房屋建筑扣件式鋼管實(shí)用模板支架立桿間距地確定

1、房屋建筑扣件式鋼管模板支架立桿間距的確定建民普田慧民（1.建筑科技大學(xué)，710055;2.西北工業(yè) 大學(xué)，710072）摘 要:以10個(gè)典型工程的調(diào)研數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)模板支架的 實(shí)際構(gòu)造,提出了模板支架立桿計(jì)算長(zhǎng)度的確定方法，用這種方法分析 并給出了樓板模板支架和梁模板支架兼作樓板模板支架時(shí)立桿的安 全間距，分析結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果有較好的一致性，可用于指導(dǎo)實(shí)際施 工。關(guān)鍵詞:扣件式鋼管模板支架；立桿間距;計(jì)算長(zhǎng)度 中圖分類號(hào)：0前 言在目前的大多數(shù)房屋建筑工程施工中，對(duì)模板支架的 穩(wěn)定性都未進(jìn)行過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，其立桿間距、步距等都是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定 的。本文作者根據(jù)對(duì)市正在施工的一些建筑工地的實(shí)地

2、調(diào)查結(jié)果所進(jìn) 行的分析研究，給出常見(jiàn)情況下民用建筑施工模板支架立桿的間距計(jì) 算方法及典型結(jié)果。1扣件式鋼管模板支架施工的現(xiàn)實(shí)狀況作者共走訪了 10個(gè)典型工地（9個(gè)工程模板支架高度大于4m）, 與各項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行了交談，察看了施工組織設(shè)計(jì)，并對(duì)模板支架 的實(shí)際構(gòu)造情況進(jìn)行了觀察記錄，還實(shí)地量測(cè)了模板支架的立桿間 距、步距、扣件擰緊程度等，由于所調(diào)研的工程都還正在施工，此處略 去相關(guān)的其它詳細(xì)資料。大體情況如下:(1) 支架立桿間距最大值為1.5m, 一般在0.61.4m 之間,縱向和 橫向間距一般不一致，沿著大楞木方向間距較小。兩個(gè)方向上立桿間 距都不均勻，且差異較大(最大者達(dá)30cm)。(

3、2) 與立桿相交的水平桿布置：絕大多數(shù)工程只在一個(gè)方向上是比 較齊全的，而在另一個(gè)方向上一般隔一見(jiàn)一布置。(3) 一般無(wú)掃地桿，無(wú)水平向及豎直向剪刀撐。(4) 連接立桿與各橫桿的直角扣件擰緊合格率只有30%左右;主要是偏松。(5) 所有梁下設(shè)置的立桿或沿著梁兩側(cè)設(shè)置的立桿，均是通過(guò)縱橫 向水平桿與板下支架的立桿連接在一起的。(6) 幾乎所有項(xiàng)目都沒(méi)有詳細(xì)的模板支架施工方案或施工圖，也未見(jiàn)模板支架設(shè)計(jì)的計(jì)算過(guò)程資料。2關(guān)于扣件式鋼管模板支架的計(jì)算模型 對(duì)于腳手架的計(jì)算，目前人們已有了較為深入的認(rèn)識(shí)，提 出了多種計(jì)算模型：鉸接架模型1、排架模型2、剛性節(jié)點(diǎn)框架模型3、半剛性 節(jié)點(diǎn)框架模型4,5等，

