摘要：在高大空間結構的施上中，一直缺乏系統的高支撐腳乎架體系的設計計算規范，盡管在一此地方性的文件中提出了高支撐的相關要求，本文主要通過某辦公樓工程實例，并參照相應的規范，著重介紹了扣件式鋼管腳手架在高、重、大跨度梁板模板支撐中的設計及其施工方法，并借鑒前人的經驗編制了本施工方案，拋磚引玉，供大家參考。

　　關鍵詞：扣件式,腳手架,設計,施工

　　0 引言

　　對于鋼管架，對比門式腳手架來說，布置方式更靈活，可視荷載的大小而決定其荷載的大小而決定其間距的疏密，其整體性也相對較好，特別是對于樓層高度和荷載都較大的支撐系統，有十分廣闊的應用前景。長期以來在鋼筋混凝土結構的施工中，最可靠的安全保證是模板及其支撐要具有足夠的承載力、剛度和穩定性。多、高層建筑的地下室及群樓用作公共活動場所日趨普遍。由于消防、空調安裝、吊頂或建筑物造型的需要，其層高經常超過4.5m，有的局部達到8～10m。因此，其施工的難度增大，為確保安全，必須進行高支撐模板系統的設計計算。而目前多以扣件式鋼管腳手架作為模板支架，但由于很多項目經理、技術人員對超常規砼結構支模的重要性和嚴重性認識不足，對扣件式鋼管排架支撐的承載力決定因素認識不足，導致了幾例典型的模板支架倒塌事故，如南京電視臺演播大廳屋蓋模板支架整體倒塌、中國銀行蘇州分行綜合業務樓共享空間屋蓋模板支架整體倒塌等重大事故。本文主要通過工程實例，并參照相應的規范，介紹了扣件式鋼管腳手架在高、重、大跨度梁板模板支撐中的設計及其施工方法，并借鑒前人的經驗編制了本施工方案，拋磚引玉，供大家參考。

　　1、工程概況：

　　江門市某辦公樓工程為七層框架混凝土結構，首層層高4.5m，二層以上層高3.0m。在地下室 車庫斜道入口處，由于首、二層架空，三層梁板中B2、B5軸交B-J～B-M軸的梁為轉換梁，梁上立柱，梁截面分別為800×1800和600×1800，是本工程的最大梁截面。梁板面標高為+ 7.5m，根據“廣東省建設工程高支模系統施工安全管理辦法”中的規定，屬于高支模。此層的支模方案就要考慮計算，以確定在大荷載、高凈空下合理安全地布置支撐系統，確保其承載力和穩定性滿足要求

　　2、搭設方案：

　　2.1、搭設材料及尺寸：

　　本工程大懸挑結構的模板支架采用扣件式鋼管腳手架，立桿支撐在一層地面和二、三層樓面上。主要采用外徑48毫米、壁厚3.5毫米的鋼管，其材質應符合GB700-793號鋼的技術條件。扣件式聯接采用鑄鐵扣件，應采用KT-33-8可鍛鑄鐵扣件，絕對不能用鉛絲綁扎。材料部門定貨采購的鋼管、扣件等，必須規格統一，材質優良，并應有出廠證明書和合格證書。連墻件的材質應符合現行國家標準《碳素結構鋼》(GB/T700)中Q235—A級鋼的規定。

　　考慮要利用懸挑部位原建筑外腳手架做為支撐的一部分，故取定立桿縱橫間距為原外腳手架柱距的一半，均為700mm，水平桿縱橫向間距為700mm，立桿步距取1500mm。南側支撐布置、北側支撐基本相同。

　　2.2、構造要求：

　　①立桿間連接宜采用對接扣件，為使接頭按規范要求相互錯開，底部立桿間隔交叉采用6.0m、6.5m鋼管，上部立桿采用4.5m、5.0m鋼管。

　　②在支撐體系四邊與中間每隔4排立桿從底到頂搭設豎向剪刀撐，縱向3道，橫向7道。

　　③每層砼施工分兩步進行，先澆筑框架柱，待其到一定強度后與支撐體系做剛性連接后再澆樓面砼，以增強支撐體系的整體穩定性。

　　④支撐體系與結構通過框架柱和預埋鋼管作剛性連接，連墻件偏離主節點不大于0.3m，兩部五跨，從底部第一步縱向水平桿開始設置。南京十年一遇風壓為0.25KN/m2，本模板支架為敞開式腳手架，僅局部設安全網，且每個連墻件覆蓋面積<30m2，故驗算時可不考慮風荷載作用。

　　⑤在基坑回填土上支設立桿時，回填土必須分層夯實，其上做8㎝碎石墊層和8㎝厚C20的砼面層，立桿下設底座和50×300mm木條。且在離底座底30cm處設置縱橫向掃地桿。為防雨水浸泡地基，在支撐體系最外側立桿外2.0m處設置一淺排水溝。

