扣件式鋼管高大模板支撐系統安全技術方案編制相關問題的探討

文/鄒曉戎 江蘇精享裕建工有限公司 江蘇無錫 214000

扣件式鋼管高大模板支撐系統安全技術方案編制相關問題的探討

文/鄒曉戎 江蘇精享裕建工有限公司 江蘇無錫 214000

針對扣件式鋼管高大模板支撐系統，結合當地材料及構配件市場實際情況，解讀了涉及扣件式鋼管支架的相關現行規范主要條文，就編制扣件式鋼管支架高大模板支撐系統安全技術方案的使用規范、荷載取值、計算方法、構造要求、編制內容提出了建議。

模板支撐；計算；編制

1、施工總荷載

住建部關于印發《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》通知“建質[2009]87號文”規定， 搭設高度8m及以上；搭設跨度18m及以上；施工總荷載15KN/㎡及以上；集中線荷載20KN/m及以上的混凝土模板支撐工程為危險性較大的分部分項工程。文件對施工總荷載取值未作明確規定，建議施工總荷載應取荷載設計值。

（1）面荷載的計算方法（按普通混凝土）：面荷載=分項系數×永久荷載（鋼筋混凝土自重標準值+模板及小愣自重標準值）+分項系數×可變荷載（施工人員及設備產生的荷載標準值）=1.35×（ 板 厚（m）×25.1+0.3)+1.4×2.5。例：設板厚為M，計算可得M=0.33m 即板厚達330mm時，需按高大模板支撐系統設計施工。

（2）集中線荷載的計算方法（按普通混凝土）：集中線荷載=分項系數×永久荷載（鋼筋混凝土自重標準值+模板及小愣自重標準值）+分項系數×可變荷載（施工人員及設備產生的荷載標準值）=1.35×（梁截面面積（m2）×25.5KN/m3+0.3×（2×梁 高+梁寬））+1.4×（2.5×梁寬）例：梁寬600，梁高1200，計算得集中線荷載為21.36KN/m＞20KN/m，需按高大模板支撐系統設計施工。

2、使用規范

目前涉及到扣件式鋼管模板支撐架的規范主要有：

（1）行業標準：

建筑施工模板安全技術規范（JGJ162-2008)（以下簡稱模板規范）

建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范（JGJ130-2011)（以下簡稱扣件腳手架規范）

建筑施工臨時支撐結構技術規范（JGJ300-2013)（以下簡稱臨時支撐規范）

（2）國家標準：

混凝土結構工程施工規范（GB50666-2011）（以下簡稱混凝土施工規范）

上述規范中模板規范為2008年實施，在住建部“建質【2009】87號文”之前，因此該規范不宜作為編制高大模板支撐系統安全技術方案的基本規范。作為扣件式鋼管支撐系統，建議采用扣件腳手規范作為方案編制的基本規范，并根據混凝土施工規范和借鑒臨時支撐規范對高支模的相關要求進行調整。

3、計算方面的幾個問題

3.1 荷載計算

3.1.1 永久荷載分項系數

扣件腳手規范4.3.2條：滿堂支撐架用于混凝土結構施工時，荷載組合與荷載設計值應符合現行行業標準《建筑施工模板安全技術規范》JGJ162的規定。模板規范表4.2.3中永久荷載的分項系數：“當其效應對結構不利時，對有永久荷載效應控制的組合，應取1.35”。但扣件腳手規范5.4.4條：計算立桿段的軸向力設計值N的永久荷載分項系數取1.2，比較其他規范：混凝土施工規范4.3.6條規定模板及支架荷載基本組合的效應設計值的計算，分項系數為1.35。《建筑結構荷載規范》50009-2012中3.2.4條“當永久荷載效應對結構不利時，對由永久荷載效應控制的組合應取1.35”。如何理解和上述條文？扣件腳手規范5.4.4條指的是立桿穩定計算，立桿軸向力設計值N＝1.2NGK+1.4NQK時，立桿計算長度附加系數k取1.155（滿堂支撐架高度≤8m時)與容許應力法穩定安全系數K≥2是相當或等同的，（k是支撐架安全度的一個換算系數）。扣件腳手規范規定支撐架頂部施工層荷載應通過可調托撐傳遞給立桿，支架水平桿件不承擔上部施工荷載，因此對支撐架水平構件未給出計算公式。水平受力構件（模板、次楞、主楞）應根據所用材料采用相應的專業規范進行計算。

