房屋建筑扣件式钢管实用实用模板支架立杆间距地确定

1、房屋建筑扣件式钢管模板支架立杆间距的确定 刘建民 曹普田 李慧民 （1.西安建筑科技大学，陕 西西安 7100552 西北工业大学，陕西西安 710072） :以10个典型工程的调研数据为基础，根据现场模板支架 的实际构造，提出了模板支架立杆计算长度的确定方法，用这种方法 分析并给出了楼板模板支架和梁模板支架兼作楼板模板支架时立杆 的安全间距，分析结果与现场调研结果有较好的一致性，可用于指导 实际施工。关键词:扣件式钢管模板支架；立杆间距；计算长度 中 图分类号： 0在目前的大多数房屋建筑工程施工中，对模板支 架的稳定性都未进行过设计计算，其立杆间距、步距等都是依据经 验确定的。本文作者根据对

2、西安市正在施工的一些建筑工地的实地调 查结果所进行的分析研究，给出常见情况下民用建筑施工模板支架立 杆的间距计算方法及典型结果。 1 作者共走访了 10个典型工地（9个工程模板支架高度大于4m）, 与各项目技术负责人进行了交谈，察看了施工组织设计，并对模板支 架的实际构造情况进行了观察记录，还实地量测了模板支架的立杆间 距、步距、扣件拧紧程度等，由于所调研的工程都还正在施工，此处略 去相关的其它详细资料。 大体情况如下： (1) 支架立杆间距最大值为1.5m, 一般在0.61.4m之间，纵向和 横向间距一般不一致，沿着大楞木方向间距较小。两个方向上立杆间 距都不均匀，且差异较大(最大者达30c

3、m)。 (2) 与立杆相交的水平杆布置：绝大多数工程只在一个方向上是 比较齐全的，而在另一个方向上一般隔一见一布置。 (3) 一般无扫地杆，无水平向及竖直向剪刀撑。 (4) 连接立杆与各横杆的直角扣件拧紧合格率只有30噓右;主要 是偏松。 (5) 所有梁下设置的立杆或沿着梁两侧设置的立杆，均是通过纵 横向水平杆与板下支架的立杆连接在一起的。 (6) 几乎所有项目都没有详细的模板支架施工方案或施工图，也 未见模板支架设计的计算过程资料。 2 模型，目前人们已有了较为深入的认识 提出了多种计算模型： 铰接架模型1、排架模型2、刚性节点框架模型3、 半刚性节点框架模型4,5等，其中，利用半刚性节点框

4、架模型进行 的有限元分析与整架试验结果取得了很好的一致性。由于在某种意义 上，脚手架可以看作是模板支架的特殊情形，这样,将脚手架的半刚性 节点框架模型用于模板支架分析似乎是顺理成章的，但前提是所有扣 件的拧紧程度应达到规范6 规定的数值。也有研究者7 从升 板结构的施工计算模型推论提出，按排架进行模板支架的计算。 但如上所述，由于大部分扣件拧紧程度达不到规范规定的扭矩， 致使立杆与水平杆件之间的连接远远达不到半刚接的程度；又因水平 杆件布置数量上的严重不足，使其起不到连接各立杆，同时发生水平 向变形的作用。由于顶层水平杆件往往并不齐全，且绝大多数情况下 也无扫地杆，因此,认为水平杆件仅仅对立杆

5、起定位作用是比较合适 的;可以认为它对模板支架立杆稳定承载力的贡献与支架本身的自重 相抵消。 这样,可以认为模板支架的各单根立杆互不相连，各立杆可以简 化成两端铰支的受压杆件，其计算长度即为支架高度。与排架模型相 比,本模型取消了所有立杆同步变形的架设；与半刚性节点框架模型 相比,本模型忽略了水平杆件对立杆弯曲的约束作用。很明显,本模型 是非常保守的，用它确定的立杆间距，本文称之为保守的立杆安全间 距。 下面,利用本模型对模板支架立杆的安全间距进行分析。 3 3.1 对砖混结构及剪力墙结构，其标准 层层高一般在2.93.2m之间，而楼板厚度一般在1012cm通常不超 过14cm,若层高按3.2