4、其中，利用半剛性節(jié)點(diǎn)框架模型進(jìn)行的有限元 分析與整架試驗(yàn)結(jié)果取得了很好的一致性。由于在某種意義上，腳手架可以看作是模板支架的特殊情形，這樣，將腳手架的半剛性節(jié)點(diǎn)框架 模型用于模板支架分析似乎是順理成章的，但前提是所有扣件的擰緊 程度應(yīng)達(dá)到規(guī)6規(guī)定的數(shù)值。也有研究者7從升板結(jié)構(gòu)的施工計(jì) 算模型推論提出，按排架進(jìn)行模板支架的計(jì)算。但如上所述，由于大部分扣件擰緊程度達(dá)不到規(guī)規(guī)定的扭矩，致使 立桿與水平桿件之間的連接遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到半剛接的程度；又因水平桿件布置數(shù)量上的嚴(yán)重不足，使其起不到連接各立桿，同時(shí)發(fā)生水平向變形 的作用。由于頂層水平桿件往往并不齊全，且絕大多數(shù)情況下也無(wú)掃 地桿，因此，認(rèn)為水平桿件僅

5、僅對(duì)立桿起定位作用是比較合適的；可以 認(rèn)為它對(duì)模板支架立桿穩(wěn)定承載力的貢獻(xiàn)與支架本身的自重相抵消。這樣,可以認(rèn)為模板支架的各單根立桿互不相連，各立桿可以簡(jiǎn)化 成兩端鉸支的受壓桿件，其計(jì)算長(zhǎng)度即為支架高度。與排架模型相比， 本模型取消了所有立桿同步變形的架設(shè)；與半剛性節(jié)點(diǎn)框架模型相比， 本模型忽略了水平桿件對(duì)立桿彎曲的約束作用。很明顯，本模型是非常保守的，用它確定的立桿間距，本文稱之為保守的立桿安全間距。下面，利用本模型對(duì)模板支架立桿的安全間距進(jìn)行分析。3現(xiàn)實(shí)施工狀態(tài)下模板鋼管支架立桿的安全間距分析3.1模板支架高度的確定 對(duì)磚混結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)層層 高一般在2.93.2m 之間，而樓板

6、厚度一般在1012cm,通常不超過(guò) 14cm,若層高按3.2m考慮,板厚度14cm,再考慮到模板下木楞的厚 度，實(shí)際模板支架的高度一般不超過(guò) 3.0m,此處按3.0m計(jì)。對(duì)剪力墻 結(jié)構(gòu),一層層高可達(dá)5m以上，此處取模板支架高度為5m。對(duì)框架結(jié) 構(gòu),其標(biāo)準(zhǔn)層層高一般在3.64.2m,底層層高可達(dá)6.0m多，若標(biāo)準(zhǔn)層 按4.2m考慮,模板支架高度可取為4.0m;在底層，施工方式有兩種：先 做基礎(chǔ)回填再支設(shè)第1層模板或先支設(shè)第1層模板;按前者施工時(shí)，實(shí) 際支架高度可取為6.0m,而按后者施工時(shí)，實(shí)際支架高度可取為7.0m或更高。綜上所述，對(duì)常見(jiàn)房屋建筑工程模板支架的高度可分別考慮為:3.0m,4.0

7、m,5.0m,6.0m,7.0m,共 5 種情形。3.2不同支架高度下立桿的穩(wěn)定承載力在本文所提出的計(jì)算模型下,支架立桿的計(jì)算長(zhǎng)度即為模板支架的高度。利用規(guī)10規(guī)定的方法，可求得各支架高度下立桿的穩(wěn)定承載力，見(jiàn)表1(計(jì)算過(guò)程略)。表1不同支架高度下的立桿穩(wěn)定承載力支架高度 /m3.04.05.06.07.0立桿承載力 /kN 19.9411.427.315.113.713.3模板體系的荷載計(jì)算對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的樓板而言，其通常 厚度不超過(guò)14cm,此處按14cm計(jì)算其荷載。而對(duì)框架結(jié) 構(gòu)的主梁, 按高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ3!2002,框架梁的高跨比應(yīng)為 1/101/18 。一般框架