建議：荷載基本組合永久荷載分項系數取值：計算受彎構件（模板、次楞、主楞）時取1.35，計算立桿穩定性時取1.2。

3.1.2 可變荷載中施工人員及施工設備產生的荷載標準值

扣件腳手規范取的是模板規范的荷載值即：“當計算模板和直接支承模板的小梁時，均布活荷載可取2.5KN/m2，再用集中荷載2.5KN進行驗算，比較兩者所得的彎矩值取最大值；當計算直接支承小梁的主梁時，均布活荷載標準值可取1.5KN/m2；當計算支架立柱及其他支承結構構件時，均布活荷載標準值可取1.0KN/m2”。扣件腳手規范條文說明4.3.2：對于高大、重載荷及大跨度支撐架穩定計算時，施工人員及施工設備荷載、混凝土施工產生的荷載（水平支撐板為2kN/m2)按最不利考慮（考慮同時參與組合）。即計算模板小梁時為2.5+2=4.5KN/m2，計算主梁時為1.5+2=3.5KN/m2，計算支架立柱時1+2=3.0KN/m2，模板規范表4.3.2兩項荷載不同時參與組合。混凝土施工規范附錄A作用在模板及支架上的荷載標準值中A.0.5條規定：施工人員及施工設備產生的荷載標準值，可按實際情況計算，且不應小于2.5KN/m2，該條條文說明做了明確的闡述。臨時支撐規范為2.5KN/m2。

建議在計算模板、小愣、主楞和支架立桿時，可變荷載取值均取2.5KN/m2。對大型澆筑設備應按實際情況計算。

3.1.3 永久荷載中，模板側壓力標準值

混凝土施工規范附錄A：采用插入式振動器且澆筑速度不大于10m/h、混凝土塌落度不大于180mm時，新澆筑混凝土對模板的側壓力的標準值，可按下列公式分別計算，并應取其中的較小值：

當澆筑速度大于10m/h，或混凝土塌落度大于180mm時，側壓力的標準值可按（A0.4-2)計算。

建議：應按混凝土施工規范規定進行新澆混凝土對模板側壓力的標準值計算。

3.1.4 附加水平荷載標準值

混凝土施工規范附錄A中A.0.7條規定：泵送混凝土或不均勻堆載等因素產生的附加水平荷載的標準值，可取計算工況下豎向永久荷載標準值的2%，并應作用在模板支架上端水平方向。扣件腳手規范、模板規范無此項內容，臨時支撐規范有此項荷載但無計算方法和計算項，（臨時支撐規范條文說明4.2.5條：“泵送混凝土或不均勻堆載等因素產生的附加水平荷載按照計算工況下豎向永久荷載標準值的2%取值，并作用在支撐結構上端水平方向上。通過理論分析，對支撐結構穩定影響較小，不考慮其影響。”）

建議附加水平荷載不列入計算。但在施工時應控制不均勻堆載，并應有泵管不得沖擊模板、支架的措施。

3.1.5 支撐架結構風荷載下抗傾覆驗算

混凝土施工規范4.3.2條規定模板及支架設計應包括模板支架的抗傾覆驗算，腳手架規范未涉及，但規定支撐架高寬比不應大于3，臨時支撐規范規定“符合下列情況之一時，可不進行支撐結構的抗傾覆驗算：1支撐結構與既有結構有可靠連接時；2支撐結構高度（H）小于或等于支撐結構橫向寬度（B）的3倍時。”

建議：支撐架高寬比不大于3時，可不進行該項驗算。

3.2 支架立桿偏心和軸心受力時的承載力計算

扣件腳手規范5.4.1條規定：滿堂支撐架頂部施工層荷載應通過可調托撐傳遞給立桿。

臨時支撐規范中規定立桿穩定性計算N為立桿軸力設計值。

混凝土施工規范4.3.15條規定：采用鋼管和扣件搭設的支架設計時，應符合下列規定：1鋼管和扣件搭設的支架宜采用中心傳力方式；2高大模板支架單根立桿的軸力標準值不宜大于10KN；3立桿頂部承受水平桿扣件傳遞的豎向荷載時，高大模板支架的立桿應按不小于100mm的偏心距進行承載力驗算。

不妨采用《冷彎薄壁型鋼技術規范》GB50018-2002中雙軸對稱截面的壓彎構件彎矩作用平面內穩定性計算公式

N——軸心力(N)； M——彎矩(N.mm)；f——鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值(205KN/ mm2)；——有效截面面積(mm2)；——有效截面模量(mm3)； Π——軸心受壓構件的穩定系數；ΘM——等效彎矩系數(取值0.6、1）；——立桿的歐拉臨界力（N)；； E ——鋼材的彈性模量(2.06 ×105KN/mm2)；L——構件在彎矩作用平面內的長細比；

鋼管48×3，Q235鋼材，偏心距100時，ΘM取1，計算結果見下表：

步高（mm）偏心距100mm時立桿承受最大軸力N(KN）1500 7.50 1400 7.59 1200 7.75 1000 7.90

建議：對較大梁和較厚板支架立桿頂端應采用可調托撐支承；立桿頂部采用扣件傳遞豎向荷載的，步距1.5m時，立桿承載力設計值不宜超過7.5kN。

3.3 結構重要性系數γ0、可變荷載的組合值系數Ψci的取值

模板規范4.3.1條規定γ0均取0.9。混凝土施工規范4.3.5條規定對重要的模板及支架作出規定，宜取γ0≥1.0，對一般的模板及支架應取γ0≥0.9。建議高大模板支架取γ0≥1.0。

