高大模板支撐系統的設計與施工技術分析

李樹鵬

摘要：現如今，建筑行業的快速發展，公共建筑、高架橋等大型建筑數量的劇增，使得高大模板支撐體系在建筑領域顯得尤其重要。為保障施工過程中的人身、財產安全以及建筑物的使用性能，必須確保支撐體系的安全性。高大模板支撐系統的設計、施工必須嚴格遵守有關規定，減少坍塌事故的發生。

關鍵詞：高大模板支撐系統；設計；施工

一、前言

當今我國建筑業迅速發展，尤其是大型建筑數量急劇增加，高大模板支撐體系也顯得越發重要。目前高大模板支撐體系的主要形式是扣件式鋼管腳手架，由于這類體系的跨度大、荷載重，國內高大模板支撐體系的理論、施工技術、標準規定還不能完全適應科學規范，因此坍塌事故頻頻發生，嚴重影響了人身、財產安全。

2009年10月26日頒布的建質[2009]254號《建設工程高大模板支撐系統施工安全監督管理導則》中提到的高大模板支撐系統是指建設工程施工現場混凝土構建模板支撐高度超過8m，或搭設跨度超過18m，或施工總荷載大于15kN/m2，或集中線荷載大于20kN/m的模板支撐系統。為預防坍塌事故，保證人身、財產安全，高大模板支撐系統的設計、施工必須嚴格遵守規定，確保施工安全。

二、高大模板支撐系統設計計算

目前國內較常用的高大模板支撐體系的形式是扣件式腳手架，一般由立桿、水平桿、垂直剪刀撐、水平剪刀撐、扣件、水平加強層、底支座等構成。

2.1設計計算內容

對于危險性較大的工程，其支撐體系設計的計算，除了需要計算支撐立桿的穩定性、扣件和連接件的承載力以及地基承載力之外，還必須進行整體結構分析、抗傾覆計算以及支撐立桿彈性壓縮變形、接頭處的非彈性變形、由于溫度變化引起的線彈性變形的計算。穩定承載力是保證高大模板支撐體系安全的關鍵，影響其穩定的因素很多，包括斜桿支撐的布置、頂桿伸出長度、架體高度、立桿間距、水平桿步距、荷載大小等。

2.1.1腳手架荷載計算

荷載包括永久荷載和可變荷載兩種，永久荷載是指鋼管腳手架系統自身的荷載，即立桿、水平桿、斜撐、扣件、頂托等自身的重量所產生的負荷。可變荷載指施工人員、設備以及偏心荷載、誘發荷載產生的負荷。

根據《關于模板扣件鋼管支撐系統誘發荷載討論》規定，高大模板支架除偏心荷載外，還須考慮誘發荷載。當高大模板支撐體系受到水平方向的作用時需要有另一個方向相反、大小相等的反力與之平衡，這組力組成一力偶；所謂誘發荷載就是整個支撐體系不轉動時，在支撐的各立桿中心應存在豎向力與之平衡，豎向荷載即為誘發荷載，主要指支撐系統在瞬間作用下引發的，如風載荷、振搗器的振動、混凝土輸送泵等對立桿承載能力的削弱。偏心荷載是指荷載的作用線偏離構件的幾何中心，此時構件既受壓又受彎矩，在施工過程中，模板支撐體系存在很多小偏心荷載，通過扣件連接水平鋼管和立桿時產生的偏心彎矩是不容忽視的，否則會導致立桿失穩。

2.1.2腳手架立桿和水平桿間距計算

腳手架設計計算涉及以下內容：（1）混凝土樓板模板下大橫向水平桿驗算，按二跨連續梁計算；（2）混凝土樓板模板支架立桿計算；（3）混凝土梁模板支架，確定立桿間距、水平桿步距以及板、梁下水平大橫桿的間距和數量，控制立桿間距在1.2m之內，水平桿步距在1.5m之內。

