关于建筑施工模板工程论证标准的探讨.doc

关于建筑施工模板工程论证标准的探讨张全胜1 腾彬2 吴辛元11昆山市建筑安全监督站 江苏昆山 2153002江苏金土木建设集团有限公司昆山分公司 江苏昆山 215300 摘要：住房和城乡建设部颁布的危险性较大的分部分项工程安全管理办法中对模板工程论证标准作出了具体规定，但标准不易操作，给各地方具体操作执行带来了很大地困难，本文拟对该标准进行详细的讨论，与同行们商榷。关键词：模板工程；建筑安全；专家论证；1.引言近年来建筑规模越来越大，建筑施工中的高大模板支撑系统越来越多，对建筑施工技术水平提出了更高的要求，然而我国现实有的管理技术水平、人员素质等却相对低下，这两方面日益突出的矛盾使得模板工程安全事故时有发生。如2007年9月6日，河南省郑州市某在建住宅工程，在施工过程中采光井模板支撑系统突然垮塌，造成7人死亡、17人受伤，2008年10月29日，山东省东营市某工业厂房扩建工程发生一起模板支撑系统坍塌事故，造成4人死亡，13人受伤。为加强建筑模板工程安全监管，住房和城乡建设部于2009年5月颁布实施的危险性较大的分部分项工程安全管理办法（以下简称办法）对模板工程安全管理作出了详细规定，这对建筑工程模板施工安全起到了积极作用。但办法对专家论证标准的规定却给各地方执行带来了一定的困难，下面本文对专家论证标准进行详细讨论，与同行们商榷。2.论证标准计算2.1施工荷载计算方法办法规定混凝土模板支撑工程达到以下标准时必须专家论证：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。可以看出办法主要从模板支撑系统高度、跨度和荷载三个方面规定了论证标准，其中高度和跨度标准很容易判定，对于荷载的却存在一定的难度。从荷载单位上看，应该是主要指钢筋混凝土楼板的施工总荷载。在混凝土板模板支撑系统中，荷载传递途径如下：钢筋混凝土荷载和施工活荷载模板次楞主楞立柱，当然每级传递都是上级荷载加上本级承重构件的自重。根据建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）（以下简称规范），荷载主要有三种：永久荷载，可变荷载和风荷载。永久荷载标准值主要包括：模板及其支架自重标准值（G1K），新浇筑混凝土自重标准值（G2K），钢筋自重标准值（G3K），新浇筑混凝土作用于模板的侧压力标准值（G4K）。可变荷载标准值主要包括：施工人员及设备荷载标准值（Q1K），振捣混凝土时产生的荷载标准值（Q2K），倾倒混凝土产生的荷载标准值（Q3K）。在模板设计及变形验算时分别采用基本组合和标准组合，各组合项如表1所示。承载力极限状态下的基本组合设计值应从下列组合值中取最不利值：1） 由可变荷载效应控制的组合： （1） (2)式中永久荷载分项系数，按表2采用；第i个可变荷载的分项系数，其中为可变荷载的分项系数，按表2采用；按各永久荷载标准值计算的荷载效应值；按各可变荷载标准值计算的荷载效应值，其中为诸可变荷载效应中起控制作用者；参与组合的荷载数；2） 由永久荷载效应控制的组合： (3)可变荷载的组合值系数，可取为0.7；表1：模板及其支架荷载效应组合的各项荷载的标准值组合项目参与组合的荷载类别计算承载能力验算挠度1平板和菠壳的模板及支架G1K+ G2K+ G3K+ Q1KG1K+ G2K+ G3K2梁和拱模板的底板及支架G1K+ G2K+ G3K+ Q2KG1K+ G2K+ G3K注：验算挠度采用荷载标准值，计算承载力采用荷载设计值2.2楼板平板模板支撑施工荷载计算下面计算分析模板支撑系统。