大跨度高支架系統(tǒng)模板施工方案審查和監(jiān)理實務(wù)

1、大跨度高支架系統(tǒng)模板施工方案審查和監(jiān)理實務(wù)南京中南工程咨詢有限公司 楊俊悌 吳衛(wèi)年摘要 ：本文結(jié)合工程實例對超高層高空大跨度、高支架系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，屋面的支模方案編制基本內(nèi)容、計算方法進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：大跨度、高支架、水平剪刀撐、整體排架、剛度與穩(wěn)定性近年來，全國范圍內(nèi)發(fā)生因模板高支架坍塌而導(dǎo)致重大惡性事故多起，因此對此方面的安全監(jiān)理工作應(yīng)特別引起施工現(xiàn)場人員的重視。根據(jù)建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理條例和建設(shè)部建質(zhì)2004213號文件危險性較大工程安全專項施工方案編制及專家論證審查辦法要求，模板工程施工前施工單位應(yīng)當(dāng)單獨編制安全專項施工方案，對水平砼構(gòu)件模板支撐系統(tǒng)高度超過8m或跨度超過18m，施工

2、總荷載大于10kN/m或集中荷載大于15kN/m的模板支撐系統(tǒng)必須由建筑施工企業(yè)組織不少于5人的專家組，對編制的安全專項施工方案進(jìn)行論證審查。一、 工程概況：由南京圖騰置業(yè)發(fā)展有限公司開發(fā)的大觀天地MALL項目位于南京市下關(guān)區(qū)建寧路300號，東鄰閱江樓、靜海寺，西面熱河路，北抵鄭和路，為閱江樓旅游觀光風(fēng)景區(qū)的一個重要組成部分。中庭大圓井字梁，截面500x2000，跨度27m，支模架高度17m；影劇院屋面梁截面550x2100，板厚200，跨度17m，支模架高度11m。二、 高支架搭設(shè)方案：結(jié)合本工程的結(jié)構(gòu)形式和施工特點（26-35軸線屋頂構(gòu)架模板支撐體系屬于大跨度高支模，其搭設(shè)方案：1. 整體

3、鋼管排架采用48x3.0鋼管，豎向立桿間距不大于800x800，水平連桿雙向在離樓面上150設(shè)掃地桿，以上水平連桿1500每步設(shè)置，大圓弧處井字量掃地桿150設(shè)置，以上每步1450到-0.1頂緊再按每步1450到5.7頂緊再每步1200到梁底。小影劇院550x2100的每步1250到15.7處頂緊每步1250到梁底。支撐架與整體排架連接要連接牢固。2. 框架梁小影劇院550x2100實行梁寬方向豎向立桿間距500+300+500即兩側(cè)從樓面到樓板底及梁頂面，中間加二根立桿從樓面到梁底，順梁方向立桿間距統(tǒng)一按800設(shè)置，如果梁底中間加一根立桿從樓面到梁底，順梁方向立桿間距按400設(shè)置，梁處水平桿

4、按每步1250搭設(shè)在中間砼梁頂緊支撐架與整體排架連接處要連接牢固。3. 所有框架梁底木楞均按順梁方向設(shè)置，剪刀撐按大梁底下按順梁方向設(shè)置形成8.7mx8.7m柱間網(wǎng)支撐體系，采用搭接長度不少于1m搭接處不少于3個搭接扣件。4. 圓弧處井字梁弧形處梁在-0.1m，5.7m5.9m處，影劇院梁在15.7m處的水平連桿均要與周圍梁砼頂緊固定。所有凈空高于4m中間設(shè)水平剪刀撐，采用搭接長度1m，搭接處不少于3個搭接扣件，確保排架的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性。高支架腳手架搭設(shè)要求：1) 40x30鋼管為主要受力桿件，通過扣件連接的鋼管滿堂腳手架支撐體系。2) 底板、梁底縱距不大于800，橫距500+300+50

5、0，步高不大于1500。3) 豎向剪刀撐、水平剪刀撐4560。4) 高支架四周于26、29、F、K、M、30軸與結(jié)構(gòu)柱可靠相連。三、 監(jiān)理項目部要求施工單位：1. 編制屋面高空大跨度高支架設(shè)計和施工專項方案1) 施工方案應(yīng)有計算書，包括荷載計算、模板及其支撐系統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的驗算。2) 屋面梁跨度達(dá)，曾高達(dá)17m，施工方案應(yīng)有水平桿步距和剪刀撐設(shè)置等構(gòu)造措施的詳細(xì)說明。3) 方案應(yīng)有支撐平面布置圖，模板及其支撐的立面圖和 剖面圖，節(jié)點大樣施工圖。4) 方案應(yīng)對砼澆筑方法程序提出要求。5) 方案應(yīng)有支撐系統(tǒng)安裝驗收程序提出要求。2. 由于是大跨度高支架大荷載，我們提出一定要經(jīng)過專家組論證

