摘要：本文結合廣州市某工程實例，對在扣件式鋼管高支模架體系的施工設計中，施工方案的編制依據、支模架材料的選用參數取值、高支架設計與計算，以及施工節點和支撐體系的設計與施工過程的安全管理等事項進行了論述。
　　關鍵詞：建筑工程；扣件式鋼管高支模架；方案設計；構造措施；安全管理
　　
　　按照建設部建質[2004]213號文規定，水平混凝土構件模板支撐系統高度超過8m為高支模架工程。高支模架工程一直是結構施工中質量安全控制的重點。由于扣件式鋼管支模架取材容易(鋼管、扣件同普通外架)、搭設方便、成本較低，因此扣件式鋼管支模架應用十分普遍。然而，由于影響使用扣件式鋼管支模架的因素很多，致使近年的安全事故也呈上升趨勢。針對施工中易出現的安全問題，根據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范(JGJ130-2001)》(以下稱：技術規范)要求，今以某大廈工程為例，對扣件式鋼管高支模架的設計與施工進行討論，總結已成功實施的多項高支架工程經驗，作為扣件式鋼管高支模架的設計、施工的參考。
　　1工程概況
　　某大廈工程總建筑面積86829m2，建筑高度99．45m，地上28層，地下1層。其底層南側圓弧形大堂，③軸一⑦軸／④軸一⑩軸部分層高9．45m和13．95m，結構施工支模承重架為高支模架。最大梁截面為400mmx1000mm，梁跨度12m，板厚130mm。支撐體系如圖1所示。
　　
　　圖1支撐體系剖面示意圖
　　
　　2扣件式鋼管高支模架施工方案設計
　　高支模架專項方案必須根據工程結構形式、荷載大小、基礎情況、施工設備、施工方式和材料供應等條件進行編制，以確保高支模架具有足夠的承載能力、剛度、穩定性，使之能可靠地承受結構重量、混凝土的側壓力及其它施工荷載。
　　2．1方案編制
　　依據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范(JGJ130-2001)》、《混凝土結構設計規范(GB50010-2002)》、《建筑結構荷載規范(GB50009-2001)》、《鋼結構設計規范(GB50017-2003)》等規范和工程結構施工圖及現場實際情況。
　　2．2支模架材料的選用及參數取值
　　本工程選用φ48×3．5鋼管、扣件。支模架材料選用應首先考慮與外架統用的φ48X3．5鋼管、扣件，以便于材料的采購。鋼管、扣件須經有資質的檢測單位檢測合格，且每批鋼管、扣件都應有出廠合格證。
　　由于一般工程上使用的鋼管均屬已周轉多次的舊鋼管，雖經抽檢合格，但仍不能保證所使用的鋼管100％與檢測結果一致，因此，在計算中鋼管的壁厚要根據檢測結果適當折減，如壁厚3．5mm鋼管計算按3．2mm。本工程所采用的鋼管已經使用過一個工程，故計算時壁厚按3．2mm。
　　扣件抗滑承載力取值。當直角扣件的擰緊力矩達40～65N•m時(《技術規范》中規定，扣件在螺栓擰緊力矩達65N．m時不得發生破壞)，試驗表明：單扣件在l2kN的荷載下會滑動，其抗滑承載力可取8．0kN；雙扣件在20kN的荷載下會滑動其抗滑承載力可取12．0kN。當使用舊扣件時，其承載力宜折減，一般取折減系數0．8。本工程扣件抗滑承載力取折減系數0．8。
　　2．3高支撐架設計、計算
　　2．3．1高支撐架立桿間距與橫桿步距設計以本工程最大梁(400×1000)為例，模板支撐及構造如圖2所示。
　　
　　圖2模板支撐及構造斷面圖
　　①梁下立桿縱距(沿跨度方向間距)設計應考慮以下兩個因素：其一，宜與板支架立桿間距統一考慮。盡量使梁板支模架水平桿拉通，使梁支撐體系與板支撐體系連成整體。一般板立桿間距可設計為1．0～1．2m，梁立桿間距0．5～0．6m，即粱立桿增加一倍。如圖3所示。其二，考慮梁的跨度，立桿宜沿梁跨度方向等分布置，使立桿受力均勻。因此，本工程梁下立桿縱距取0．5m，板立桿間距取1m。縱橫向水平桿均拉通。
　　
　　圖3梁下立桿
　　②梁下立桿橫向間距設計：一般情況下比梁寬大400mm。當梁縱橫方向均有幾跨時，宜綜合考慮柱截面大小，立桿橫距比柱大300mm為妥，使梁縱向橫桿能全跨拉通，以增加整體穩定性。
　　③當線荷載小于1．5kN／m或梁寬小于500mm時宜采用木方支撐平行于梁截面方式，梁底中間不宜增設立桿，以免產生梁底立桿受力集中現象。當梁線荷載較大或梁截面寬大于500mm，梁底中部考慮設置2排立桿，梁底方木支撐垂直于梁截面，使承重橫桿的計算變成3跨連續梁，從而使它承受的彎矩減少。