6、m考虑，板厚度14cm再考虑到模板下木楞的厚 度,实际模板支架的高度一般不超过 3.0m,此处按3.0m计。对剪力墙 结构,一层层高可达5m以上，此处取模板支架高度为5m对框架结 构,其标准层层高一般在3.64.2m,底层层高可达6.0m多，若标准层 按4.2m考虑,模板支架高度可取为4.0m;在底层,施工方式有两种：先 做基础回填再支设第1层模板或先支设第1层模板;按前者施工时, 实际支架高度可取为6.0m,而按后者施工时，实际支架高度可取为 7.0 m或更高。 综上所述,对常见房屋建筑工程模板支架的高度可 分别考虑为：3.0m,4.0m,5.0m,6.0m,7.0m,共 5 种情形。 3.

7、2 型下,支架立杆的计算长度即为模板支架的高度。利用规 范10规定的方 法,可求得各支架高度下立杆的稳定承载力， 见表 1（计算过程略）。 表1 支架高度 /m 3.0 4.0 5.0 6.0 7 0 立杆承载力 /kN 19.9411.42 7.31 5.11 3.71 3.3 对钢筋混凝土结构的楼板而言 其 5/、 通常厚度不超过14cm,此处按14cm计算其荷载。而对框架结构的 主梁，JGJ3!2002,框架梁的高跨 比应为1/101/18。一般框架结构中，常见的柱网尺寸为8m左右,故 框架梁的高度通常取500mn左右,而梁的宽度通常取350400mr左 右8。为安全计，计算荷载时，取梁

8、的尺寸为：宽？高=400mm 500mmGB50204-1992,板和 梁底模板单位面积上所承受的竖向荷载计算结果见表2。 序号 各项荷载名称板底模板各项荷载值/(kN/m2) 值 /(kN/m2) 1模板自 重0.5 2楼板(或梁)钢筋自重1.1 ? 0.14=0.154 0.5=0.75 3新浇混凝土自重 24? 0.14=3. 4恒载设计 值 1.2(0.5+0.154+3.36)=4.82 2.0)=15.9 5施工人员及设备荷载 6振捣混凝土时产生的荷 载 7可变荷载设计值 1.0=1.4 8荷载总设计 梁底模板各项荷载 0.5 1.5? 3624? 0.5=12.0 1.2(0.5

9、+0.75+1 2.0 qb=15.9+2.8=18 1.0 1.4 ? 1.4? 2.0=2.8 qp=4.82+1.4=6.22 .70 3.4 3.4.1 调研中发现，实际施工中，小楞木 的间距很小(净距约为1015cm),在大楞木的每一跨内，都有若干根小 楞木存在,为简化计算，可将小楞木并入模 板内,认为模板直接搁置 在大楞木上，而大楞木则搁 置在支架立杆的顶托上。这样，作用于大 楞木上的荷载可按均布荷载处理。 在力学分析上，大楞木的受力情况属于多跨连续梁，一般认为9: 多跨连续梁按两跨连续梁计算时的最大弯矩与最大支反力比按3,4,5 跨连续梁的计算值要大；故本文按两跨连续梁进行支反力

10、分析。板下 支架立杆的荷载为： Q=1.25qL 2 (1) 式中 L为立杆间距，设立杆纵横间距相同。 按立杆稳定条件，必须： QNcr 即 LNcr1.25q 开平方(2) 将表1及表2中的数值代入公式(2),得立杆的安全间距见表 3。 表3 支架高度 /m3.04.05.06.07.0 立杆安全间距 /m1.601.210.970.810.71 此处未考虑梁荷载的作用，故此结果只适用于剪力墙结构及砖混 结构的楼板模板支架。 3.4.2 对框架结构，还涉及框架梁模板支架的设计计算问题。调研中发 现,框架梁模板支架通常为在梁两侧各布置一排立杆，该立杆同时还 用于支撑楼板模板。假设梁两侧立杆的纵

