大梁模板支撐系統(tǒng)的簡便計(jì)算與選用

張思達(dá)

摘要：通過工程實(shí)例介紹大型現(xiàn)澆混凝土梁板腳手架計(jì)算、實(shí)施措施、搭設(shè)要求及注意事項(xiàng)，供類似工程施工時(shí)借鑒。

關(guān)鍵詞：腳手架；模板支撐；扣件式；計(jì)算

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）32-0205-02

目前，建筑業(yè)所用梁模板支撐類型較多，主要有：木腳手架支撐、門式鋼管腳手架支撐、扣件式鋼管腳手架支撐。由于扣件式鋼管腳手架所用材料比較簡單，技術(shù)要求并不復(fù)雜，可根據(jù)建筑形體的要求靈活搭設(shè)，因此，市場存有量也較大，使用量占市場的70%以上。筆者依據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ30-2001，對重荷載下扣件式鋼管腳手架支撐應(yīng)注意的問題進(jìn)行討論，請工程界同仁指正。

一、鋼管扣件式模板支撐

近年來，隨著建筑物向超大型化發(fā)展，超高腳手架支撐超重的大型現(xiàn)澆混凝土梁板，由于計(jì)算不當(dāng)或支撐扣件滑移或地基承載力考慮不周、措施不利，使正在澆筑的混凝土梁板支撐變形，導(dǎo)致跨塌，造成重大人員傷亡的事故屢屢發(fā)生。他們的共性，就是由于支撐了較大的荷載，新澆筑混凝土沒有硬化，由于支撐系統(tǒng)變形，混凝土成液體狀流動(dòng)，造成了局部質(zhì)量增加，支撐系統(tǒng)失穩(wěn)，形成了支撐系統(tǒng)整體跨塌。所以，必須進(jìn)行支撐系統(tǒng)的計(jì)算，特別是對大型現(xiàn)澆混凝土梁板的支撐系統(tǒng)要進(jìn)行精確計(jì)算；而且在澆筑混凝土前，必須對支撐系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)檢查。

（一）有關(guān)支撐的計(jì)算

對于混凝土厚板類施工的支模，作用在模板支架上的荷載可簡化為每平方米荷載；對于混凝土梁類支模荷載，可簡化為每延米的線荷載，梁模板下的木方應(yīng)平行梁方向，木方下設(shè)置與梁垂直的水平鋼管，立桿支撐水平鋼管，支撐鋼管立桿的間距可由計(jì)算得出。

（二）荷載的選取

模板支架上的荷載應(yīng)考慮混凝土自重、鋼筋及模板等恒載以及附加荷載、施工活荷載、震動(dòng)棒產(chǎn)生的荷載、泵送混凝土的沖擊荷載、混凝土局部堆積荷載等。設(shè)計(jì)荷載按恒載×1.2+活荷載×1.4（暫不考慮風(fēng)荷載）。

（三）地基承載力計(jì)算

要進(jìn)行立桿地基承載力計(jì)算。如果立桿支撐在回填土上，必須采取措施。

二、工程實(shí)例

（一）立桿的計(jì)算與選用

某現(xiàn)澆混凝土柱梁板，其梁的截面尺寸為2100 mm×600 mm（高×寬），板厚120 mm，模板采用復(fù)合膠木板，滿堂鋼管扣件式腳手架做模板支撐，泵送混凝土，支撐高度10m。梁按每延米線荷載計(jì)算。

1.恒荷載：混凝土梁自重：2.1×0.6×25=31.5 kN/m；木模板自重：1.2 kN/m。

2.活荷載：施工荷載：3（ kN/㎡）×0.6=1.8 kN/m； 泵送混凝土沖擊荷載：5 kN/m；混凝土局部堆載（200 mm厚）：0.2×0.6×25=3 kN/m；混凝土震搗棒產(chǎn)生的震動(dòng)荷載：0.6×4=2.4 kN/m。

3.每延米荷載計(jì)算。

N=1.2ΣNGK+1.4ΣNQK，

N=1.2×（31.5+1.2）+1.4×（1.8+5+3+2.4）=56.32 kN/m。

4.采用雙扣件支撐梁底荷載。每組雙扣件最多可承擔(dān)12kN，因采用雙扣件其承載力低于立桿所受壓力，故根據(jù)荷載可直接計(jì)算出每延米所用支撐立桿的數(shù)量，56.32÷12=4.7（需要5個(gè)雙扣件的立桿支撐）。

5.采用直頂式用可調(diào)絲桿托撐做頂部支撐。立桿軸心受壓狀態(tài)每延米所需支撐數(shù)量：已知鋼管48×3.5，A=489 mm2，f=205 N。

由公式λ=L0÷i=μh/i=1.3×1600/15.8=131.8（暫取支撐步距為1.6 m）。查表得穩(wěn)定性系數(shù)：φ=0.38，

由公式0.9 N/（Φ×A）≤fX，得出：X≥0.9 N/（Φ×A×f）；X≥0.9×56.32×1/（0.38×489×205）=1.48，取X=2，采用直頂式用可調(diào)絲桿托撐做頂部支撐，梁底每延米需要2根立桿支撐。

（二）實(shí)施措施

大梁及其支撐系統(tǒng)采用雙扣件支頂，梁下立桿頂撐數(shù)量為：垂直于梁方向每排2根立桿支撐，平行于梁方向的立桿排距@≤400 mm，步距1600mm。大梁及其支撐系統(tǒng)采用可調(diào)絲杠托撐支頂；

