扣件式钢管脚手架在高大模板工程支撑中的应用

扣件式钢管脚手架在高大模板工程支撑中的应用第1页/共134页高大模板工程建设部在《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家审查办法》(建质[2004]213号)中规定了对于高大模板工程必须编制专项施工方案。其中对高大模板工程定义为：水平混凝土构件模板支撑系统高度超过8m，或跨度超过18m、施工总荷载大于10kN／m2、线荷载大于15kN／m的模板支撑系统。

第2页/共134页高大模板工程尽管政府和行政管理部门三令五申地强调高大支模的安全施工，但高大支模的整体坍塌事故还时有发生。支模整体坍塌事故(录像1)支模整体坍塌事故(录像2)第3页/共134页本文从分析几起支模坍塌事故教训的基础上，谈如何在现场施工中抓高支模的安全施工。以下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。

第4页/共134页高大模板工程二、工程实例介绍

(一)概况:

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，是本工程的最大梁截面。梁板面标高为＋10.5m，属于高支模。

第5页/共134页高大模板工程(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483.5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。

第6页/共134页高大模板工程(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。

第7页/共134页高大模板工程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。

第8页/共134页高大模板工程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》（JGJ130—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。初步确定h≤1500。

第9页/共134页高大模板工程3.具体结构布置见下图。梁截面为B×D(800×1800)，是本工程的最大梁截面。梁板面标高为H=＋10.5m，属于高支模。

第10页/共134页高大模板工程4.梁侧模板系统的计算

新浇混凝土作用在模板上的最大侧压力取以下两式中的较小值：

式中γ—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℃）；

β1—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；

β2—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最大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。

第11页/共134页高大模板工程5.利用PKPM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PKPM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，PKPM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。

第12页/共134页品茗安全计算程序进行计算（演示）第13页/共134页梁侧模板计算书

一、梁侧模板基本参数计算断面宽度800mm，高度1800mm，两侧楼板高度160mm。模板面板采用普通胶合板。内龙骨间距250mm，内龙骨采用50×100mm木方，外龙骨采用100×100mm木方。对拉螺栓布置4道，在断面内水平间距200+400+400+400mm，断面跨度方向间距500mm，直径14mm。

模板组装示意图第14页/共134页梁侧模板计算书

二、梁侧模板荷载标准值计算强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:

其中c——混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；

t——新浇混凝土的初凝时间，为0时(表示无资料)取200/(T+15)，取5.714h；

T——混凝土的入模温度，取20.000℃；

V——混凝土的浇筑速度，取2.500m/h；

H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取1.800m；

1——外加剂影响修正系数，取1.200；

2——混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值F1=43.190kN/m2

实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=43.200kN/m2

倒混凝土时产生的荷载标准值F2=4.000kN/m2。第15页/共134页梁侧模板计算书

三、梁侧模板面板的计算面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算。面板的计算宽度取1.59m。荷载计算值q=1.2×43.200×1.590+1.4×4.000×1.590=91.330kN/m

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=159.00×1.80×1.80/6=85.86cm3；

I=159.00×1.80×1.80×1.80/12=77.27cm4；第16页/共134页梁侧模板计算书

计算简图

第17页/共134页梁侧模板计算书

弯矩图(kN.m)第18页/共134页梁侧模板计算书

剪力图(kN)第19页/共134页梁侧模板计算书变形图(mm)第20页/共134页梁侧模板计算书

经过计算得到从左到右各支座力分别为

N1=9.133kNN2=25.116kNN3=25.116kNN4=9.133kN

最大弯矩M=0.570kN.m

最大变形V=0.5mm(1)抗弯强度计算经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.570×1000×1000/85860=6.639N/mm2

面板的抗弯强度设计值[f]，取15.00N/mm2；面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!(2)抗剪计算[可以不计算]

截面抗剪强度计算值T=3×13699.0/(2×1590.000×18.000)=0.718N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2

