高支模構造設計及其穩定性分析

馬少魁

摘? ? 要：高支模作業做為大空間建筑必不可少的施工措施已經成為建筑工程常態，其安全和穩定是施工安全和施工質量的重要保障。本文依據實際工程，著重介紹高支模的構造設計并對其穩定性計算分析。

關鍵詞：高支模;構造設計;穩定性

1? 前言

某實驗樓工程長209.5m，寬103.5m，地上建筑面積62870m2，地下建筑面積8770m2，總建筑面積71640m2，建筑高度為31.5m，建筑平面呈“日”字型對稱。

為施工方便，將該工程分為A、B、A1、C、D、C1、E、E1、F等9個分區，其中涉及到高架支模部分為B、C、C1、F區。C、C1區模架支設形式完全相同，主要對B、C、F區高架支模作詳細分析。

2? 高支模參數

B區高支模面積有兩個區域，分別為10m×24m、7m×24m，板厚分別為140mm、120mm，梁截面尺寸有300mm×700mm、400mm×800mm、400mm×600mm，最大跨度10m、6m、6m，支架高度9.6m、9.5m、14.6m。

C區高架支模面積為16m×16m，板厚150mm，梁截面尺寸有400×1500mm、300mm×700mm，最大跨度10m，6m，支架高度14.75m，15.55m。

F區板厚150mm，梁截面尺寸有250mm×700mm、400mm×700mm、400mm×800mm，最大跨度8m，8m，8m，支架高度15m、15m、14.9m。

3? 總體設計

所有滿堂架體均采用鋼管扣件式腳手架。

立桿間距0.9m×0.9m，步距1.5m，底部距樓層面0.2m設置掃地桿;梁底架體頂部采用可調支托來頂緊上部鋼管主楞，可調支托支座伸入鋼管不小于250mm，露出高度不得大于150mm;立桿頂端設置縱橫向水平拉桿，并在最頂步距梁水平拉桿中間加設一道水平拉稈。

單元體四周設置豎向連續式剪刀撐，在其頂部、中部、底部加設水平剪刀撐。高支模區域架體外側四周采用連續式豎向剪刀撐，剪刀撐下部與樓面頂緊頂牢;單元體與單元體之間采用之字斜撐連接，單元體四周采用由下至上的連續式豎向剪刀撐，豎向剪刀撐的底部與樓板頂緊頂牢在高架支撐區域中間樓板層，相鄰結構柱之間設置連接件與高架支撐模架系統相連接，樓板跨度小于7m板中間設置一道連墻件，樓板跨度在7m～10m之間的，在結構柱之間設置兩道連墻件與高架支撐模架系統相連接。

在有框架柱的地方豎直方向設置連接點使架體與框架柱之間進行可靠連接，采用鋼管抱柱，用鋼管與架體相連接。

3.1? 柱模板設計

柱子采用雙鋼管加固，采用￠48mm×2.8mm鋼管，螺栓上下間距450，距離樓面150開始第一道螺栓。柱子拉絲桿采用M14國標粗紋拉絲桿。柱子四角采用50×100方木加固。柱子全高加防滑螺帽。

3.2? 梁模板設計

本工程在最大截面400mm×1500mm梁下加設兩根立桿，梁寬小于等于300mm的不加設立桿，其余的梁下加設一跟立桿。

框梁模板均采用13mm厚膠合鏡面板，梁底、梁側的次楞采用50×100mm的方木，間距為200mm;梁側模板采用M14對拉螺栓進行拉結加固，水平間距同主楞間距。

框梁底采用兩根立桿支撐，立桿頂部采用可調支托用來頂緊上部鋼管主楞，可調支托支座伸入鋼管不小于250mm，露出高度不得大于150mm，在最頂步距兩水平拉桿中間加設一道水平拉桿。