6、審查，專家論證審查意見應(yīng)說明方案是否可行，建議加強(qiáng)、完善之處，實施過程中需要注意的事項等，提出書面論證審查報告，以東南大學(xué)郭正興教授為首的專家組提了7點意見：1) 該工程有500x2000大梁，支模高度17m，為井字梁，無樓板；另有550x2100梁支模高度9m，采用扣件式鋼管排架搭設(shè)，基本尺寸為步高小于1.5m，梁下加密兩根立桿，形成500+300+500沿軸線500，方案總體可行，可以實施。2) 有高支模區(qū)的立桿布置平面圖，應(yīng)補(bǔ)充完整的細(xì)部尺寸，在平面圖上應(yīng)注明具體尺寸，并應(yīng)注明豎向剪刀撐的具體部位，水平剪刀撐網(wǎng)格尺寸等。3) 應(yīng)補(bǔ)充高大支模架的剖面圖，標(biāo)明具體尺寸，以及與周邊砼框架拉結(jié)關(guān)

7、系，梁的兩側(cè)澆筑平臺做法等。4) 應(yīng)補(bǔ)充500x2000大梁的具體支模詳圖，特別是梁下構(gòu)造詳圖，應(yīng)保證梁下立桿對接，不能搭接，接頭應(yīng)錯開。5) 支架完成后，應(yīng)重點檢查：梁下立桿頂層的縱橫向水平桿與立桿扣件的擰緊力矩，應(yīng)為4065Nm，頂部高小于1200mm。6) 水平層剪刀撐應(yīng)在確保樓層處設(shè)置，并應(yīng)拉結(jié)牢固。7) 施工時控制人員荷載。搭設(shè)完成后，組織各方面檢查驗收，施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字后報監(jiān)理進(jìn)行審查。3. 監(jiān)理組織相關(guān)專業(yè)監(jiān)理工程師進(jìn)行審查，對方案中相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行驗算，認(rèn)為該方案可以保證安全，總監(jiān)簽字后同意交施工單位施工。我們對原方案中涉及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，還根據(jù)建筑施工扣件式

8、鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ130-2001）、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2002）、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）等規(guī)范要求，運(yùn)用專門的腳手架計算軟件進(jìn)行驗算，由于篇幅所限，這里我們僅列出影劇院梁模板高支撐架計算書：梁模板高支架構(gòu)造見圖（3）梁模板高支架立面簡圖四、參數(shù)信息：1) 高支撐架參數(shù) 立柱梁跨度方向間距L（m）：0.60 ； 立桿上端伸出至模板支撐點長度a（m）：0.10高支撐步距（m）：1.50；高支撐架搭設(shè)高度（m）： 11.0；梁兩側(cè)立柱間距（m）：0.60梁底增加2根承重立桿。2) 荷載參數(shù)模板自重（KN/）：0.35； 梁截面寬度B（m）：0.5

9、50鋼筋自重（KN/m3）：1.50； 梁截面高度D（m）：2.10施工均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN/）：2.00；振搗砼荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.003) 木方參數(shù)木材彈性模量E(N/mm2)：10000.0； 木材抗彎強(qiáng)度設(shè)計值fm(N/mm2)：17.0；木材抗剪強(qiáng)度設(shè)計值fv(N/mm2)：1.7； 面板類型：膠合面板；面板彈性模量E(N/mm2)：9500.0； 面板抗彎強(qiáng)度設(shè)計值fm(N/mm2)：13.0；4) 其他采用的鋼管類型（）：40x30，扣件式連接方式，雙扣件，扣件抗滑承載力系數(shù)0.80。、梁底支撐的計算本工程梁底支撐采用方木。強(qiáng)度及抗剪驗算要考慮模板結(jié)構(gòu)自重荷載、新澆混凝土自重荷載、鋼筋

10、自重荷載和振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載；撓度驗算只考慮模板結(jié)構(gòu)自重、新澆混凝土自重、鋼筋自重荷載。1.荷載的計算：(1)鋼筋混凝土梁自重(kN/m)：q1 = (24+1.5)2.10.183=9.818 kN/m；(2)模板的自重線荷載(kN/m)：q2 = 0.350.183(22.1+0.55)/ 0.55=0.554 kN/m；(3)活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載(kN/m)：經(jīng)計算得到，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 P1= (2.5+2)0.183=0.825 kN/m；2.方木的支撐力驗算靜荷載設(shè)計值 q = 1.29.818+1.20.554=12.446 kN/m；活荷載設(shè)計值 P