抗剪强度验算T<[T]，满足要求!(3)挠度计算面板最大挠度计算值v=0.521mm

面板的最大挠度小于250.0/250,满足要求!第21页/共134页梁侧模板计算书四、梁侧模板内龙骨的计算内龙骨直接承受模板传递的荷载，通常按照均布荷载连续梁计算。内龙骨均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到。

q=25.116/1.590=15.796kN/m

内龙骨按照均布荷载下多跨连续梁计算。第22页/共134页梁侧模板计算书内龙骨计算简图第23页/共134页梁侧模板计算书内龙骨弯矩图(kN.m)第24页/共134页梁侧模板计算书内龙骨变形图(mm)第25页/共134页梁侧模板计算书内龙骨剪力图(kN)第26页/共134页梁侧模板计算书经过计算得到最大弯矩M=0.454kN.m

经过计算得到最大支座F=7.706kN

经过计算得到最大变形V=0.1mm

内龙骨的截面力学参数为本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=5.00×10.00×10.00/6=83.33cm3；

I=5.00×10.00×10.00×10.00/12=416.67cm4；

(1)内龙骨抗弯强度计算抗弯计算强度f=0.454×106/83333.3=5.45N/mm2

内龙骨的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!第27页/共134页梁侧模板计算书(2)内龙骨抗剪计算[可以不计算]

截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]

截面抗剪强度计算值T=3×3915/(2×50×100)=1.175N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2

内龙骨的抗剪强度计算满足要求!(3)内龙骨挠度计算最大变形v=0.1mm

内龙骨的最大挠度小于400.0/250,满足要求!第28页/共134页梁侧模板计算书五、梁侧模板外龙骨的计算外龙骨承受内龙骨传递的荷载，按照集中荷载下连续梁计算。外龙骨按照集中多跨连续梁计算。外龙骨计算简图

第29页/共134页梁侧模板计算书外龙骨弯矩图(kN.m)第30页/共134页梁侧模板计算书外龙骨变形图(mm)第31页/共134页梁侧模板计算书外龙骨剪力图(kN)第32页/共134页梁侧模板计算书经过计算得到最大弯矩M=0.674kN.m

经过计算得到最大支座F=16.569kN

经过计算得到最大变形V=0.1mm

外龙骨的截面力学参数为本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=10.00×10.00×10.00/6=166.67cm3；

I=10.00×10.00×10.00×10.00/12=833.33cm4；

(1)外龙骨抗弯强度计算抗弯计算强度f=0.674×106/166666.7=4.04N/mm2

外龙骨的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!第33页/共134页梁侧模板计算书(2)外龙骨抗剪计算[可以不计算]

截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]

截面抗剪强度计算值T=3×5009/(2×100×100)=0.751N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2

外龙骨的抗剪强度计算满足要求!(3)外龙骨挠度计算最大变形v=0.1mm

外龙骨的最大挠度小于500.0/250,满足要求!第34页/共134页梁侧模板计算书六、对拉螺栓的计算计算公式:N<[N]=fA

其中N——对拉螺栓所受的拉力；

A——对拉螺栓有效面积(mm2)；

f——对拉螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2；对拉螺栓的直径(mm):14

对拉螺栓有效直径(mm):12

对拉螺栓有效面积(mm2):A=105.000

对拉螺栓最大容许拉力值(kN):[N]=17.850

对拉螺栓所受的最大拉力(kN):N=16.569

对拉螺栓强度验算满足要求!第35页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书高支撑架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。支撑高度在4米以上的模板支架被称为扣件式钢管高支撑架，对于高支撑架的计算规范存在重要疏漏，使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。本计算书还参照《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》，供脚手架设计人员参考。模板支架搭设高度为10.3米，基本尺寸为：梁截面B×D=800mm×1800mm，梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.50米，立杆的步距h=1.20米，梁底增加3道承重立杆。第36页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。集中力大小为F=1.2×25.000×0.160×0.500×0.250=0.600kN。采用的钢管类型为48×3.5。图1梁模板支撑架立面简图第37页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书一、模板面板计算面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照多跨连续梁计算。作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

1.荷载的计算：

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：

q1=25.000×1.800×0.250=11.250kN/m(2)模板的自重线荷载(kN/m)：

q2=0.350×0.250×(2×1.800+0.800)/0.800=0.481kN/m(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)：经计算得到，活荷载标准值P1=(1.000+2.000)×0.800×0.250=0.600kN

均布荷载q=1.2×11.250+1.2×0.481=14.078kN/m

集中荷载P=1.4×0.600=0.840kN

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=25.00×1.80×1.80/6=13.50cm3；