模板規范4.3.1中由永久荷載效應控制的組合，可變荷載的組合值系數Ψci為0.7，而混凝土施工規范4.3.6中宜取Ψci≥0.9，建議可變荷載的組合系數取Ψci≥0.9。

3.4 立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點的長度a取值

對扣件支承的可取0.2m；對可調托撐支承的應按實際，宜取0.5m。

3.5 支架自重

應按實際重量計算，不應統一取0.75KN，可按扣件腳手規范附錄A表A.0.3根據鋼管實際重量折減計算。

4、構造要求

（1）支架步距不應大于1.5m，立桿縱橫向間距不宜大于0.9m。梁兩側立桿橫距宜取梁寬加500～600mm，即立桿距梁側距離250～300mm。梁底不宜采用1根立桿受力構造。

（2）當板支架立桿縱橫向間距不一致時，支承小梁宜擱置在短跨水平桿上。

（3）采用可調托撐支承時，可調托撐插入鋼管的長度不應小于150mm，螺桿伸出鋼管的長度不應大于300mm，插入立桿頂端可調托撐伸出頂層水平桿的懸臂長度不應大于500mm。楞梁應居U型托中，確保上部荷載軸心傳遞。可調托撐底部的立柱頂端應沿縱橫向設置水平桿。

（4）.剪刀撐布置除應滿足扣件腳手規范規定外，還應注意：1對梁高超過1m的框架梁宜兩側均設置豎向剪刀撐；2對非正交框架梁應沿梁方向兩側設置豎向剪刀撐，必要時尚需設置橫向斜撐；3豎向剪刀撐端部交點、水平剪刀撐端部交點、以及與之相連的縱橫向水平桿和立桿交點宜為一個主節點；4最上層水平剪刀撐應盡可能貼近梁（板）底；5豎向剪刀撐兩個方向的斜桿宜布置在立桿兩側，底端應與地面頂緊；6豎向剪刀撐、水平剪刀撐應采用旋轉扣件固定在與之相交的立桿或水平桿上。

（5）支架高寬比不宜大于2，不應大于3；對無板梁或單根梁應增加架體寬度，滿足高寬比要求；對非正交梁，其支架橫向水平桿應伸進正交滿堂支撐架內兩跨，步距相同。

（6）當承受荷載較大梁部位立桿需加密時，加密區的水平桿應向非加密區延伸至少兩跨。非加密區立桿水平桿間距應為加密區間距的倍數。

（7）對先澆豎向結構的支架，應與已澆筑建筑結構的柱（墻）、梁有效連接，連接點間距：水平6～9 m(根據豎向結構間距），豎向2～3m，優先布置在水平剪刀撐處。

5、方案編制內容

專項方案編制內容應符合住建部危險性較大的分部分項工程安全管理辦法“建質[2009]87號文和建設工程高大模板支撐系統支撐系統施工安全監督管理導則”建質[2009]254號文的規定。

6、設計圖紙

（1）設計說明。應包括：設計依據；構配件規格、質量及檢測要求；搭設要點：各主要結構構件尺寸，搭設高度，架體步距，立桿間距，桿件連接和接長，剪刀撐布置和構造要求，特殊部位加強加固處理，混凝土澆筑要求，監測要求，模板拆除及條件，多層支架設置及拆除規定；架體基礎，架體驗收；

（2）支模區域立桿、縱橫向水平桿、附加立桿、水平桿平面布置圖（含結構梁、柱位置截面尺寸，板厚）；

（3）支撐系統立面圖、剖面圖（立桿、水平桿、豎向剪刀撐及水平剪刀撐投影）；

（4）水平剪刀撐布置平面圖及豎向剪刀撐布置投影圖；

（5）柱、梁、板支模大樣圖；

（6）架體與結構拉結點平面圖及拉結點做法詳圖；

（7）支撐體系監測平面布置圖。

[1]JGJ130-2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[s].

[2]JGJ162-2008，建筑施工模板安全技術規范[s].

[3]JGJ300-2013，建筑施工臨時支撐結構技術規范[s].

[4]GB50666-2011，混凝土結構工程施工規范[s].

[5]建設部，危險性較大的分部分項工程安全管理辦法，建質[2009]87號.

[6]建設部，建設工程高大模板支撐系統施工安全監督管理導則，建質[2009]254號.

鄒曉戎（1957-），男，江蘇省無錫人，高級工程師，主要研究方向為房屋建筑施工技術。