11、= 1.40.825=1.155 kN/m； 方木計算簡圖方木按照三跨連續(xù)梁計算。 本算例中，方木的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為: W=51010/6 = 83.33 cm3； I=5101010/12 = 416.67 cm4；方木強(qiáng)度驗算:最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的設(shè)計值最不利分配的彎矩和，計算公式如下:線荷載設(shè)計值 q = 12.446+1.155=13.601 kN/m；最大彎距 M =0.1ql2= 0.113.6010.60.6= 0.49 kN.m；最大應(yīng)力 = M / W = 0.49106/83333.3 = 5.876 N/mm2；抗彎強(qiáng)度設(shè)計值 f=13 N/mm

12、2；方木的最大應(yīng)力計算值 5.876 N/mm2 小于 方木抗彎強(qiáng)度設(shè)計值 13 N/mm2,滿足要求!方木抗剪驗算：最大剪力的計算公式如下: 截面抗剪強(qiáng)度必須滿足: 其中最大剪力: V = 0.613.6010.6 = 4.896 kN； 方木受剪應(yīng)力計算值 = 34896.36/(250100) = 1.469 N/mm2；方木抗剪強(qiáng)度設(shè)計值 = 1.7 N/mm2；方木的受剪應(yīng)力計算值 1.469 N/mm2 小于 方木抗剪強(qiáng)度設(shè)計值 1.7 N/mm2,滿足要求!方木撓度驗算:最大撓度考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下: q = 9.818 + 0.554 =

13、 10.372 kN/m；方木最大撓度計算值 = 0.67710.3726004 /(10010000416.667104)=0.218mm；方木的最大允許撓度 =0.6001000/250=2.400 mm；方木的最大撓度計算值 = 0.218 mm 小于 方木的最大允許撓度 =2.4 mm，滿足要求！3.支撐鋼管的強(qiáng)度驗算支撐鋼管按照簡支梁的計算如下荷載計算公式如下：(1)鋼筋混凝土梁自重(kN/m2)：q1 = (24.000+1.500)2.100= 53.550 kN/m2；(2)模板的自重(kN/m2)：q2 = 0.350 kN/m2；(3)活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振倒混凝土?xí)r產(chǎn)

14、生的荷載(kN/m2)：q3= (2.500+2.000)=4.500 kN/m2；q = 1.2(53.550 + 0.350 )+ 1.44.500 = 70.980 kN/m2；梁底支撐根數(shù)為 n，立桿梁跨度方向間距為a， 梁寬為b，梁高為h,梁底支撐傳遞給鋼管的集中力為P，梁側(cè)模板傳給鋼管的集中力為N 。當(dāng)n=2時： 當(dāng)n2時： 計算簡圖(kN) 支撐鋼管變形圖(mm) 支撐鋼管彎矩圖(kN.m)經(jīng)過連續(xù)梁的計算得到：支座反力 RA = RB=3.792 kN，中間支座最大反力Rmax=8.467；最大彎矩 Mmax=0.095 kN.m；最大撓度計算值 Vmax=0.011 mm；支

15、撐鋼管的最大應(yīng)力 =0.095106/4490=21.115 N/mm2；支撐鋼管的抗壓設(shè)計強(qiáng)度 f=205.0 N/mm2；支撐鋼管的最大應(yīng)力計算值 21.115 N/mm2 小于 支撐鋼管的抗壓設(shè)計強(qiáng)度 205.0 N/mm2,滿足要求!、梁底縱向鋼管計算縱向鋼管只起構(gòu)造作用，通過扣件連接到立桿。、扣件抗滑移的計算:按照建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范培訓(xùn)講座劉群主編，P96頁，雙扣件承載力設(shè)計值取16.00kN，按照扣件抗滑承載力系數(shù)0.80，該工程實際的旋轉(zhuǎn)雙扣件承載力取值為12.80kN ?？v向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力按照下式計算(規(guī)范): R Rc其中 Rc

16、- 扣件抗滑承載力設(shè)計值,取12.80 kN； R - 縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計值；計算中R取最大支座反力，根據(jù)前面計算結(jié)果得到 R=8.467 kN；R 12.80 kN,所以雙扣件抗滑承載力的設(shè)計計算滿足要求! 、立桿的穩(wěn)定性計算:立桿的穩(wěn)定性計算公式 梁底受力最大的支撐立桿穩(wěn)定性驗算:其中 N - 立桿的軸心壓力設(shè)計值，它包括： 梁底支撐最大支座反力： N1 =8.467 kN ； 腳手架鋼管的自重： N2 = 1.20.129(11-2.1)=1.704 kN； N =8.467+1.704=9.845 kN； - 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)，由長細(xì)比 lo/i 查表得到；