I=25.00×1.80×1.80×1.80/12=12.15cm4；第38页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书计算简图第39页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书

弯矩图(kN.m)第40页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书剪力图(kN)第41页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书变形图(mm)第42页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书经过计算得到从左到右各支座力分别为

N1=1.439kNN2=4.612kNN3=4.612kNN4=1.439kN

最大弯矩M=0.116kN.m

最大变形V=0.6mm(1)抗弯强度计算经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.116×1000×1000/13500=8.593N/mm2

面板的抗弯强度设计值[f]，取15.00N/mm2；面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!第43页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书(2)抗剪计算[可以不计算]

截面抗剪强度计算值T=3×2315.0/(2×250.000×18.000)=0.772N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2

抗剪强度验算T<[T]，满足要求!(3)挠度计算面板最大挠度计算值v=0.563mm

面板的最大挠度小于266.7/250,满足要求!第44页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书二、梁底支撑木方的计算（一）梁底木方计算按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=4.612/0.250=18.450kN/m

最大弯矩M=0.1ql2=0.1×18.45×0.25×0.25=0.115kN.m

最大剪力Q=0.6×0.250×18.450=2.767kN

最大支座力N=1.1×0.250×18.450=5.074kN

木方的截面力学参数为本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=5.00×10.00×10.00/6=83.33cm3；

I=5.00×10.00×10.00×10.00/12=416.67cm4；

(1)木方抗弯强度计算抗弯计算强度f=0.115×106/83333.3=1.38N/mm2木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!第45页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书(2)木方抗剪计算[可以不计算]

最大剪力的计算公式如下:Q=0.6ql

截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]

截面抗剪强度计算值T=3×2767/(2×50×100)=0.830N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2

木方的抗剪强度计算满足要求!(3)木方挠度计算最大变形v=0.677×15.375×250.04/(100×10000.00×4166666.8)=0.010mm

木方的最大挠度小于250.0/250,满足要求!第46页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书支撑钢管计算简图第47页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书支撑钢管弯矩图(kN.m)第48页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书支撑钢管变形图(mm)第49页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书

支撑钢管剪力图(kN)第50页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书

经过连续梁的计算得到最大弯矩Mmax=0.143kN.m

最大变形vmax=0.049mm

最大支座力Qmax=4.761kN

抗弯计算强度f=0.143×106/5080.0=28.19N/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400.0/150与10mm,满足要求!第51页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书

(二)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。支撑钢管计算简图第52页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书支撑钢管弯矩图(kN.m)第53页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书支撑钢管变形图(mm)第54页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书支撑钢管剪力图(kN)第55页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书

经过连续梁的计算得到最大弯矩Mmax=0.417kN.m

最大变形vmax=0.274mm

最大支座力Qmax=10.235kN

抗弯计算强度f=0.417×106/5080.0=82.00N/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500.0/150与10mm,满足要求!第56页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书

四、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(规范5.2.5):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=10.24kN

单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!

当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。第57页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书

五、立杆的稳定性计算立杆的稳定性计算公式

其中N——立杆的轴心压力设计值，它包括：横杆的最大支座反力N1=10.24kN(已经包括组合系数1.4)

脚手架钢管的自重N2=1.2×0.149×10.300=1.840kNN=10.235+1.840=12.076kN——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；

i——计算立杆的截面回转半径(cm)；i=1.58A——立杆净截面面积(cm2)；A=4.89W——立杆净截面抵抗矩(cm3)；W=5.08——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2)；

[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

l0——计算长度(m)；如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，由公式(1)或(2)计算

l0=k1uh(1)l0=(h+2a)(2)k1——计算长度附加系数，按照表1取值为1.167；

u——计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.70a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.15m；公式(1)的计算结果：=80.18N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

公式(2)的计算结果：=39.10N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求!第58页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算

l0=k1k2(h+2a)(3)k2——计算长度附加系数，按照表2取值为1.031；公式(3)的计算结果：=50.38N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。表1模板支架计算长度附加系数k1————————————————————————————————

