建筑工程模板支撐系統(tǒng)計(jì)算的探討

文/佟延飛 遼寧廣安建設(shè)有限公司　遼寧撫順　113006

程士東 遼寧北方建設(shè)集團(tuán)　遼寧沈陽(yáng)　110101

建筑工程模板支撐系統(tǒng)計(jì)算的探討

文/佟延飛 遼寧廣安建設(shè)有限公司遼寧撫順113006

程士東 遼寧北方建設(shè)集團(tuán)遼寧沈陽(yáng)110101

模板支撐是建筑工程重大傷亡事故的多發(fā)領(lǐng)域，大層高、大跨度的樓蓋模板支撐由于作業(yè)面大、施工人員多，如果模板支撐系統(tǒng)發(fā)生破壞時(shí)，往往造成較大的傷亡事故。本文將探討建筑工程模板支撐系統(tǒng)的計(jì)算問(wèn)題。

建筑工程；模板支撐系統(tǒng)；穩(wěn)定性；計(jì)算

1、模板支撐系統(tǒng)的重要性

建筑工程中梁板等水平構(gòu)件的模板由面板、次梁、主梁及支撐系統(tǒng)組成，柱及剪力墻等豎向構(gòu)件的模板由面板、次梁、主梁及對(duì)拉螺栓組成，其中對(duì)拉螺栓與支撐系統(tǒng)的作用基本一致，都是為主梁提供支撐，但重要性卻不一樣，如果對(duì)拉螺栓產(chǎn)生破壞只能造成工程質(zhì)量事故，但支撐系統(tǒng)破壞不僅造成工程質(zhì)量事故還將造成嚴(yán)重的人身傷亡的安全事故，

根據(jù)建設(shè)部建質(zhì)[2009]87號(hào)關(guān)于印發(fā)《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》的通知，搭設(shè)高度5m及以上；搭設(shè)跨度10m及以上；施工總荷載10kN/m2及以上；集中線荷載15kN/m及以上的模板支撐體系，屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，應(yīng)編制專項(xiàng)方案并由施工單位技術(shù)部門組織本單位施工技術(shù)、安全、質(zhì)量等部門的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行審核。經(jīng)審核合格的，由施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字。實(shí)行施工總承包的，專項(xiàng)方案應(yīng)當(dāng)由總承包單位技術(shù)負(fù)責(zé)人及相關(guān)專業(yè)承包單位技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字后報(bào)監(jiān)理單位，由項(xiàng)目總監(jiān)理工程師審核簽字。對(duì)于搭設(shè)高度8m及以上；搭設(shè)跨度18m及以上，施工總荷載15kN/m2及以上；集中線荷載20kN/m及以上的模板支撐體系屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，專項(xiàng)方案應(yīng)當(dāng)由施工單位組織召開(kāi)專家論證會(huì)。實(shí)行施工總承包的，由施工總承包單位組織召開(kāi)專家論證會(huì)。

現(xiàn)在許多施工企業(yè)的項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人沒(méi)有從根本上重視模板支撐系統(tǒng)的重要性，專項(xiàng)方案流于形式，沒(méi)有結(jié)合工程的具體情況和特殊性進(jìn)行編制，完全照搬照抄，很多監(jiān)理人員不具備專業(yè)技術(shù)水平，根本看不懂專項(xiàng)方案，對(duì)計(jì)算過(guò)程和結(jié)果不了解。