17、 i - 計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑 (cm)：i = 1.59； A - 立桿凈截面面積 (cm2)： A = 4.24； W - 立桿凈截面抵抗矩(cm3)：W = 4.49； - 鋼管立桿軸心受壓應(yīng)力計算值 ( N/mm2)； f - 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計值：f =205 N/mm2； lo - 計算長度 (m)；如果完全參照扣件式規(guī)范不考慮高支撐架，按下式計算 lo = k1uh (1) k1 - 計算長度附加系數(shù)，取值為：1.167 ； u - 計算長度系數(shù)，參照扣件式規(guī)范表，u =1.7；上式的計算結(jié)果：立桿計算長度 Lo = k1uh = 1.1671.71.5 = 2.976 m；

18、Lo/i = 2975.85 / 15.9 = 187 ；由長細(xì)比 lo/i 的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)= 0.205 ；鋼管立桿受壓應(yīng)力計算值 ；=9845.45/(0.205424) = 113.27 N/mm2；鋼管立桿穩(wěn)定性計算 = 113.27 N/mm2 小于 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度的設(shè)計值 f = 205 N/mm2，滿足要求！如果考慮到高支撐架的安全因素，適宜由下式計算lo = k1k2(h+2a) (2)k1 - 計算長度附加系數(shù)按照表1取值1.167；k2 - 計算長度附加系數(shù)，h+2a = 1.7 按照表2取值1.024 ；上式的計算結(jié)果：立桿計算長度 Lo = k1

19、k2(h+2a) = 1.1671.024(1.5+0.12) = 2.032 m；Lo/i = 2031.514 / 15.9 = 128 ；由長細(xì)比 lo/i 的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)= 0.406 ；鋼管立桿受壓應(yīng)力計算值 ；=9845.45/(0.406424) = 57.193 N/mm2；鋼管立桿穩(wěn)定性計算 = 57.193 N/mm2 小于 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度的設(shè)計值 f = 205 N/mm2，滿足要求！模板承重架應(yīng)盡量利用剪力墻或柱作為連接連墻件，否則存在安全隱患。 以上表參照 杜榮軍：扣件式鋼管模板高支撐架設(shè)計和使用安全五、鋼管、扣件的質(zhì)量控制1. 事前要求施工單

20、位采用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)直螺紋電焊鋼管（GB/T3092）中規(guī)定的3號普通鋼管，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB/T700）中Q235-A級鋼的規(guī)定。2. 對于扣件質(zhì)量，我們要求采鍛鑄鐵制作的扣件，其材質(zhì)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)鋼管腳手架經(jīng)濟(jì)界斤斤計較扣件（GB15831）的規(guī)定。扣件使用前應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查。出現(xiàn)滑絲的細(xì)栓必須更換，扣件應(yīng)做防銹處理。3. 鋼管、扣件必須具有產(chǎn)品質(zhì)量合格證正慢慢，生產(chǎn)許可證、簽訂購租用合同要明確產(chǎn)品質(zhì)量責(zé)任。4. 對上述要求落實情況進(jìn)行檢查，各種質(zhì)量合格證明文件齊全。對扣件螺栓擰緊力矩用擔(dān)力板進(jìn)行復(fù)查，擰緊力矩均在40 Nm 65Nm之間，扣件的承載力得到保證。六、搭設(shè)

21、質(zhì)量控制搭設(shè)質(zhì)量不合格往往是造成模板高支架坍塌而發(fā)生安全事故的主要原因之一 ，主要表現(xiàn)為未按方案要求進(jìn)行搭設(shè)，如立桿間距偏大，不設(shè)掃地桿和水平桿或水平桿和掃地桿只單向設(shè)置。立桿上部搭接不符合要求，垂直和水平剪刀撐不到位、支撐架不是由專業(yè)架子工搭設(shè)。重點開展以下安全工作 ：1. 要求施工單位項目部明確方案編寫人為高支撐架施工負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)全過程的管理工作，在高支撐搭設(shè)拆除和砼澆筑前，技術(shù)人員須向作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底。2. 對搭設(shè)操作人員的資質(zhì)進(jìn)行審查，從事高支撐架搭設(shè)，拆除人員必須持證上崗。3. 督促搭設(shè)操作人員嚴(yán)格按批準(zhǔn)方案內(nèi)容和專家組論證審查意見進(jìn)行。方案未經(jīng)原審批部門同意，任何人不得修改變更。4. 增加搭設(shè)過程進(jìn)行巡視的次數(shù)，加強(qiáng)檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時要求整改。搭設(shè)過程中存在的突出問題：1) 底座安裝不符合規(guī)定，規(guī)范要求墊板宜采用長度不少2跨，厚度不少于50mm的木墊板。2) 立桿接頭未錯開，沒有滿足同步內(nèi)隔一根立桿的接頭在高度方向錯開不少于500mm的規(guī)定造成架體強(qiáng)度不夠。3) 水平桿不按規(guī)定設(shè)置：方案規(guī)定“立桿之間必須