步距h(m)h≤0.90.9<h≤1.21.2<h≤1.51.5<h≤2.1k11.1631.1671.1851.243————————————————————————————————第59页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书表2模板支架计算长度附加系数k2———————————————————————————————————————————H(m)46810121416182025303540h+2a或u1h(m)1.351.01.0141.0261.0391.0421.0541.0611.0811.0921.1131.1371.1551.1731.441.01.0121.0221.0311.0391.0471.0561.0641.0721.0921.1111.1291.1491.531.01.0071.0151.0241.0311.0391.0471.0551.0621.0791.0971.1141.1321.621.01.0071.0141.0211.0291.0361.0431.0511.0561.0741.0901.1061.1231.801.01.0071.0141.0201.0261.0331.0401.0461.0521.0671.0811.0961.1111.921.01.0071.0121.0181.0241.0301.0351.0421.0481.0621.0761.0901.1042.041.01.0071.0121.0181.0221.0291.0351.0391.0441.0601.0731.0871.1012.251.01.0071.0101.0161.0201.0271.0321.0371.0421.0571.0701.0811.0942.701.01.0071.0101.0161.0201.0271.0321.0371.0421.0531.0661.0781.091———————————————————————————————————————————

以上表参照杜荣军：《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》第60页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书六、梁模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]

除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外，还要考虑以下内容

1.模板支架的构造要求：

a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆；

b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度；

c.梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。

2.立杆步距的设计：

a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置；

b.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；

c.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜，不宜超过1.5m。第61页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书

3.整体性构造层的设计：

a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时，需要设置整体性单或双水平加强层；

b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且须与立杆连接，设置斜杆层数要大于水平框格总数的1/3；

c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置，四周和中部每10--15m设竖向斜杆，使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层；

d.在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）必须设水平加强层。第62页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书4.剪刀撑的设计：

a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑；

b.中部可根据需要并依构架框格的大小，每隔10--15m设置。

5.顶部支撑点的设计：

a.最好在立杆顶部设置支托板，其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm；

b.顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜大于200mm；

c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算，当设计荷载N≤12kN时，可用双扣件；大于12kN时应用顶托方式。第63页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书6.支撑架搭设的要求：

a.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；

b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求；

c.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的；

d.地基支座的设计要满足承载力的要求。第64页/共134页梁模板扣件钢管高支撑架计算书

7.施工使用的要求：

a.精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架施工过程中均衡受载，最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式；

b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施，钢筋等材料不能在支架上方堆放；

c.浇筑过程中，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情况及时解决。第65页/共134页高大模板工程独山子汽机梁板高支模板计算方法.则利用PKPM程序进行计算其结果如下:A、施工安排汽机先施工汽机基础底板，然后再施工至±0.00m，接着施工至框架梁底，施工8.9m层梁板结构。待架子拆除后，再施工通风层。框架柱和8.9m层施工方法为：先将柱、梁、板钢筋及模板全部施工完毕，待浇筑混凝土时，先浇筑柱混凝土至框架梁底，然后再紧跟着浇筑梁、板混凝土。第66页/共134页高大模板工程B、梁模板扣件钢管支撑架计算计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》

模板支架搭设高度为13.0米，基本尺寸为：梁截面B×D=2100mm×3500mm，梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.50米，立杆的步距h=1.20米，梁底承重立杆0.50米左右，采用的钢管类型为Ф48×3.2。第67页/共134页梁截面B×D=2100mm×3500mm梁模板支撑架立面简图第68页/共134页高大模板工程作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

a.荷载的计算：

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：q1=25.000×3.500×0.500=43.750kN/m(2)模板的自重线荷载(kN/m)：

q2=0.350×0.500×(2×3.500+2.100)/2.100=0.758kN/m(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)：经计算得到，活荷载标准值P1=(1.000+2.000)×2.100×0.500=3.150kN均布荷载q=1.2×43.750+1.2×0.758=53.410kN/m集中荷载P=1.4×3.150=4.410kN

第69页/共134页高大模板工程b.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。集中荷载P取木方支撑传递力。支撑钢管计算简图

第70页/共134页支撑钢管弯矩图(kN.m)支撑钢管变形图(mm)

