高大模板支撐系統(tǒng)的設(shè)計與施工技術(shù)分析

李樹鵬

摘要：現(xiàn)如今，建筑行業(yè)的快速發(fā)展，公共建筑、高架橋等大型建筑數(shù)量的劇增，使得高大模板支撐體系在建筑領(lǐng)域顯得尤其重要。為保障施工過程中的人身、財產(chǎn)安全以及建筑物的使用性能，必須確保支撐體系的安全性。高大模板支撐系統(tǒng)的設(shè)計、施工必須嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定，減少坍塌事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：高大模板支撐系統(tǒng)；設(shè)計；施工

一、前言

當(dāng)今我國建筑業(yè)迅速發(fā)展，尤其是大型建筑數(shù)量急劇增加，高大模板支撐體系也顯得越發(fā)重要。目前高大模板支撐體系的主要形式是扣件式鋼管腳手架，由于這類體系的跨度大、荷載重，國內(nèi)高大模板支撐體系的理論、施工技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定還不能完全適應(yīng)科學(xué)規(guī)范，因此坍塌事故頻頻發(fā)生，嚴(yán)重影響了人身、財產(chǎn)安全。

2009年10月26日頒布的建質(zhì)[2009]254號《建設(shè)工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導(dǎo)則》中提到的高大模板支撐系統(tǒng)是指建設(shè)工程施工現(xiàn)場混凝土構(gòu)建模板支撐高度超過8m，或搭設(shè)跨度超過18m，或施工總荷載大于15kN/m2，或集中線荷載大于20kN/m的模板支撐系統(tǒng)。為預(yù)防坍塌事故，保證人身、財產(chǎn)安全，高大模板支撐系統(tǒng)的設(shè)計、施工必須嚴(yán)格遵守規(guī)定，確保施工安全。

二、高大模板支撐系統(tǒng)設(shè)計計算

目前國內(nèi)較常用的高大模板支撐體系的形式是扣件式腳手架，一般由立桿、水平桿、垂直剪刀撐、水平剪刀撐、扣件、水平加強層、底支座等構(gòu)成。

2.1設(shè)計計算內(nèi)容

對于危險性較大的工程，其支撐體系設(shè)計的計算，除了需要計算支撐立桿的穩(wěn)定性、扣件和連接件的承載力以及地基承載力之外，還必須進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析、抗傾覆計算以及支撐立桿彈性壓縮變形、接頭處的非彈性變形、由于溫度變化引起的線彈性變形的計算。穩(wěn)定承載力是保證高大模板支撐體系安全的關(guān)鍵，影響其穩(wěn)定的因素很多，包括斜桿支撐的布置、頂桿伸出長度、架體高度、立桿間距、水平桿步距、荷載大小等。

2.1.1腳手架荷載計算

荷載包括永久荷載和可變荷載兩種，永久荷載是指鋼管腳手架系統(tǒng)自身的荷載，即立桿、水平桿、斜撐、扣件、頂托等自身的重量所產(chǎn)生的負(fù)荷?？勺兒奢d指施工人員、設(shè)備以及偏心荷載、誘發(fā)荷載產(chǎn)生的負(fù)荷。

根據(jù)《關(guān)于模板扣件鋼管支撐系統(tǒng)誘發(fā)荷載討論》規(guī)定，高大模板支架除偏心荷載外，還須考慮誘發(fā)荷載。當(dāng)高大模板支撐體系受到水平方向的作用時需要有另一個方向相反、大小相等的反力與之平衡，這組力組成一力偶；所謂誘發(fā)荷載就是整個支撐體系不轉(zhuǎn)動時，在支撐的各立桿中心應(yīng)存在豎向力與之平衡，豎向荷載即為誘發(fā)荷載，主要指支撐系統(tǒng)在瞬間作用下引發(fā)的，如風(fēng)載荷、振搗器的振動、混凝土輸送泵等對立桿承載能力的削弱。偏心荷載是指荷載的作用線偏離構(gòu)件的幾何中心，此時構(gòu)件既受壓又受彎矩，在施工過程中，模板支撐體系存在很多小偏心荷載，通過扣件連接水平鋼管和立桿時產(chǎn)生的偏心彎矩是不容忽視的，否則會導(dǎo)致立桿失穩(wěn)。

2.1.2腳手架立桿和水平桿間距計算

腳手架設(shè)計計算涉及以下內(nèi)容：（1）混凝土樓板模板下大橫向水平桿驗算，按二跨連續(xù)梁計算；（2）混凝土樓板模板支架立桿計算；（3）混凝土梁模板支架，確定立桿間距、水平桿步距以及板、梁下水平大橫桿的間距和數(shù)量，控制立桿間距在1.2m之內(nèi)，水平桿步距在1.5m之內(nèi)。