8、結(jié)構(gòu)中，常見(jiàn)的柱網(wǎng)尺寸為8m左右，故框架梁 的高度通常取500mm左右，而梁的寬度通常取350400mm 左右 8。為安全計(jì)，計(jì)算荷載時(shí)，取梁的尺寸為：寬?高=400mm ?500mm。根據(jù) 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī) GB50204-1992,板和 梁底模板單位面積上所承受的豎向荷載計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。表2樓板及梁底模板單位面積豎向荷載序號(hào)各項(xiàng)荷載名稱板底模板各項(xiàng)荷載值/(kN/m2)梁底模板各項(xiàng)荷載值/(kN/m2)1模板自重0.50.51.5? 0.5=0.753624? 0.5=12.01.2(0.5+0.75+12.0)=15.92樓板(或梁)鋼筋自重1.1 ? 0.14=0.1543新

9、澆混凝土自重 24? 0.14=3.4 恒載設(shè)計(jì)值 1.2(0.5+0.154+3.36)=4.825施工人員及設(shè)備荷載1.02.01.4? 2.0=2.8qb=15.9+2.8=18.706振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載7可變荷載設(shè)計(jì)值1.4? 1.0=1.48荷載總設(shè)計(jì)值qp=4.82+1.4=6.223.4各種支架高度下的立桿安全間距確定板下支架立桿的安全間距 調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，實(shí)際施工中，小楞木的 間距很小(凈距約為1015cm),在大楞木的每一跨，都有若干根小楞 木存在，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將小楞木并入模板，認(rèn)為模板直接擱置在大楞 木上,而大楞木則擱置在支架立桿的頂托上。這樣，作用于大楞木上的 荷載可按

10、均布荷載處理。在力學(xué)分析上，大楞木的受力情況屬于多跨連續(xù)梁，一般認(rèn)為9: 多跨連續(xù)梁按兩跨連續(xù)梁計(jì)算時(shí)的最大彎矩與最大支反力比按3,4,5跨連續(xù)梁的計(jì)算值要大；故本文按兩跨連續(xù)梁進(jìn)行支反力分析。板下 支架立桿的荷載為：Q=1.25qL 2 (1)式中L為立桿間距，設(shè)立桿縱橫間距相同。按立桿穩(wěn)定條件，必須：Q小于等于Ncr即L小于等于Ncr1.25q開(kāi)平方(2)將表1及表2中的數(shù)值代入公式(2),得立桿的安 全間距見(jiàn)表3。表3板下模板支架立桿安全間距支架高度 /m 3.04.0 5.06.07.0立桿安全間距 /m 1.601.210.970.81 0.71此處未考慮梁荷載的作用，故此結(jié)果只適用

11、于剪力墻結(jié)構(gòu)及磚混結(jié)構(gòu)的樓板模板支架。342梁下支撐兼做板下支撐時(shí)的立桿安全間距對(duì)框架結(jié)構(gòu)，還涉及框架梁模板支架的設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題。調(diào)研中發(fā) 現(xiàn),框架梁模板支架通常為在梁兩側(cè)各布置一排立桿，該立桿同時(shí)還用 于支撐樓板模板。假設(shè)梁兩側(cè)立桿的縱向間距與板下立桿相同，均為L(zhǎng),則該立桿所受到的梁的荷載為：Q1=0.5 ? 1.25qbBL=0.5 ? 1.25? 18.70 ? 0.4L=4.68L(3)而梁兩側(cè)的支架立桿作為板下支撐桿時(shí)，其處于板的邊沿，可能出 現(xiàn)兩種情形。(1) 梁與樓板下的大楞木垂直 這時(shí)的梁側(cè)立桿在板下立桿中屬于 多跨連續(xù)梁的邊跨支座，當(dāng)跨數(shù)為3跨時(shí)，邊支座的反力最大，此時(shí)所承 受