采用直頂式用可調(diào)絲桿托撐做頂部支撐，梁下立桿頂撐設(shè)置為：垂直于梁方向每排1根立桿，平行于梁方向的立桿排距@≤500 mm，步距1600mm。為抵抗混凝土流動(dòng)與泵送混凝土?xí)r產(chǎn)生的力，每跨應(yīng)加設(shè)雙向剪刀撐。為加強(qiáng)支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性，掃地桿必不可少。

（三）需要注意的問題

1.當(dāng)直角扣件的擰緊力矩達(dá)40—65 N.m時(shí)，試驗(yàn)表明：單扣件在12 kN的荷載下會(huì)向下滑動(dòng)，其抗滑移承載力設(shè)計(jì)值可取8.5kN；雙扣件在20 kN荷載下會(huì)滑動(dòng)，其抗滑承載力可取12 kN。對比可知，扣件的承載力小于偏心受壓狀態(tài)下的穩(wěn)定承載力，尤其是當(dāng)扣件螺栓的擰緊力矩沒有確切保證時(shí)，更是如此。經(jīng)抽查，扣件式鋼管排架支模的扣件螺栓的擰緊狀況，首次檢查有45%的扣件螺栓擰緊力不足40N.m。該支模方式的承載力主要由頂部水平鋼管與立桿的扣件抗滑力決定。

2.支架立桿用對接扣件作鋼管接長的承載力，當(dāng)支模高度與單根鋼管長度不相符時(shí)，木工通常用2只旋轉(zhuǎn)扣件搭接鋼管接長。若頂部立桿用單直角扣件扣接在下一步水平鋼管上作高度調(diào)整時(shí)，此時(shí)該頂部立桿的承載力決定于單扣件的抗滑移力，以小于8 kN考慮為宜。

3.目前，大量的次品扣件與鋼管充斥市場，尤其是扣件螺栓，達(dá)不到40 N.m就已經(jīng)滑絲。鋼管的壁厚2—3.5 mm不等，計(jì)算時(shí)必須予以考慮。

4.鋼管立桿頂端安裝可調(diào)絲杠托座傳力支模，在鋼管頂端插入可調(diào)絲杠托座，它可使立桿成為典型的軸心受壓構(gòu)件，承載力大，且可調(diào)整高度。用于超大型梁的支撐，效果較好，且節(jié)約架材。但須注意，對超過一桿高（6 m）的高度時(shí)，必須使用對接扣件，如中間采用扣件搭接或?qū)⒃摿U與支撐系統(tǒng)橫向水平桿以直角扣件連接，將失去它的作用。該種方法在高架橋梁施工中常用到，目前建筑物用這種方法作頂撐的也逐漸增多。

5.要注意掃地桿和梁下橫向水平桿的設(shè)置對立桿承載力的影響。設(shè)置縱橫向掃地桿，可使腳手架的承載力提高5.24%。在立桿與縱向水平的相交處間隔設(shè)置橫向水平桿和不設(shè)掃地桿的，使立桿的極限承載能力降低11.1%。由此可見，大梁下的支架的每步橫向水平鋼管和底部的掃地桿都是必須設(shè)置的。

6.設(shè)置必要的剪刀撐有利于鋼管排架的整體穩(wěn)定性，特別是對超大構(gòu)件重荷載支模，合理設(shè)置剪刀撐，能防止在混凝土泵送管震動(dòng)下的支架整體失穩(wěn)，以及防止由于新澆混凝土的流動(dòng)性對模板系統(tǒng)產(chǎn)生的橫向力。試驗(yàn)對比表明，合理設(shè)置剪刀撐的其支撐體系能夠提高立桿的極限承載力約17%。

7.超高滿堂排架支模時(shí)，在梁中區(qū)域加設(shè)臨時(shí)支柱（如大于108 mm的鋼管或槽鋼對焊支柱）是一種防止突發(fā)性的整體坍塌事故的有效方法。

三、搭設(shè)要求

1.要制訂腳手架支撐設(shè)計(jì)方案，堅(jiān)持先有方案，再搭設(shè)腳手架支撐，對超高超重的支撐系統(tǒng)不能憑經(jīng)驗(yàn)或按一般構(gòu)造做法搭設(shè)腳手架。

2.嚴(yán)格按腳手架支撐設(shè)計(jì)方案要求的尺寸搭設(shè)，立桿和水平桿的接頭均應(yīng)錯(cuò)開一定間距。堅(jiān)決杜絕偷工現(xiàn)象（對較大面積的滿堂腳手架，施工時(shí)常常減少水平橫桿的數(shù)量）。

3.立桿的垂直偏差和橫桿的水平偏差不大于規(guī)范的規(guī)定。確保每個(gè)扣件的擰緊力矩都能控制在40—65 N.m的范圍內(nèi)。剪刀撐應(yīng)盡量與立桿連接，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造符合規(guī)范的規(guī)定。地基支座的設(shè)置和承載力應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

4.腳手架支撐搭設(shè)完成后，混凝土澆筑前應(yīng)對支撐系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，（包括對扣件螺栓擰緊力的檢查）對薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)及時(shí)采取加固措施。施工中嚴(yán)格控制實(shí)際施工荷載不超過設(shè)計(jì)計(jì)算荷載；在荷載計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮出現(xiàn)的最大荷載，并提出控制要求，在施工中設(shè)專人隨施工荷載進(jìn)行監(jiān)控。澆筑混凝土開始后，派專人監(jiān)視、檢查腳手架支撐情況，發(fā)現(xiàn)有下沉、松動(dòng)移位和變形、跑模等情況時(shí)，及時(shí)予以解決，確保安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ30-2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[2]王珮云，肖緒文，等.建筑施工手冊（第五版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.