扣件式鋼管模板支撐體系及管理研究

史云范

（牡丹江建工集團有限公司十四分公司，黑龍江 牡丹江157000）

1 研究背景與研究意義

模板支撐體系是混凝土結構施工過程的重要臨時承載和傳力結構，而扣件式鋼管模板支撐體系是我國常用的模板支撐體系。但是，由于目前我國對扣件式鋼管模板支撐體系研究的欠缺和其自身性能的不足導致混凝土工程建設失敗，安全事故時有發生。

目前我國使用的模板支撐體系，大多數都是扣件式鋼管模板支撐。因此扣件式模板支撐體系的設計計算和施工管理也就成為本論文的重要研究內容。為了能制止各類腳手架和模板支撐體系的坍塌事故的再度發生，就需要對模板工程進行詳細的設計和合理的施工管理。本文主要是針對模板工程中存在的問題，對模板及其支撐體系分別進行設計。通過借鑒國內外的理論知識和實踐經驗，形成一套系統化、規范化的模板工程設計理論，從而為模板工程設計提供一個系統的理論依據，同時也為減少腳手架和模板支撐體系坍塌事故提供理論保證。

2 扣件式鋼管模板支撐體系若干問題研究

在扣件式鋼管模板工程中，腳手架、模板支撐倒塌事故的主要原因是材料問題、設計問題和施工應用問題。本章針對扣件式鋼管模板支撐體系設計中存在的問題，從支撐體系的荷載計算取值、模板支架立桿計算長度和長細比、等方面，完善模板支撐體系的設計和施工管理。

2.1 荷載計算問題

在模板工程支撐體系中，當支撐架體搭設高度較低時，作用在架體上的風荷載、誘發荷載等水平荷載對架體穩定性影響不大。但是，隨著架體的搭設高度變大，架體本身受到的風荷載的作用也會變大，水平荷載對支撐架體的影響也將加大，此時，輸送混凝土的水平沖力和振搗混凝土產生的水平力對模板支撐體系支撐架體的內力影響就不能忽略了。因此，本文建議在有關模板支撐體系的設計計算所涉及到的荷載及其取值按以下規定執行：（1）模板及支撐自重的標準值；（2）新澆混凝土構件自重標準值：普通混凝土可取2525 kN/m3，對其他混凝土可根據實際的重度確定，鋼筋應根據設計圖紙確定，一般房屋建筑樓板為1.1kN/m3、梁為1.5kN/m3；（3）施工人員及設備荷載標準值：一般取均布荷載，房屋建筑為1.0kN/m2，高架橋梁1.5kN/m2；對有大型澆筑設備如上料平臺、混凝土輸送泵等按實際情況計算；（4）振搗混凝土時產生的垂直荷載標準值：取2.0kN/m2（水平模板）；（5）支撐安裝偏差荷載的標準值：一般取1%的垂直永久荷載標準值，并且作用在支撐上端水平方向；（6）安全荷載標準值：考慮施工中的振動和沖擊，不均勻荷載等未預見因素產生的水平荷載，一般取2.5%的垂直永久荷載標準值，并且作用在支撐上端水平方向；（7）誘發荷載。即輸送混凝土泵管的水平沖力、混凝土震搗器的振動波等產生的水平荷載作用?！霸谏鲜龊奢d中，風荷載的作用面積應分為兩部分：一部分是直接作用在支撐立桿所迎風面上，另一部分作用在面支撐的側向模板面上，這部分風荷載按照上試計算后將其集中作用在支撐的上端來考慮。風荷載標準值計算公式一般參照《建筑結構荷載規范》

式中：μZ-風壓高度變化系數，按照《建筑結構荷載規范》（GB50009）規定采用；μS-風荷載體型系數，按照《建筑結構荷載規范》（GB50009）規定采用；ω0-基本風壓(kN/m2)，按照《建筑結構荷載規范》（GB50009）規定采用。

2.2 模板支架立桿計算長度和長細比問題

2.2.1 扣件式鋼管模板支撐體系立桿計算長度計算研究

在模板及其支撐體系的設計計算中，立桿計算長度的確定關系著設計和校核支撐立桿的強度和穩定性計算。我國《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130-2001）對模板支撐體系立桿計算長度的取為：

