参考文献：

　　[1]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130—2001(2002年版)，

　　[2]《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008，

《钢管支撑高大支模应用探索》

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文章名称： 钢管支撑高大支模应用探索

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