3.3? 板模板設計

模板均采用13mm厚膠合鏡面板，次楞順著建筑的縱向鋪設，采用50mm×100mm方木，間距為200mm;主楞順著建筑橫向鋪設，采用￠48mm×2.8mm鋼管，間距為900mm，下部采用可調支托插入鋼管頂端。在最頂步距水平桿中間加設一道水平桿，最頂步距為750mm。立桿下部采用雙扣件防止水平桿滑移。

4? 穩定性計算

4.1? 板架體計算

以150mm板厚驗算支撐穩定性。支撐高度15.55m，立桿間距0.9m×0.9m，水平步距1.5m，伸出長度a：0.5m，永久荷載：新澆砼自重24kN/m3，鋼筋自重1.1kN/m3，面板次楞自重0.3kN/m2，支架自重0.134kN/m;可變荷載：施工人員及設備荷載2.5kN/m2，振搗砼荷載2kN/m2。

（1）軸向力計算。按下列各式計算取最大值。

不組合風荷載時：

N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4ΣNQK=1.2×[0.134×15.55+（24×0.15+1.1×0.15+0.3）×0.9×0.9]+1.4×（2.5+2）×0.9×0.9=11.554kN

組合風荷載時：

N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4ΣNQk=1.2×[0.134×15.55+（24×0.15+1.1×0.15+0.3）×0.9×0.9]+ 0.9×1.4×（2.5+2）×0.9×0.9=11.045kN

立桿軸向力取上述較大值，N=11.554kN。

（2）立桿穩定性驗算。立桿計算長度L0=k1k2（h+2a），h：取1.5m;a：取0.5m;k1k2為計算長度附加系數，查表得，k1=1.167，k2=1.032，L0=k1k2（h+2a）=3.01m。

立桿的截面回轉半徑i=1.6cm。

立桿截面面積A=3.98cm2。

鋼材抗壓強度設計值f= 205N/mm2。

立桿長細比計算：λ= L0/i=3.01/0.016=188.125。

查表得：軸心受壓穩定系數φ=0.203。

立桿的穩定性須滿足下列計算公式：

σ=N/φA=11.554×103/0.203×3.98×102=143.001N/mm2 < f=205 N/mm2

立桿穩定性滿足要求！

4.2? 梁架體計算

以截面尺寸為400×800mm梁模板架體受力模型驗算支撐穩定性。支撐高度14.9m，立桿梁跨度方向間距la 0.9m，水平步距1.5m，伸出長度a0.5m，永久荷載：新澆砼自重24kN/m3，鋼筋自重1.5kN/m3，面板次楞自重0.3kN/m2，支架自重0.111kN/m;可變荷載：施工人員及設備荷載1kN/m2，傾倒砼荷載4kN/m2，振搗砼對梁底荷載2kN/m2，對梁側荷載4kN/m2。

（1）立桿軸心壓力設計值N計算。

上部梁傳遞的最大荷載設計值：5.369kN。

立桿承受支架自重：1.2×14.9×0.111=1.985kN。

立桿軸心壓力設計值N：5.369+1.985=7.354kN。

（2）立桿穩定性計算。

立桿計算長度L0=k1k2（h+2a），h：取0.75m;a：取0.5m;k1k2為計算長度附加系數，查表得，k1=1.243，k2=1.043，L0=k1k2（h+2a）=2.27m。

立桿的截面回轉半徑i=1.6cm。

立桿截面面積A=3.98cm2。

立桿長細比計算：λ=Lo/i=2.27/0.016=142。

軸心受壓立桿穩定系數φ=0.34。

σ=N/φA=7.354×103/0.34×3.98×102=54.345N/mm2

立桿穩定性滿足要求！

5? 總結

該工程高支模分項工程施工前制定了專項方案和監控應急預案，通過了專家論證，施工期間架體未出現問題，證明了架體安全、穩定、可靠，滿足施工要求。

參考文獻：

[1] JGJ 130—2011.建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[2] GB 50009—2012.建筑結構荷載規范[S].

[3] JGJ 162—2008.建筑施工模板安全技術規范[S].