漳澤水庫溢洪道啟閉機房滿堂模板腳手架設計

苗素蘭

在工業與民用建筑工程施工中，很多采用現澆鋼筋混凝土結構。而扣件式鋼管模板支架是混凝土結構工程施工中非常重要的臨時設施，扣件式鋼管腳手架搭設滿堂架，施工方法簡便，鋼管與外腳手架通用，可降低成本，得到廣泛應用。鋼管模板支架經過設計計算并合理搭設，可保證其安全性。但是，如果施工企業疏于管理，施工方案未經仔細設計計算，選用鋼管與扣件材質不合格、搭設構造不符合施工規范和設計要求，就有可能發生整體坍塌等重大傷亡事故。

1 工程概況

漳澤水庫溢洪道始建于1960年，位于壩東端(0+077)m處，為開敞式，溢洪道總長362 m，由四孔(10×6.3)m弧形鋼閘門控制，最大泄量每秒1 350 m3。為提高水庫防洪標準，對其進行改建，進口閘室由開敞式改為胸墻式，門孔由4孔(10×6.3)m改為(9.2 ×6.6)m，堰頂加厚0.4 m，閘墩加高5 m，加厚(0.4 ×2)m，閘前重做鋼筋混凝土鋪蓋23 m，重做整體現澆梁板式工作橋，重做框架仿古式啟閉機房。工程改建后防洪標準達百年一遇洪水設計，兩千年一遇洪水校核，溢洪道最大泄量達每秒2 100 m3。

溢洪道閘門啟閉機房座在四孔閘墩上，設計采用鋼筋混凝土框架結構，大梁截面尺寸為(1.2×0.4)m，板厚為 0.15 m，長46.8 m，寬7.8 m，高8 m，啟閉機房底板距溢洪道底板為17 m。根據現場條件施工單位采用扣件式鋼管腳手架作為機房底板模板支撐。

2 滿堂模板腳手架初步設計

根據設計溢洪道啟閉機房底板混凝土厚度為150 mm，主梁截面尺寸為400 mm×1 200 mm。根據以往經驗及腳手架搭設的一般規定，選用扣件式鋼管模板支架。梁和板等水平混凝土構件的自重和施工荷載通過底模下的木枋將荷載傳至支架的水平鋼管，水平鋼管又通過與立桿的扣件將荷載傳至立桿，因此用扣件式鋼管腳手架作支模架時其承載力主要由支架頂部水平鋼管與立桿的扣件抗滑力決定。初步確定板下模架立柱間距為1 000 mm×1 000 mm，梁下橫向用兩根立柱抬一根梁，縱、橫向間距初步確定為500 mm×800 mm，腳手架步距為1.8 m。

本模板支架支撐在溢洪道底板弧形堰上，但弧形堰的基礎經過夯實并澆筑混凝土，底板基礎很容易滿足支模施工和使用要求，因此，本設計對基礎承載不再考慮。

具體施工時除滿足規范要求外，還需根據溢洪道的實際情況按下列構造要求搭設:

1)模架底部必須設置縱、橫向掃地桿。縱向掃地桿應采用直角扣件固定在距地面不大于200 mm處的立桿上。橫向掃地桿應采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。設置縱、橫向掃地桿可大大地提高腳手架的承載力。2)因溢洪道底板閘室布有一弧形堰，模架立桿基礎不在同一高度上，要將高處的縱向掃地桿向低處延長兩跨與立桿固定。3)立桿接長除頂層頂步可采用搭接外，其余各層各步接頭必須采用對接扣件連接。立桿上的對接扣件應交錯布置:兩根相鄰立桿的接頭不應設置在同步內，同步內隔一根立桿的兩個相隔接頭在高度方向錯開的距離不宜小于500 mm;各接頭中心至主節點的距離不宜大于步距的1/3。4)溢洪道滿堂模架立柱在外側周圍由下至上設豎向連續式剪刀撐，滿堂模板支架中間每隔四排支架立桿設置一道縱向剪刀撐，由底至頂連續設置，其寬度為4 m。立桿從頂層開始向下每隔兩步設置一道水平剪刀撐，并在剪刀撐部位的頂部、掃地桿處必須設置水平剪刀撐。剪刀撐斜桿的接長，采用搭接，搭接長不小于1 m且采用不小于兩個旋轉扣件固接。設置剪刀撐有利于支架的整體穩定。

3 安全穩定驗算，調整初步設計

3.1 計算荷載的確定

作用于腳手架的荷載可分為永久荷載(恒荷載)與可變荷載(活荷載)。永久荷載(恒荷載)包括腳手架結構自重(立桿、縱向水平桿、橫向水平桿、剪刀撐、橫向斜撐和扣件等自重)、構、配件自重(腳手板、欄桿、擋腳板、安全網等防護設施的自重)。可變荷載(活荷載)包括施工荷載(作業層上的人員、器具和材料的自重)、風荷載。荷載標準值根據規范選用。根據規范本工程驗算腳手架立桿穩定性時，可不考慮風荷載作用。