支撑钢管剪力图(kN)第71页/共134页高大模板工程

经过连续梁的计算得到最大弯矩Mmax=0.890kN.m

最大变形vmax=0.763mm

最大支座力Qmax=28.945kN

抗弯计算强度f=0.890×106/4729.0=188.10N/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570.0/150与10mm,满足要求!第72页/共134页高大模板工程c.梁底支撑纵向钢管计算梁底支撑纵向钢管只起构造作用，无需要计算。d.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(规范5.2.5):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=10.95kN

单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,采用双扣件即可满足。第73页/共134页高大模板工程e.立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式

其中N——立杆的轴心压力设计值，它包括：横杆的最大支座反力N1=28.95kN(已经包括组合系数1.4)

脚手架钢管的自重N2=1.2×0.186×9.000=2.004kNN=28.945+2.004=30.950kN——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；

i——计算立杆的截面回转半径(cm)；i=1.59A——立杆净截面面积(cm2)；A=4.50W——立杆净截面抵抗矩(cm3)；W=4.73——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2)；

[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

l0——计算长度(m)；考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式l0=k1k2(h+2a)计算k1——计算长度附加系数，按照表取值为1.167；

a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.00m；

k2——计算长度附加系数，按照表取值为1.039；计算结果：=105.20N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求!第74页/共134页汽机梁板高支模板第75页/共134页第76页/共134页第77页/共134页第78页/共134页高大模板工程(四)、构造要求

1.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。

第79页/共134页高大模板工程2.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。

第80页/共134页高大模板工程(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）的有关规定第81页/共134页高大模板工程4.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》（GB50204—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。

第82页/共134页高大模板工程(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.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。

第83页/共134页高大模板工程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。

第84页/共134页高大模板工程(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。

第85页/共134页高大模板工程2.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。

第86页/共134页高大模板工程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。

第87页/共134页高大模板工程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。

第88页/共134页高大模板工程5.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。

第89页/共134页三、高支模坍塌事故教训的典型案例1．南京“10．25"事故

2000年10月25日上午9：30左右，南京市********大厅在屋盖混凝土浇筑中发生了高支模的整体坍塌重大事故(简称南京“10．25”事故)，造成6人死亡，11人重伤，24人轻伤，见图1。该屋盖的平面尺寸为24m×26．8m，双向预应力梁井式楼盖。Y向预应力大梁有两根，截面尺寸为500mm×1600～1850mm；X向有大梁5根，截面尺寸为400mm×1600mm。屋盖板厚130mm。屋盖顶面标高29．30～29．575m，大梁梁底的支模高度约为36m(地下室两层，高度为－8.7m)。发生该事故的技术原因有以下几点：

(1)对超高支模的重要性和严重性认识不足是事故产生的深层次原因。大演播厅的屋盖支模高度达36m，双向井式楼盖的跨度达25m左右，其大梁高度为1800mm左右，这些重要的高支模技术参数，有一定工程经验的项目施工人员和监理人员都会引起足够的重视。但该工程的项目部人员警觉明显不够，监理人员的警觉也不够。