11、向间距与板下立杆相同，均 为L,则该立杆所受到的梁的荷载为： Q仁0.5? 1.25qbBL=0.5? 1.25? 18.70? 0.4L =4.68L(3) 而梁两侧的支架立杆作为板下支撑杆时，其处于板的边沿，可能 出现两种情形。 (1) 梁与楼板下的大楞木垂直这时的梁侧立杆在板下立杆中属 于多跨连续梁的边跨支座，当跨数为3跨时,边支座的反力最大，此时 所承受板的荷载为： Q2=0.45qpL2=0.45? 6.22L2=2.80L2(4) (2) 梁与楼板下的大楞木平行 此时梁两侧立杆上的大楞木仍为 多跨连续梁，只是该多跨连续梁上的荷载为一般板下大楞木的一半 ， 即立杆的荷载也为板下立杆的

12、一半。由(1)式可得： Q2=0.5? 1.25qpL2=0.5? 1.25? 6.22L2 =3.89L 平 方(5) 比较这两种情形，第2种情形的立杆荷载要大些。由于梁与楼板 作用于立杆上的荷载不在同一高度上，为简化分析，从安全角度考虑， 可认为其都作用于立杆顶部，故梁下支撑同时用作板下支撑时， 立杆的荷载为： Q=Q1+Q2=4.68L+3.89 平方(6) 由立杆稳定条件有：Q=Q1+Q2=4.68L+3.89L平方小于等于Ncr (7) 将各种支架高度下立杆的稳定承载力数值(表1)代 入(7)式,可 求得这种情况下立杆的安全间距，见表4。 表4 支架高度 /m3.04.05 .06.

13、0 7.0 立杆安全间距 /m 1.741.210.900.700.55 此处应说明，对一般民用建筑的框架结构，支架高度一般均大于 3m 3.5 3.5.1 比较表3及表4与 现场实际量测值的差异，可以看到，对于3m左右的支架，现场的立杆 间距一般比表3所给数值小，这主要是因为要控制模板挠曲变形的缘 故。对高度为45m的支架，板下支架立杆间距的实际观测值与表3及 表4的分析结果基本一致；对于高度为67m的支架(框架结构)，表4 给出的立杆间距较现场实测结果稍偏小，这主要是由于本文的计算模 型忽略了水平杆件对立杆变形的约束作用，同时在计算过程中，始终 采用了最大反力作为立杆荷载且作用于最不利位置

14、的缘故。 3.5.2 (1) 本文所提出的计算模型是建立在对目前实际现场施工状况的基础 上的,使用的前提应不脱离目前施工现场一般管理水平下的模板支架 构造。 (2) 所采用的施工方法都是先浇筑墙、柱混凝土，再进行梁板施工；这 种情况下,一般不会发生模板支架整体侧向失稳。 (3) 梁截面尺寸及楼板厚度应不大于本文所给数值。 若支架构造能达到规范规定的要求，立杆间距采用本文的结果，肯定 是能保证安全的。 4 (1) 根据对施工现场扣件式钢管模板支架的实际调研结果，本文提出 了适用于目前实际施工现场的模板支架稳定性计算模型。 (2) 根据该计算模型，本文分析了板下支架和梁下支架兼做板下支架 时模板支架立杆的安全间距，并给出了常见施工条件下的参考值，可 供实际的建筑施工参考。 参考文献： 1 .钢管脚手架铰接计算法J.建筑技术开发，1997, 24(3). 2 ,涂新华,丁永胜.扣件式钢管脚手架临界力计算方 法J.建筑技术，2001,32(8). 3 .脚手架设计与计算的一般方法J.建筑科技情报， 1994,(3). 4,黄宝魁，等.双排扣件式钢管脚手架工作性 能的理论分析与实验研究J.哈尔滨建筑工程学院学