假定模板面板为江南地区常用的木模板，支撑系统不超过4米，同时浇筑时不采用大型浇筑设备，钢筋混凝土和模板及支撑系统的自重标准值和设计值如表2所示，可变荷载的标准值和设计值如表3所示，值得指出的是，由于本文计算荷载主要是为了计算均布施工总荷载，所以在计算模板和次楞时，不考虑集中力作用。表2：钢筋混凝土和模板及其支架自重标准值和设计值统计表材料名称单位标准值分项系数设计值备注平板的模板KM/m20.31.2(1.35)0.36(0.41)包括次楞(楼板的模板KM/m20.51.2(1.35)0.60(0.68)梁展开普通混凝土KN/m3241.2(1.35)28.8(32.4)楼板的钢筋KN/m31.11.2(1.35)1.32(1.49)每立方米混凝土的含量模板及支架KN/m20.751.2(1.35)0.9(1.01)层高4m注：当由永久荷载效应控制的组合，应取括号内的值。表3：可变荷载标准值和设计值统计表荷载来源序号计算构件名称荷载类型单位标准值分项系数设计值备注施工人员及设备1模板及次楞均布荷载KN/m22.51.43.5不考虑集中力2主楞均布荷载KN/m21.51.42.1指大横杆3立柱均布荷载KN/m21.01.41.4支承构件施工振捣4水平面模板均布荷载KN/m22.01.42.8浇筑混凝土注：当由永久荷载控制的组合时，可变荷载要乘以组合值系数0.7假设混凝土板厚为120mm，自重标准值240.12=2.88 KN/m2，钢筋自重标准值1.10.12=0.13KN/m2，假定主楞自重均摊到均布面荷载为0.10KN/m2。则计算模板和次楞时，施工总荷载设计值为：1）由可变荷载控制组合时，按照表1组合时仅存在1项活荷载，故可直接采用式（1）计算： 1.2(0.3+2.88+0.13)+1.42.5=7.47 KN/m22）由永久荷载控制组合时，采用式（3）计算： 1.35(0.3+2.88+0.13)+1.40.72.5=6.92 KN/m2因此，计算模板和次楞时施工总荷载设计值为7.47 KN/m2计算主楞时，施工总荷载设计值计算如下：1）可变荷载控制组合时 1.2(0.3+2.88+0.13+0.1)+1.41.5=6.19 KN/m22）永久荷载控制组合时1.35(0.3+2.88+0.13+0.1)+1.40.71.5=6.07 KN/m2因此，计算主楞时施工总荷载设计值应为6.19 KN/m2计算立柱时，施工总荷载设计值计算如下：1）可变荷载控制组合时 1.2(0.75+2.88+0.13)+1.41.0=5.91 KN/m22）永久荷载控制组合时 1.35(0.75+2.88+0.13)+1.40.71.0=6.06 KN/m2因此，计算立柱时施工总荷载设计值应为6.06 KN/m2同理，可将各不同厚度楼板的各个部位施工荷载设计值列成表4的形式。表4：现浇钢筋混凝土楼板施工总荷载设计值与板厚计算部位单位模板及次楞主楞支架立柱1207.47（9.57）6.196.06KN/m21508.38（10.48）7.107.08KN/m21809.28（11.38）8.118.09KN/m22009.88（11.98）8.798.77KN/m225011.40（13.50）10.4910.47KN/m230013.02（15.00）12.1812.16KN/m235014.72（16.51）13.8813.86KN/m240016.41（18.01）15.5615.55KN/m245018.11（19.52）17.2517.24KN/m250019.80（21.02）18.9518.94KN/m2注：表中括号内为采用布料机上料时的值从表4可以看出，计算不同构件时，主楞和支架立柱计算的施工荷载设计值基本接近，和面板及次楞的施工荷载设计值则有一定差别。对于办法规定的15 KN/m2 ，根据公式反算可以求得，对应于模板及次楞的板厚为358 mm，对应于主楞和立柱的板厚为384mm。