其中，NG1k為腳手架結構自重標準值產生的軸向力;NG2k為構配件自重標準值產生的軸向力;∑NQk為施工荷載標準值產生的軸向力總和。

3.2 板下模架扣件承載力計算

因模板是通過楞木擱置在水平鋼管上，水平鋼管通過直角扣件把力傳給立柱，則厚度為15 cm的鋼筋混凝土樓板傳給水平鋼管的施工荷載為:

混凝土重:0.15 ×24 ×1.2=4.32 kN/m2;

鋼筋重:1.1 ×1.2=1.32 kN/m2;

模板重:0.3 ×1.2=0.36 kN/m2;

施工人員與設備重:1.5 ×1.4=2.10 kN/m2;

合計:q=8.1 kN/m2。

按照JGJ 130建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范規定:一個直角扣件、旋轉扣件(抗滑)的承載力設計值為8.0 kN。由以上計算可知，當立柱縱、橫雙向間距均為1 m時，則一個扣件承受外力為8.1 kN，大于允許值8.0 kN，不能滿足要求，應縮小立柱間距，改為 0.9 m。則一個扣件反力為 0.9×0.9×8.1=6.56 kN，小于允許值8.0 kN，滿足要求。

3.3 梁下支承鋼管連接扣件計算

直接支承混凝土梁的水平短鋼管所承受外荷載:

鋼筋混凝土梁自重:0.4 ×1.2 ×25.5 ×1.2=14.688 kN/m;

梁底模和側模重:[0.4+2 ×(1.2 －0.12)］×0.3×1.2=0.922 kN/m;

混凝土振搗荷載:2 ×1.4 ×0.4=1.12 kN/m。

梁下水平鋼管的支座反力為:

混凝土自重:R1=14.688 ×0.5/2=3.672 kN;

模板重:R2=0.922 ×0.5/2=0.231 kN;

振搗荷載:R3=1.12 ×0.5/2=0.28 kN;

合計:R=4.18 kN＜8 kN，即一個扣件承載力安全。

3.4 梁下水平鋼管強度計算

按簡支梁計算:

跨中彎矩 M=4.183 ×0.2=0.836 6 kN·m。

彎曲應力 f=0.836 6 ×106/(5.08 ×106)=164.7 N/mm2＜205 N/mm2，滿足要求。

3.5 模架立柱強度計算

1)立柱所承受荷載:根據設計模架高17 m，步距為1.8 m，共10步。

腳手架立柱:15 ×0.038 4 ×1.2=0.691 kN;腳手架水平桿:[(9+1) ×2+3 ×3］×0.038 4 ×1.2=1.336 kN;腳手架剪刀撐:(1.8×1.41×4+1×1.41×5×2) ×0.038 4×1.2=1.118 kN;

腳手架扣件:[10×2+15/4+15×1.41×2×2/(5×4)+15×1.41 ×2/(5 ×2.5)］×0.014 6 ×1.2=0.549 kN。

腳手板(3層):1×1×3×0.1×1.2=0.36 kN。

施工荷載(一層):1×1×2×1.4=2.8 kN。

腳手架荷載:6.854 kN。

板傳來荷載:0.8 ×1×7.236=5.79 kN。梁傳來荷載:4.183 kN。

共計:梁側面一根立柱底部最大軸向壓力:

2)立柱穩定性計算。

立柱步距1.8 m，其計算長度l0，參照腳手架立柱取用:

總的允許軸向承載壓力設計值[N］1=0.185×205×489=18.55 kN，大于實有軸向力 N=16.827 kN，可以。

由以上計算可知，板下模架立柱間距確定為900 mm×900 mm，梁下模架立柱縱向間距確定為500 mm、橫向間距確定為800 mm，腳手架步距確定為1.8 m，滿足安全穩定要求。

總之，扣件式鋼管模板支架是混凝土結構工程施工中非常重要的臨時設施，它既可使工程順利施工又直接影響工程質量、進度、效率、安全等。

影響滿堂模架的整體穩定的因素是多方面的，文章只是從設計計算各方面進行了分析，施工中任一環節不到位，不符合設計要求，都是致命的安全問題。而且，如果只有完善的設計與施工方案，現場沒有認真的技術交底，施工人員不按設計要求去實施，同樣也會發生事故。滿堂模架在架設、拆卸過程中都必須指定專人對模板與腳手架工程施工認真監督，嚴格檢查，要確保每一環節都通過驗收，以減少安全事故的發生。

[1]杜榮軍.建筑施工腳手架實用手冊[M］.北京:中國建筑工業出版社，1994.

[2]JGJ 162-2008，建筑施工模板安全技術規范[S］.