第90页/共134页图1南京“10．25"高支模坍塌第91页/共134页1．南京“10．25"事故(2)对扣件式钢管排架支撑承载力的决定因素认识不足，是事故产生的主要技术原因。该工程的楼盖施工有简单的模板支架方案，一般板下立杆间距为800mm×800mm，步高为1800mm；大梁下立杆间距增为@400mm，步高为900mm。但实际搭设时有变动，立杆的基本尺寸临时改为1000mm×l000mm，步高统一为1800mm，地下室地坑处局部步高达2．6m。大梁下虽增设间距为@500mm的立杆，但凡增设的立杆均缺与之垂直交叉的水平杆连系，支架的承载力没有得到根本的提高，见图2。第92页/共134页第93页/共134页1．南京“10．25"事故(3)搭设的支架构造不合理是事故产生的又一主要原因。事故现场残存的支架，无扫地杆，相邻的连续5根立杆的钢管接头对接在同一高度，未见设置剪刀撑，大梁底模下也未设置必要的均匀分配荷载的横向水平木枋等。图2梁下加密钢管缺增加连系水平杆第94页/共134页2．南京**“9．01”事故2004年9月1日晚22时48分，江苏*******干部学院南京***校区********中心工程，在浇筑两幢框架楼间9~13轴线廊道顶层屋面梁板混凝土时，发生了模板支架系统整体坍塌的恶性事故。造成作业人员22人伤亡，其中5人死亡(现场死亡2人，经医院抢救无效死亡3人)，3人重伤，14人轻伤，见图3。第95页/共134页第96页/共134页该工程坍塌的结构部分为东西两个教学楼的联络通道顶屋盖，跨度为16m，楼板厚100mm，反梁的尺寸为350mm×l200mm。支模架高18m，搭设的架体基本尺寸为纵横向1m×1m，步高1．8m。实际搭设时，东西向每步均设水平杆，南北向的水平杆每三跨(每隔两根立杆)设置。查东侧由同一作业队搭设的两层空间的已浇混凝土支架，可知坍塌支架的基本构造，见图4。经技术分析，该支模系统整体坍塌的直接原因为南北向水平杆用量不足，其用量仅为搭设所需用量的30％，造成50％的立杆长细比过大，模板支撑系统整体刚度严重不足而造成失稳坍塌。另外，该工程高支模的支架搭设构造极不规范，查看现场：无扫地杆、无剪刀撑、未与东西向主体结构有效拉结，造成该高支模架承载能力下降。工程管理上也有诸多漏洞。无专门施工方案，无计算书，无专家论证，无书面交底，无搭设验收，浇筑混凝土时总监未发浇筑令，监理未要求整改，发现浇筑混凝土后监理未要求停工。第97页/共134页第98页/共134页3．南京*********工程事故2005年4月，南京*****工程地下室施工发生了大面积模板支架整体坍塌事故，死亡1人，见图5。该地下室的顶板厚400mm，柱帽处局部板厚1000mm，地下两层，负一层支模高度为6m。第99页/共134页第100页/共134页3．南京********工程事故该工程的支模高度不大，但支模面积特别大。地下室负二层施工时采用了先浇柱，后浇板的方法。由于工期特别紧，在负一层施工时，改用柱和板的混凝土一次性浇筑。发生事故的主要原因为：

(1)搭设的支架水平杆严重不足，查看现场的残存支架，基本架体尺寸为双向1m×1m，步高1．8m。水平杆的搭设每步高处仅为单向设置，但上下步高处为相互正交，见图6。此种搭设法，将正常的立杆承载力计算长度加大一倍，导致6m高的钢管支撑接近极限承载力。第101页/共134页第102页/共134页3．南京******工程事故(2)搭设的构造不全，扫地杆未设，纵向剪刀撑未设。因此，在泵送混凝土管的初始水平冲击力下，整体支架的抗水平力严重不足，出现了支架的连片倾斜倒塌，见图7。第103页/共134页第104页/共134页高大模板工程4.模板坍塌——2005年5月25日，乌鲁木齐某建筑公司在*******幼儿园工程施工过程中，使用商品混凝土浇筑一层顶板时，发现模板有坍塌情况，技术员带领5－6名木工到模板下加固（支撑体系采用杨木杆），在加固过程中发生坍塌，导致2人死亡，4人轻伤。第105页/共134页高大模板工程5. 2005年7月12日，伊犁某建筑公司在****卷烟厂生产车间过程施工过程中，1名木工在三层楼面支模，因操作架所铺一块木板突然断裂，坠落至三层楼地面，坠落中安全帽脱落，后脑着地，经抢救无效死亡。第106页/共134页高大模板工程6.模板坍塌——2005年8月31日，新疆某建筑公司在***广场B区工程施工过程中，在井字梁楼板浇筑时，模板和支架出现下沉和坍塌，导致1人死亡2人重伤。第107页/共134页高大模板工程7.坍塌——2006年9月20日凌晨5点20分左右，新疆某建筑公司施工的新疆***大学****综合楼工程，在浇筑四层整体混凝土时模板支撑体系失稳坍塌，一名值班维护模板的作业人员被压在坍塌板下，经抢救无效死亡。第108页/共134页8.封顶典礼十小时山西汽车站坍塌2007年11月25日凌晨1时许，山西***市一在建汽车站两层候车大厅坍塌，事故共造3人死亡，6人受伤。而在事故发生前10小时，该建筑刚刚举行了封顶仪式。第109页/共134页8.封顶典礼十小时山西汽车站坍塌第110页/共134页8.封顶典礼十小时山西汽车站坍塌楼顶下陷如锅底

