大跨砼結構中扣件式鋼管模板支架設計分析

張勇

【摘要】主要對大跨砼結構扣件式鋼管模板支架設計方法進行研究，對扣件式鋼管模板支架的常見事故與發生原因進行了分析，從載荷計算、承載力計算、支撐架計算三方面對大跨砼結構扣件式鋼管模板支架設計方法進行了詳細討論。扣件式鋼管模板支架性能優異，施工簡單，適應性強，是一種安全可靠的模板支架形式，在大跨砼結構中的應用效果比較理想。

【關鍵詞】大跨砼；扣件式；鋼管模板

城市立交橋、高架公路以及大跨度建筑中的都廣泛應用了扣件式鋼管模板，因為扣件式鋼管模板支架施工簡便，適應性很強，施工中常有的扣件式鋼管支撐架主要有外腳手架、模板支撐架兩種形式，在大跨結構中的應用能夠明顯提高結構可靠性，是一種性能優異的鋼管模板支架結構。

一、扣件式鋼管模板支架結構特點

在當前工程建設中，支撐架施工存在著較多的安全問題，造成了一些工程事故，威脅施工人員生命安全和工程建設的順利進行，這些問題和支撐架結構的自身特點是分不開的。

（一）受力特殊性

模板支撐架工程事故多發和結構自身特點有著直接關系，設計計算欠妥是造成模板支撐故障的主要原因，除此之外，很多施工人員施工過程中并沒有真正理解模板支架工程的特點，不能正確理解設計方案意圖，從而影響了模板施工質量。

（二）節點性能差異

支撐架扣件節點載荷作用下存在一定的轉動能力，并非是完全剛接，但是也不是完全鉸接，是一種半剛性節點，扣件節點的抗轉性能和扣件質量有著直接關系，所以節點性能差異是整個鋼管模板支架性能差異的主要原因，對支撐架的受力性能有著重要影響。

（三）結構材料質量缺陷

支撐架使用的工具是可回收的周期使用工具，但是在反復的搭設、使用、拆除和運輸過程中，構件難免會受到損傷，包括銹蝕、變形、裂紋、螺紋劃扣等問題，施工中也可能為了施工便利拆除了部分桿件，沒有及時采取補救措施，造成了桿件變形，這些缺陷難以全面消除，施工過程中可能會進一步擴大，影響支撐架結構整體穩定性。

二、支撐架破壞形式

模板支撐架有著特殊的受力形式，以往的工程建設中發生了很多失穩事故，按照既往事故案例，發現支撐架破壞形式主要有局部失穩和整體失穩兩種，局部失穩可能是橫向或者縱向水平桿抗彎、抗滑強度不足造成的，通常局部失穩發生之前都存在一定的先兆，即可能會發生較大的水平或者垂直彎曲或者滑移，因此在設計支撐架時要重視桿件的縱向和橫向抗彎強度和抗滑承載力，通常大跨施工支撐架所受的載荷很大，水平桿之間密度很大，一般不會發生嚴重的局部失穩。但是立桿失穩可能會造成支撐架整體坍塌，是一種危害性很大的破壞形式。

立桿的整體失穩時支撐架立桿和剛度較小的水平桿形成了框架沿剛度小弱軸平面鼓曲，通常從橫向剛度很差或者初始彎曲很大的橫向框架，是支撐架最嚴重的破壞形式。

立桿的局部失穩是指立桿和步距之間的小波鼓曲，波長和步距基本相等，不同排立桿變形方向可能一致也可能不一致，支撐架步距、橫距和縱距相等時候均布載荷作用在，局部穩定臨界載荷高于整體穩定臨界載荷，表現為整體失穩，否則兩種失穩都有可能發生。

支撐架結構一旦失穩，就喪失了承載功能和使用功能，所以在扣件式鋼模板支架設計工作中，穩定性計算是比較核心的問題。通常情況下，結構件越高、越長、越柔，受壓穩定性越差，失穩可能性越大。

三、模板支撐架設計計算

（一）載荷計算

1.載荷分類

模板支架承受的荷載遠比腳手架復雜，模板支撐架混凝土和鋼筋可視作永久載荷，可變載荷有外腳手架以及施工設備荷載、振搗混凝土產生的載荷和安全載荷等多種形式。

永久載荷主要有模板和支撐自重標準值、新澆混凝土構件自重標準值等，模板和支撐自重需要由模板和支撐設計圖紙確定，普通混凝土自重標準值為25kN/m3，一般房屋建筑樓板1.1kN/m3，梁為1.5kN/m3，。

可變載荷包括施工人員與設備載荷標準值、混凝土振搗產生的垂直荷載標準值、支撐安裝偏差、安全荷載、風荷載等幾種。其中風荷載根據作用面積可分為兩部分，一部分直接作用在支撐立桿迎風賣弄，一部分作用在支撐側面模板，這部分荷載需要集中到支撐上端做綜合考慮。

2.荷載組合

根據使用過程出現的最不利載荷組合形式進行計算，支撐系統桿件、連接件、地基強度、穩定承載力等分項系數取0.9，可變載荷分項系數為1.4，其余取1.0即可。

（二）承載力計算

1.支撐抗傾覆

2.扣件承載力

扣件支模方式承載力主要受支架頂部水平鋼管和立桿扣件抗滑力影響，著和扣件式腳手架之間存在著明顯差別，所以扣件質量對支撐體系穩定性至關重要。

扣件承載力計算式如下：

（三）支撐架計算

支撐架計算有整體穩定和單根立桿穩定計算兩種，國內多采用概率極限狀態設計方法，應用經典歐拉穩定理論，限制立桿長度計算取值，采用對應安全系數保證承載力可靠性，但是這種方法只能進行單根立桿計算。

結束語：建筑施工安全事故中，腳手架是建筑工地安全事故的多發區，扣件式鋼管模板支架和外腳手架有著不同的受力特點，因為扣件式鋼管支撐架的節點屬于半剛接，對扣件質量要求很高，并且節點的剛性程度和施工人員對扣件的擰緊程度有關，今后的施工過程中應該盡快摸索出標準化的操作規范，減少人員不規范操作造成的模板支架失穩事故。

參考文獻

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