12、板的荷載為：Q2=0.45qpL2=0.45? 6.22L2=2.80L2(4)(2) 梁與樓板下的大楞木平行 此時(shí)梁兩側(cè)立桿上的大楞木仍為多 跨連續(xù)梁，只是該多跨連續(xù)梁上的荷載為一般板下大楞木的一半，即立 桿的荷載也為板下立桿的一半。由(1)式可得：Q2=0.5 ? 1.25qpL2=0.5 ? 1.25? 6.22L2 =3.89L 平方(5)比較這兩種情形，第2種情形的立桿荷載要大些。由于梁與樓板作用于立桿上的荷載不在同一高度上，為簡(jiǎn)化分析，從安全角度考慮， 可認(rèn)為其都作用于立桿頂部，故梁下支撐同時(shí)用作板下支撐時(shí)，立桿 的荷載為：Q二Q1+Q2=4.68L+3.89L平方（6）由立桿穩(wěn)定

13、條件有：Q=Q1+Q2=4.68L+3.89L平方小于等于Ncr （7）將各種支架高度下立桿的穩(wěn)定承載力數(shù)值（表1）代入（7）式，可求 得這種情況下立桿的安全間距，見(jiàn)表4。表4梁下支撐兼做板下支撐時(shí)的立桿安全間距支架高度 /m 3.0 4.05 .06.07.0立桿安全間距 /m 1.741.210.900.700.55此處應(yīng)說(shuō)明，對(duì)一般民用建筑的框架結(jié)構(gòu)，支架高度一般均大于3m。3.5對(duì)上述分析結(jié)果的討論本文的分析結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際支架的對(duì)比 比較表3及表4與現(xiàn) 場(chǎng)實(shí)際量測(cè)值的差異，可以看到，對(duì)于3m左右的支架，現(xiàn)場(chǎng)的立桿間距 一般比表3所給數(shù)值小，這主要是因?yàn)橐刂颇０鍝锨冃蔚木壒省?duì)高度為

14、45m的支架，板下支架立桿間距的實(shí)際觀測(cè)值與表 3及表 4的分析結(jié)果基本一致；對(duì)于高度為67m的支架（框架結(jié)構(gòu)）,表4給 出的立桿間距較現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果稍偏小，這主要是由于本文的計(jì)算模型 忽略了水平桿件對(duì)立桿變形的約束作用，同時(shí)在計(jì)算過(guò)程中，始終采用 了最大反力作為立桿荷載且作用于最不利位置的緣故。本文所給分析結(jié)果的適用性(1) 本文所提出的計(jì)算模型是建立在對(duì)目前實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工狀況的基礎(chǔ) 上的,使用的前提應(yīng)不脫離目前施工現(xiàn)場(chǎng)一般管理水平下的模板支架 構(gòu)造。(2) 所采用的施工方法都是先澆筑墻、柱混凝土，再進(jìn)行梁板施工；這種情況下，一般不會(huì)發(fā)生模板支架整體側(cè)向失穩(wěn)。(3) 梁截面尺寸及樓板厚度應(yīng)不大于

15、本文所給數(shù)值。若支架構(gòu)造能達(dá)到規(guī)規(guī)定的要求，立桿間距采用本文的結(jié)果，肯定是能 保證安全的。4結(jié)論(1) 根據(jù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)扣件式鋼管模板支架的實(shí)際調(diào)研結(jié)果，本文提出了適用于目前實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)的模板支架穩(wěn)定性計(jì)算模型。(2) 根據(jù)該計(jì)算模型，本文分析了板下支架和梁下支架兼做板下支架時(shí) 模板支架立桿的安全間距，并給出了常見(jiàn)施工條件下的參考值，可供實(shí) 際的建筑施工參考。參考文獻(xiàn)：1 余宗明鋼管腳手架鉸接計(jì)算法J.建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，1997, 24(3).2 宗仁，涂新華,丁永勝扣件式鋼管腳手架臨界力計(jì)算方法J.建筑 技術(shù),2001,32(8).3 杜榮軍腳手架設(shè)計(jì)與計(jì)算的一般方法J.建筑科技情報(bào)，1994,(3). 4徐崇寶，黃寶魁，等雙排扣件式鋼管腳手架工作性能的 理論