25日，记者赶到事故现场。警方已对事故现场周围200米范围进行现场封锁，事故楼房被工地工人用3米多高的编织带圈起，两辆大型吊车和工人们正在紧张的进行抢救（上图）。在事故现场附近居民楼楼顶，记者看到，刚封顶的钢筋水泥顶塌陷后呈现出如同下陷去的大锅底形状，一层的顶板也被砸开了个“天窗”。第111页/共134页8.封顶典礼十小时山西汽车站坍塌封顶10小时后坍塌

11月24日15时，建筑单位为了庆祝封顶仪式，专门请了不少领导前来祝贺，在封顶仪式上还举行了隆重的剪彩活动。从15时开始实施二楼及候车大厅楼顶灌浆工序，但次日凌晨1时许，工人们发现整个楼顶以缓慢的速度开始下陷，在二楼工地边沿的施工人员赶紧撤离现场，但是靠楼顶中心位置的人员就和还没有凝固的混凝土楼顶一起陷下去。事故发生时，现场共有作业人员19人，两人被发现在现场死亡，1人经抢救无效死亡，6名受伤人员正在治疗中，另有5人身体不适留院观察。第112页/共134页8.封顶典礼十小时山西汽车站坍塌赶工期用钢管支架一名不愿透露姓名的工头告诉记者，这个工地上的工程质量没有问题，主要是工期要求太紧，周围的大楼建筑工地已进入装修阶段，这个车站也要赶在明年“五一”前交付使用。前几天刚浇注的主体支柱还没有晾干，混凝土和钢筋水泥还没有达到原来工程设计的强度，便在工期紧的情况下使用钢管支架进行支撑封的顶。钢管支架是有伸缩性的，在不堪负重的情况下发生了压塌性倒塌事故。中间的顶一下陷，也把两边的框架支柱拉进去了。目前，侯马市已成立事故调查组对坍塌原因展开全面调查。第113页/共134页高大模板工程四.高大支模整体坍塌事故的教训总结几起典型的高支模架的整体坍塌事故，有以下几点共性的教训：

(1)在高支模架的架体中，目前采用的主要架体形式为扣件式钢管支架，碗扣式钢管支架以及门式钢管支架。从国内已发生的坍塌高支模架事故来看，主要集中在用扣件钢管搭设的支模架。扣件钢管支架有搭设灵活，适应复杂结构支模的优点；但也有搭设随意性大，受作业工人素质和技术水平影响大的缺点。因此，应将扣件钢管搭设的高支模架作为安全管理的重点。第114页/共134页高大模板工程(2)在构成架体的立杆和水平杆中，水平杆的搭设随意性太大，木工搭设往往依一般低层混凝土结构支模的经验去搭设高支模架，水平杆一个方向均设，另一个与之正交的方向每隔两跨(隔一根立杆)或三跨(隔两根立杆)设置，也从整体上大大削弱了架体的整体刚度和承载能力。从支架坍塌速度集中在4—5秒之内，就可以看出架体的缺陷之严重。事故之后，也可看出有些高支模架是必垮无疑的。第115页/共134页高大模板工程(3)在搭设架体墓本尺寸合理时，扣件钢管架的承载能力主要是由顶部扣件的抗滑能力决定的。南京高架桥的坍塌事故说明了即使架体墓本完善，但若对这种架子的受力特点认识不足，在架体顶部承受荷载大时，还有可能发生坍塌事故。

(4)构造措施完善能有效提高高支模架的整体承载能力。在房屋建筑工程中发生的几例坍塌事故均为支架构造搭设有严重缺陷的。第116页/共134页高大模板工程(5)要充分重视在城市边缘地区的高支模架的安全，这些地区由于土地价格相对较低，建设速度发展快，常有高大支模的混凝土结构出现，但施工队伍相对较弱，施工分布广，也造成工程管理上的盲点。第117页/共134页高大模板工程五.加强高支模安全监督的措施1.重视高支模方案审批阶段的手续完备及专家论证工程施工单位和监理在接手工程项目时，首先要认真查看有无属于高支模的混凝土结构施工。若有高支模的内容，应按以下几个方面加强方案阶段的监督：第118页/共134页高大模板工程(1)承担项目施工的项目经理和技术负责人应认真编制高支模的