　　⑥每根立桿上相鄰步距的大橫桿交替設置于立桿的內外側，以減小立桿的偏心荷載。

　　⑦整個體系設置3個加強層。

　　3、支撐穩定驗算：

　　梁、板下支撐立桿縱橫間距為0.7m，立桿步距為1500mm。φ48×3.5鋼管截面積A=489mm2，抗壓強度設計值為：f=205N/mm2，回轉半徑i=15.8mm。立桿長細比λ=L0/I=1500/15.8=94.9。立桿軸心受壓時，據立桿長細比λ查《鋼結構設計規范》得Ψ=0.63。故立桿軸心受壓時的穩定承載力設計值為：

　　F=ΨfA=0.63×205×489=6.32t。

　　3.1 板下支撐穩定驗算：

　　⑴設計荷載：

　　恒載 模板以及鋼管支撐自重：0.55t/㎡

　　新澆砼重量：0.11×2.400=0.264t/㎡

　　鋼筋重量：0.11×0.250=0.0275t/㎡

　　∑=0.842t/㎡

　　活載 施工人員及設備重量：0.10t/㎡

　　泵送砼傾倒產生荷載：0.40t/㎡

　　振搗產生的荷載：0.20t/㎡

　　(現場施工情況復雜，為安全見，取三荷載之和∑=0.70t/㎡

　　設計荷載q=1.2×0.842+1.4×0.70=2.00t/㎡

　　⑵支撐驗算：

　　①鋼管支撐的穩定性計算：

　　作用在立桿上荷載為N=2.00×0.72=0.98t

　　②鋼管扣件抗滑驗算：

　　當立桿長度與支模長度相差較小時，可在立桿頂加可調支托進行調高。否則可用兩只旋轉扣件作鋼管接長。作用在立桿扣件上的荷載為N=0.98t<1.2t，故立桿雙扣件搭接能滿足抗滑要求。

　　3.2 承受上層結構及支撐體系荷載的結構樓板的承載能力驗算(以門廳屋面板為例)：

　　板厚： δ=11㎝

　　雙向板底筋： φ8@200

　　雙向支座負筋： φ8@200

　　板底最大彎矩：

　　Maz=0.0367ql2=0.0367×2.00×10×2.42=4.23KN·m

　　支座最大彎矩：

　　Mao=-0.0784ql2=-0.0784×19.34×2.42=-9.03KN·m

　　板上下配筋均為φ8@200，As=As，=251mm2,

　　砼已達設計強度C35,fcm=19.1Mpa

　　ho=h-(c+d/2)=110-(15+8/2)=91m

　　X=fy*As/(fc*b)=210×251/19.1×1000=2.76mm

　　Mu=fc*b*X* (ho-x/2)=19.1×1000×2.76×(91-2.76/2)

　　=4.72KN·m>Maz=4.23KN·m，板底配筋滿足要求;

　　Mu=4.72KN·m<9.03KN·m，板面負筋不能滿足承載能力要求。

　　故該樓板下層必須增設支撐。采用在上部支撐下原位重新頂上支撐，立桿頂部與砼面接觸處用木方頂緊，底部與砼樓地面間設50×300mm的墊木。

　　3.3 F、A軸大梁梁下支撐穩定計算：

　　取受荷載較不利的大梁――F、A軸上九層樓面的連續梁計算，其截面300×1000。其最不利受荷是當其正上方第十層梁澆筑時，兩層梁的恒載和施工活載傳到支撐立桿上，其荷載計算如下。

　　1)設計荷載：

　　恒載 模板自重： (0.3+2×1.0)×0.05=0.115t/m

　　新澆砼重量： 0.3×1.0×2.4=0.72t/m

　　鋼筋重量： 0.3×0.20=0.06t/m

　　∑g=0.895t/m

　　活載 施工人員及設備的荷載：(0.3+0.35×2)×0.25=0.25t/m

　　(考慮澆筑施工時梁兩側各0.35m寬板帶傳給梁的荷載)

　　設計荷載 q=1.2×2×0.895+1.4×0.25=2.498t/m

　　(考慮十層梁澆筑時傳給九層梁的恒載，恒載乘2)

　　2) 支撐驗算：

　　梁支模仍采用廣東省目前最典型的支模方式——鋼管排架頂部水平鋼管傳力支模。梁自重及施工荷載通過底模下的木枋將荷載傳至水平鋼管，水平鋼管又通過與立桿扣接的直角扣件將荷載傳至立桿。這樣立桿所受的力為偏心力，