2.3梁模板支撑系统施工荷载计算下面计算分析梁的施工线荷载。现浇混凝土梁的施工荷载主要有新浇混凝土、钢筋、模板和支撑系统的自重，以及振捣混凝土时产生的施工活荷载组成，通过荷载组合，作为梁底板木模板及支架的验算依据，现以300mm700 mm的钢筋混凝土梁举例，进行施工荷载组合设计值的计算。钢筋混凝土梁自重：0.30.7(24+1.5)= 5.36 KN/m梁底模和侧模自重： 0.5(0.3+0.72)= 0.85 KN/m混凝土振捣荷载： 20.3=0.60 KN/m按照表1进行组合如下1）由可变荷载控制的组合：1.2(5.36+0.85)+0.61.4=8.29 KN/m2）由恒荷载控制的组合： 1.35(5.36+0.85)+0.61.40.7=8.97 KN/m可见，300mm700 mm的钢筋混凝土梁的施工总线荷载为8.97 KN/m，依此类推得到不同截面的钢筋混凝土梁施工总线荷载的设计值，如表5所示。表5：不同截面梁的施工总荷载设计值统计表梁载面尺寸(m)钢筋混凝土梁自重(KN/m)梁底模和侧模自重(KN/m)混凝土振捣荷载(KN/m)总线荷载设计值(KN/m)梁宽梁高0.300.705.360.850.608.970.300.906.891.050.6011.310.350.908.031.080.7012.980.351.008.931.180.7014.330.401.0010.201.200.8016.170.401.2012.241.400.8019.200.501.2015.31.451.0023.590.501.5019.131.751.0029.17对于办法中规定的20 KN/m的线荷载，根据公式反算可以求得，梁截面为400mm1253mm=0.5012，需要说明的是，该梁截面计算结果是以梁宽为400 mm计算得到的。3.办法中论证标准执行情况办法中有关论证的荷载标准不是很明确，可操作性不强，给各地建设主管部门、各建设施工单位管理和执行上带来了很大的困难。办法只提到施工总荷载达到15kN/m2及以上或线荷载达到20kN/m及以上要组织专家论证，各地在执行过程中的困难在于：（1）各地建设行政主管部门在监管时如何判定某模板工程是否达到了论证标准，建设行政主管不可能对所有的方案进行计算确定施工总荷载；（2）建设施工单位执行方面也存在一定困难，由于办法没有明确楼板模板施工总荷载是以计算哪个构件受到的施工总荷载值为准，模板，次棱，主楞还是立柱？从前面的计算结果可以看出，施工时模板和次楞所受面荷载值和主楞与立柱所受的荷载值还是存在一定的差别，比如按模板所受施工荷载计算时钢筋混凝土现浇板厚358 mm达到论证标准，而按立柱所受施工荷载计算时板厚384 mm才达到论证标准。从近年来的模板坍塌事故来看，基本都不是模板、次楞或者主楞材料强度的自身问题，而是立柱失稳问题或者立柱承载力问题，比如支撑系统的立柱长细比过大或者钢管扣件模板支撑系统的扣件抗滑问题。因此，模板工程施工安全的关键在于立柱所受的施工均布设计荷载，而这一点恰恰是办法没有确定的，因此施工单位也就难以执行；（3）由于混凝土布料机、混凝土输送泵等大型浇筑设备会影响到施工荷载值，更增加建设行政主管部门监管了的难度。由于上述诸多困难，目前各地执行落实方面主要有两种情况：（1）大部分地方建设行政主管部门仅仅是转发办法，但具体执行方面不努力监督落实；（2）少部分地方建设行政部门细化了办法执行标准，但在细化时没有严格按照标准中关于各种组合和荷载标准的规定，使得确定的细化标准过于严格，如有的地方规定板厚达到180mm及以上就要论证。造成社会资源的严重浪费。3.结束语 综上所述，笔者认为办法给出的荷载规定存在一些模棱两可的