式中h-支架立桿步距；a-為立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度。

2.2.2 模板支架立桿長細比計算

為了避免計算臨界壓力，快速方便的判斷受壓桿件的穩定性，材料力學中引入了長細比的概念。長細比是綜合反映壓桿長度、約束條件、截面尺寸和形狀對壓桿分叉載荷的影響的量，用λ表示。由歐拉公式，定義長細比：（2-3）令細長桿的臨界應力等于材料的比例極限，得到：

根據公式2-2即可求出不同材料的長細比極限值λP、λS，然后根據公式2-3求出實際長細比λ的數值，將其與長細比極限值λP、λS相比較，從而選擇相應臨界應力公式。當需要求出臨界壓力時，只要乘以截面面積A即可。

2.3 模板高支撐體系整體穩定性

評估方法：以地區統調負荷最高時點統計出重載率，與上一年線路重載率實績值進行比對，對重載率提高的情況以及具體重載線路進行原因分析，提出解決建議和規劃方案。

模板高支撐體系不僅要保證立桿和基礎具有足夠的強度和承載能力，還要求其具有良好的整體穩定性，以保證支撐體系在外荷載特別是水平荷載作用下不發生整體傾覆、側翻等安全事故。模板高支撐體系由于搭設高度較大，其架體受到的水平荷載的影響要比一般支撐體系大。水平荷載是模板支撐系統受到的一種荷載作用，它在模板支撐體系的受力計算中處于一種很特殊的地位。一般的模板支撐體系在計算中，不會考慮水平荷載的作用，只有在一些特別的支撐體系中才會體現它的作用。模板支撐體系中的水平荷載作用包括以下幾種：風荷載、傾倒混凝土時產生的荷載作用、振搗和澆筑混凝土時機械設備產生的水平力等。有時候，當澆筑路徑不同時，也會產生水平荷載。這些水平荷載對模板支撐體系尤其是高支撐的影響是很重要的，因為當它們在總荷載中占有一定比例時，就可能會造成模板支撐體系的傾覆事故。

3 模板工程安全施工安全管理

模板工程的施工安全大致上包括以下4個方面的安全要求和保障：

3.1 模板及其支撐體系的安裝安全

模板支撐體系作為混凝土結構工程的臨時承載結構，在具體的施工中，在經過具體的方案設計和施工前期準備以后，就可以開始安裝模板及其支撐體系。在模板及支架的安裝過程中，可能會發生落物、碰撞、墜落以及模板、設備和支架因未固定牢固發生傾覆等事故。

3.2 模板與支撐體系的工作安全

模板及支撐體系是混凝土結構的臨時承載結構，在混凝土澆筑過程中，承受著來自新澆混凝土自重、施工人員以及機械設備和其他荷載的作用。在這一階段，模板可能會出現開模、走模、脹模和其他的明顯變形從而影響構件的成型與承載力要求；模板支撐體系也可能會發生偏移、坍塌、傾倒、局部垮塌和其他破壞等，從而引發模板支撐體系安全事故。

在一些特殊混凝土結構工程中，有時往往會使用滑模、爬模和大型模板來提高施工速度和質量。當需要對模板進行爬升、提升和滑動，對大模板進行吊裝時，施工時就要注意在此過程中不能發生卡阻、不同步、偏載、支架變形、模板粘連和指揮不當、失控等情況。

3.4 拆除模板及支架的安全

當完成混凝土澆筑并經過混凝土結構強化以后，就可以根據要求拆除模板及其支撐體系。模板及其支撐體系的拆除，也是事故常發階段，原因是多樣的。例如，過早拆除模板及其支架、拆除順序不當、拆除時亂丟亂扔等。種種這些操作行為，都會給模板及支撐體系拆除工作埋下安全隱患。

5 結論

本論文以國家《混凝土結構工程施工規范》為研究背景，研究了模板及其支撐體系上的荷載作用，討論了扣件式鋼管模板支撐體系的立桿計算長度和長細比的確定。最后對扣件式鋼管模板支撐體系的安全施工管理進行了論述?？奂戒摴苣０逯误w系是一項很有發展前景的技術，希望這篇文章能夠在廣大同行內起到拋磚引玉的作用，為我國的建筑事業做出貢獻。

[1]章雪峰.混凝土結構扣件式鋼管模板高支模整體受力分析[D].杭州:浙江大學,2005.

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