　　偏心距為e=53mm，

　　偏心率ε=M*A/(N*W)=e*A/W=53×489/5000=5.18≤30，

　　據立桿長細比λ、偏心率ε查《鋼結構設計規范》得彎矩作用平面內穩定系數Ψp=0.186。

　　故立桿偏心受壓時的穩定承載力設計值為：Fp=Ψp fA=0.186×205×489=1.89t。

　　① 鋼管支撐的穩定性計算：

　　作用在立桿上荷載為N=2.498×0.7/3=0.583t

　　② 件抗滑驗算：

　　作用在立桿扣件上的荷載為N=0.583t <0.8t，故抗滑能滿足要求。鑒于結構的重要性，在直角扣件下在增設一個等扣件。

　　3.4 檐溝邊大梁梁底支撐穩定計算：

　　本結構九、十層懸挑結構設計為桁架結構，為滿足設計要求，決定將斜梁施工縫留置在梁端2000m處;為減少支撐受荷，在梁內預留斜板鋼筋，將梁板分開澆筑。

　　檐溝邊大梁梁底支撐按整個支撐體系內立管間距700mm驗算，確定其是否需要加密。因檐溝處縱橫梁節點處荷載較大，取其下一榀排架驗算。

　　1)設計荷載：

　　恒載 模板自重：

　　[(0.25+2×0.6)+(0.6×2+0.43×2)+0.5]×0.7×0.05

　　+(0.3×2+0.5×2)×2.0/2×0.05=0.220t

　　新澆砼重量：

　　[0.25×0.6+0.07×(0.6+0.43)+0.5×0.11]×0.7×2.4

　　+0.3×0.5×2.0/2×2.4=0.826t

　　鋼筋重量(按砼重1/10計)：0.1×0.826=0.083t

　　∑g=1.129t

　　活載 施工人員及設備的荷載：

　　(0.6+0.25+0.5)×0.25×0.7=0.236t

　　設計荷載 q=1.2×1.129+1.4×0.236=1.685t

　　2)支撐驗算：

　　⑴ 鋼管支撐的穩定性計算：

　　頂部立桿桿底承受荷載N=1.685/2=0.843t

　　⑵ 扣件抗滑驗算：

　　作用在立桿扣件上荷載N=1.685/2=0.843t>0.8t，單扣件抗滑不能滿足要求。考慮結構的重要性，將梁下支撐立管加密至@350，并在節點下排架及左右兩榀排架采用雙扣件抗滑，這樣能滿足要求。

　　4、其他主要技術與安全措施：

　　1)九、十、十一層懸挑結構設計為桁架結構，此處各層挑梁在支模時需待頂層(十一、十層)梁砼強度達到設計要求時方可拆模。

　　2)參加支撐體系搭設的作業人員必須是持證上崗的架子工，作業時戴安全帽、系安全帶、穿防滑鞋。對施工人員進行詳細的技術、安全交底，施工中及時檢查，對未按施工方案施工之處及時整改，澆筑前全面檢查，確保萬無一失。

　　3)剪刀撐、斜撐要隨立桿、水平桿同步搭設，底層斜桿下端必須支撐在墊板上。施工中要經常校驗立桿垂直度，全高垂直偏差不得大于架高的1/400，且不大于100mm。

　　4)加強對構配件的質量檢查，不合格不準使用。

　　5)控制扣件螺栓扭力矩：采用扭力扳手，將扣件節點扭力矩控制在40～65N·m。

　　6)在支撐體系角桿上端設置避雷針，與整幢建筑物樓層內避雷系統連成整體。

　　7)在砼澆筑施工時，安排專人負責觀察支撐有無異常響聲、變形，發現異常情況立即通知現場施工人員撤離。

　　8)施工時要從建筑內側向外側平行澆筑，泵管盡量不要放到懸挑部位，施工人員不可在懸挑部位聚集太多。在砼澆筑施工前要向施工人員就這些注意事項詳細交底。

　　5、設計與施工體會

　　1)按照規范要求，對木模板系統的計算是采用概率極限狀態設計法的要求，采用分項系 數設計表達式進行的。因此，在高支模設計中，各種參數的取值是否合理，將影響計算數據的準確性和支撐系統的安全性。

　　2)本模板支架的基礎雖為斜坡，但支承在經夯實并澆筑混凝土的地面上，支架基礎很容 易滿足支模施工和使用要求，因此，本設計對基礎考慮得不多。當高、重、大跨度梁板模板支架支承在下層結構樓面上時，則要考慮下層樓面的結構承載力，必要時要進行加固處理。 當模板支架支承在泥土地面上時，應在平整、夯實后加設滿足承載力要求的墊塊支承立桿, 并采取排水措施。

　　3)經計算分析，鋼管的承載力較大(可用步距調整)，其平面間距主要受木枋的強度和 剛度影響。當木枋的強度和剛度滿足不了要求時，可考慮使用雙木枋(即兩條木枋疊起來使用)。由于木枋長度一般都是長2m，因此設計時垂直梁軸線方向的間距可以先定下來，一般 為2m的1/2、1/4或比之略小，而沿梁軸線方向的間距則要通過試算來決定。

　　4)于施工中產生的振動荷載較大，豎向支撐由扣件式鋼管腳手架組成，而安裝的誤差 很難保證桿件在豎直的一條線上，因此扣件式鋼管腳手架要排列整齊和順直，并要及時安設好縱橫向水平拉桿、剪刀撐等。上下層立桿采用的對接扣件應按規范要求交錯布置。

　　5)由于支架的搭設是由架子工作業的，而支架上的模板系統則由木工來完成，因此，在 設計與施工過程中，要綜合考慮各班組的情況，協調好各班組的工作，才能設計出既確保安全、方便施工，又節約鋼管用量的支模系統。

　　參考文獻：

　　1 建設部 《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》，《建筑安全》(2003.03)