2.1.3腳手架整體設計

由于腳手架節點為鉸接，任何一個節點的失效都會致使桿件的失穩，導致整個體系的坍塌。腳手架抗側力不足也會降低整個結構的穩定性。腳手架的穩定性關鍵在于鋼管支撐系統和桿件局部的穩定，因此在設計模板支撐系統時要加強剪刀撐的布置，提高系統的抗變形能力。

2.2構造要求

必須采用鋼管腳手架支撐梁模板；按照平面構件和模板工程支撐系統的全部荷載及支撐系統每層縱橫方向水平桿之間的高度確定立桿的間距；縱橫向水平桿間的距離最大不應大于1.8m；根據支撐高度和豎向荷載確定設置水平加強層；當支撐面積或高度大于等于支撐系統水平投影寬度的1.5倍時，還應設置剪刀撐。

三、高大模板支撐系統施工

高大模板工程危險性較大，對其要求要從安全談起。高大模板支撐系統在施工之前應根據荷載、支撐高度，嚴格按照《建設工程高大模板支撐系統施工安全監督管理導則》編制專項施工方案，專項方案的編制工作其基本要求是保證安全，專項方案管理的核心要求是嚴格控制設計安全。專項方案先經過施工單位專業技術人員的審查，審查通過后由技術負責人簽字，然后組織專家進行論證對施工方案進行修改完善，最后再次由施工單位負責人審核簽字、項目總監理工程師與建設單位項目負責人批準簽字后才能正式進入施工。

高大模板施工順序依次如下：放出軸線、梁位置線；安裝腳手架；在腳手架橫桿上架設梁底縱橫木枋；安裝梁底模板、側模板；在腳手架橫桿上架設板底木枋；安裝樓板模板；鋪設鋼筋、綁扎；梁、板混凝土澆筑；待混凝土達到強度等級；拆除腳手架頂托；拆除模板；清除模板；拆水平拉桿、剪刀撐、支架撐。

3.1保證排架的整體穩定性

排架的整體穩定性是高大模板支撐系統的首要關鍵因素。排架的搭設要嚴格按照施工方案進行，立桿間距、水平拉桿間距要控制好；縱橫兩方向均拉設水平拉桿；搭設豎向剪刀撐時要在兩個方向都設掃地桿；加強節點嵌固能力。

搭設腳手架前，清除、平整場地，腳手架基礎必須進行硬化處理，滿足承載力要求，并保證排水暢通。水平桿搭設好后不得隨意更改，縱橫向水平桿接長采用對接扣件連接，必須設縱橫向掃地桿。模板支架四周與中間支架立桿每隔四排應設縱向剪刀撐，由底至頂連接設置，剪刀撐間距不要超過4.5m，剪刀撐桿與立桿形成夾角保持在45°~60°之間。底支座一般用于立桿底面與支撐面之間的連接，與立桿共同承力并適當增大承力面積，便于支撐高度的調節。

3.2減小梁的跨中繞度

在梁的截面尺寸、模板材料、跨度及荷載確定的條件下，起拱是減小繞度的最有效途徑，在一定意義上改變了支撐條件，使一部分豎向荷載轉化為支座的水平力，并在梁的橫截面間形成軸向壓力。

3.3模板安裝

按照施工方案確定模板支撐間距、擱楞間距。根據梁板結構跨度的大小選擇起拱值，一般當跨度大于等于4m時，按1/1000~3/1000起拱。

3.4混凝土澆筑

高大模板支撐系統在澆筑混凝土時要嚴格控制澆筑厚度，禁止過高堆載。施工人員及設備不能過于集中。框架梁混凝土的振搗時間要合適。

3.5模板拆除

拆除高大模板支撐系統時要先從跨中開始，再向兩端拆除；大梁拆除之前要確保樓層面混凝土強度達到100%；每層樓板模板拆除前要先進行試驗檢驗，檢驗通過監理公司批準后才能拆除；拆除模板時，先松腳手架頂托，再撬動模板，然后拆除水平拉桿、剪刀撐和立桿。

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