2、模板支撐系統(tǒng)的計(jì)算

2.1 荷載取值

《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50666-2011）已于2012年8月1日實(shí)施，但現(xiàn)在大部分模板計(jì)算在荷載取值上仍然按《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ162-2008）采用，雖然兩部規(guī)范都是現(xiàn)行規(guī)范，但荷載取值卻有很大差別，JGJ162-2008的4.1.2條第一款規(guī)定施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)計(jì)算模板和直接支承模板的小梁時(shí)，均布荷載可取2.5KN/ m2，再用集中荷載2.5KN進(jìn)行驗(yàn)算，比較兩者所得的彎矩值取其大值；當(dāng)計(jì)算直接支承小梁的主梁時(shí)，均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取1.5KN/m2；當(dāng)計(jì)算支架立桿時(shí)，均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取1.0KN/ m2。該條文是沿用《混凝土結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范》（50204-92）規(guī)范，由于施工過(guò)程中不均勻堆載等施工荷載的不確定性，造成施工人員計(jì)算荷載的不確定性更大，加之局部荷載作用下荷載的擴(kuò)散作用缺乏足夠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在支架立桿設(shè)計(jì)中存在荷載取值偏小的不安全因素，在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50666-2011）中規(guī)定施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按實(shí)際情況計(jì)算，且不應(yīng)小于2.5KN/m2。經(jīng)過(guò)傳遞測(cè)試試驗(yàn)，在局部荷載作用的區(qū)域內(nèi)的模板支架立桿承受了約90%的荷載，相鄰的立桿承擔(dān)相當(dāng)少的荷載，受荷區(qū)外的立桿幾乎不受影響，綜上，計(jì)算模板和直接支承模板的小梁、直接支承小梁的主梁和計(jì)算支架立桿時(shí)采用相同的荷載取值2.5KN/m2是比較合理的。另外按照實(shí)施的時(shí)間先后也應(yīng)當(dāng)以《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50666-2011）為準(zhǔn)，筆者建議荷載取值應(yīng)按該規(guī)范執(zhí)行。

2.2 模板支撐系統(tǒng)計(jì)算

模板計(jì)算要滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，其中模板面板及次梁的計(jì)算由剛度條件控制，即變形控制為主，完全可以不考慮強(qiáng)度及穩(wěn)定性問(wèn)題，主梁及對(duì)拉螺栓則是由強(qiáng)度控制，而支撐系統(tǒng)則完全是由穩(wěn)定性控制，這就是模板支撐系統(tǒng)計(jì)算的重點(diǎn)；

現(xiàn)我國(guó)的模板支撐系統(tǒng)大部分采用扣件鋼管支撐系統(tǒng)，下面針對(duì)量大面廣的扣件鋼管支撐系統(tǒng)的計(jì)算進(jìn)行詳細(xì)探討，計(jì)算采用的規(guī)范為《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）

現(xiàn)以不組合風(fēng)荷載為例，立桿穩(wěn)定性的計(jì)算公式：

立桿的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)按下式計(jì)算，取整體穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果最不利值：

h—步距，

a —立桿自頂層水平桿中心線至頂撐頂面的長(zhǎng)度；（應(yīng)不大于0.5m，當(dāng)0.2m＜a＜0.5m時(shí)，相應(yīng)的u1值按線性插入確定），

u1u2—考慮滿堂支撐架整體穩(wěn)定因素的單桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，

k—立桿計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)（注：當(dāng)驗(yàn)算立桿允許長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，取k=1），當(dāng)搭設(shè)高度H＜8m 時(shí)k=1.155； 8＜H＜10m時(shí)k=1.185；10 ＜H＜20m時(shí)k=1.217；20＜H＜30m時(shí)k=1.291，

結(jié)論：

由此可見(jiàn)，模板支撐系統(tǒng)計(jì)算的重點(diǎn)就是立桿的穩(wěn)定性，立桿的穩(wěn)定性與其所取的計(jì)算長(zhǎng)度關(guān)系極大，計(jì)算長(zhǎng)度與步距h、立桿自頂層水平桿中心線至頂撐頂面的長(zhǎng)度a及立桿計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)k密切相關(guān)，步距h越小越好，在模板高支撐體系中，立桿為多點(diǎn)支撐的連續(xù)壓桿，水平桿的功能是為立桿提供側(cè)向支撐，提高了支撐系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，同時(shí)立桿伸出頂層水平桿的長(zhǎng)度a越短越好，立桿計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)k值體現(xiàn)了支撐高度的變化引起附加系數(shù)的變化，充分考慮高支撐架的不利因素。

[1]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50666-2011）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50204-92）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992.

[3]《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》建質(zhì)[2009]87號(hào).

[4]《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[5]《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ162-2008）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.