2.1.3腳手架整體設(shè)計

由于腳手架節(jié)點為鉸接，任何一個節(jié)點的失效都會致使桿件的失穩(wěn)，導(dǎo)致整個體系的坍塌。腳手架抗側(cè)力不足也會降低整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。腳手架的穩(wěn)定性關(guān)鍵在于鋼管支撐系統(tǒng)和桿件局部的穩(wěn)定，因此在設(shè)計模板支撐系統(tǒng)時要加強剪刀撐的布置，提高系統(tǒng)的抗變形能力。

2.2構(gòu)造要求

必須采用鋼管腳手架支撐梁模板；按照平面構(gòu)件和模板工程支撐系統(tǒng)的全部荷載及支撐系統(tǒng)每層縱橫方向水平桿之間的高度確定立桿的間距；縱橫向水平桿間的距離最大不應(yīng)大于1.8m；根據(jù)支撐高度和豎向荷載確定設(shè)置水平加強層；當(dāng)支撐面積或高度大于等于支撐系統(tǒng)水平投影寬度的1.5倍時，還應(yīng)設(shè)置剪刀撐。

三、高大模板支撐系統(tǒng)施工

高大模板工程危險性較大，對其要求要從安全談起。高大模板支撐系統(tǒng)在施工之前應(yīng)根據(jù)荷載、支撐高度，嚴(yán)格按照《建設(shè)工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導(dǎo)則》編制專項施工方案，專項方案的編制工作其基本要求是保證安全，專項方案管理的核心要求是嚴(yán)格控制設(shè)計安全。專項方案先經(jīng)過施工單位專業(yè)技術(shù)人員的審查，審查通過后由技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字，然后組織專家進(jìn)行論證對施工方案進(jìn)行修改完善，最后再次由施工單位負(fù)責(zé)人審核簽字、項目總監(jiān)理工程師與建設(shè)單位項目負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)簽字后才能正式進(jìn)入施工。

高大模板施工順序依次如下：放出軸線、梁位置線；安裝腳手架；在腳手架橫桿上架設(shè)梁底縱橫木枋；安裝梁底模板、側(cè)模板；在腳手架橫桿上架設(shè)板底木枋；安裝樓板模板；鋪設(shè)鋼筋、綁扎；梁、板混凝土澆筑；待混凝土達(dá)到強度等級；拆除腳手架頂托；拆除模板；清除模板；拆水平拉桿、剪刀撐、支架撐。

3.1保證排架的整體穩(wěn)定性

排架的整體穩(wěn)定性是高大模板支撐系統(tǒng)的首要關(guān)鍵因素。排架的搭設(shè)要嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行，立桿間距、水平拉桿間距要控制好；縱橫兩方向均拉設(shè)水平拉桿；搭設(shè)豎向剪刀撐時要在兩個方向都設(shè)掃地桿；加強節(jié)點嵌固能力。

搭設(shè)腳手架前，清除、平整場地，腳手架基礎(chǔ)必須進(jìn)行硬化處理，滿足承載力要求，并保證排水暢通。水平桿搭設(shè)好后不得隨意更改，縱橫向水平桿接長采用對接扣件連接，必須設(shè)縱橫向掃地桿。模板支架四周與中間支架立桿每隔四排應(yīng)設(shè)縱向剪刀撐，由底至頂連接設(shè)置，剪刀撐間距不要超過4.5m，剪刀撐桿與立桿形成夾角保持在45°~60°之間。底支座一般用于立桿底面與支撐面之間的連接，與立桿共同承力并適當(dāng)增大承力面積，便于支撐高度的調(diào)節(jié)。

3.2減小梁的跨中繞度

在梁的截面尺寸、模板材料、跨度及荷載確定的條件下，起拱是減小繞度的最有效途徑，在一定意義上改變了支撐條件，使一部分豎向荷載轉(zhuǎn)化為支座的水平力，并在梁的橫截面間形成軸向壓力。

3.3模板安裝

按照施工方案確定模板支撐間距、擱楞間距。根據(jù)梁板結(jié)構(gòu)跨度的大小選擇起拱值，一般當(dāng)跨度大于等于4m時，按1/1000~3/1000起拱。

3.4混凝土澆筑

高大模板支撐系統(tǒng)在澆筑混凝土?xí)r要嚴(yán)格控制澆筑厚度，禁止過高堆載。施工人員及設(shè)備不能過于集中。框架梁混凝土的振搗時間要合適。

3.5模板拆除

拆除高大模板支撐系統(tǒng)時要先從跨中開始，再向兩端拆除；大梁拆除之前要確保樓層面混凝土強度達(dá)到100%；每層樓板模板拆除前要先進(jìn)行試驗檢驗，檢驗通過監(jiān)理公司批準(zhǔn)后才能拆除；拆除模板時，先松腳手架頂托，再撬動模板，然后拆除水平拉桿、剪刀撐和立桿。

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