　　④支撐架步距設計：由于高支模架高度高、立桿穩定性要求嚴格，步距按常規設置無法滿足安全要求，因此高支撐架步距以0．9～1．5m為宜，不宜超過1．5m。施工中各道步距可根據實際高度作相應調整上大下小。
　　2．3．2荷載取值模板自重：0．35kN／m2；鋼筋自重：1．50kN／m3；施工均布荷載標準值：2．5kN／m2；振搗混凝土荷載標準值：2．0kN／m2；混凝土的重力：24．000kN／m3；
　　計算設計值時，模板及支架自重、新澆混凝土自重與鋼筋自重標準值應乘以分項系數1．2；施工人員及施工設備荷載標準值、振搗混凝土時產生的荷載標準值乘以分項系數1．4。
　　在實際計算時應特別注意，實際如采用泵送則勿將泵送沖擊荷載漏算；計算承重立桿穩定性時應將立桿承重范圍內的樓板混凝土荷載考慮進去。如用軟件進行支架安全驗算時，應手工調整荷載值，以確保支架安全。
　　2．3．3支撐架受力計算必須驗算的內容有4個:
　　①梁底支撐的計算：本工程梁底支撐采用方木，方木需進行強度及抗剪驗算，計算簡圖如圖4。
　　
　　圖4方木強度及抗剪驗算
　　方木強度及抗剪驗算要考慮模板結構自重荷載、新澆混凝土自重荷載、鋼筋自重荷載和振搗混凝土時產生的荷載；撓度驗算只考慮模板結構自重、新澆混凝土自重、鋼筋自重荷載。具體計算步驟略。本工程方木最大應力計算值14．783N／mm2小于方木抗彎強度設計值[f]=17．000N／mm2；方木受剪應力計算值0．739N／mm2小于方木抗剪強度設計值[T]=1．600N／ram2；方木的最大撓度ω=2．501mm小于方木的最大允許撓度[ω]=4．000mm2。方木的強度、抗剪、撓度滿足要求。
　　②梁跨度方向鋼管的強度計算：作用于支撐鋼管的荷載包括梁與模板自重荷載，施工活荷載等，通過方木的集中荷載傳遞。
　　支撐鋼管按照集中荷載作用下的簡支梁計算，計算簡圖如圖5。
　　
　　圖5簡支梁計算
　　具體計算步驟略：
　　支撐鋼管的最大應力計算值52．088N／mm2小于支撐鋼管的抗彎強度設計值205．00N／mm2，滿足要求!
　　③扣件抗滑移的計算：按規范表5．1．7，直角、旋轉單扣件承載力取值為8．00kN，按照扣件抗滑承載力系數0．80，本工程實際的旋轉單扣件承載力取值為6．40kN。
　　本工程支撐鋼管傳給立桿的豎向作用力為3．942kN，小于6．40kN，單扣件抗滑承載力的設計計算滿足要求!
　　④梁兩側立桿的穩定性計算：作用于立桿底部的軸心壓力設計值，包括承重橫桿傳來的豎向作用力、腳手架鋼管的自重、樓板的混凝土模板的自重、樓板鋼筋混凝土自重荷載。具體計算步驟略，鋼管立桿的壓應力σ42．712N／mm2小于鋼管立桿抗壓強度的設計值[f]=205．00N／mm2，穩定性滿足要求!
　　3施工節點、支撐體系的設計
　　3．1支撐架每一步均設置縱橫方向水平桿實際操作中橫向水平桿跳開數排設置或不拉通的現象十分普遍，這樣勢必造成立桿在橫向無支撐體系，無形中增大了立桿的計算長度，降低了立桿的穩定性，導致整個架子的承載能力下降。
　　3．2設置水平剪刀撐
　　按照《技術規范》的要求，滿堂高支撐架兩端與中間每隔4排立桿從頂層開始向下每隔2步設置一道水平剪刀撐，以增強支撐體系的橫向穩定性。
　　3．3豎向剪刀撐的設計
　　沿高支架四周滿設剪刀撐，中部主框架梁或中間每隔4排支架立桿設置一道豎向剪刀撐，由底至頂連續設置。剪刀撐斜桿與地面的傾角宜在45o～60o問，斜桿的接長宜采用搭接，搭接長為1m，用3個旋轉扣件固定。
　　3．4頂部支撐點的設計
　　承重橫桿與立桿連接：當設計最大支座反力大于8kN時，橫桿與板底立桿的連接扣件采用雙扣件；當最大支座反力大于12kN時，采用鋼頂托方式連接。
　　3．5柱鋼箍與梁支撐架連接
　　宜先澆筑框架柱混凝土，模板承重架利用柱作為連墻件，上、中、下三點以增加安全系數。連接方法如圖6。
　　
　　圖6柱鋼箍與梁支模架連接詳圖
　　4施工過程的安全管理
　　(1)高支模架地基支座處理：保羅大酒店高支模架立在地下室頂板上，故在大堂頂結構未澆筑時不拆除地下室模板支架。一般情況下，當支模架立在自然地面或回填土上時，宜先澆筑地面基層混凝土，再搭設架子，以提高支模架基礎承載力。保證支架不下沉，此種情況多見于廠房工程；當支模架搭在樓層結構上時，應對樓層結構承載力根據現場實際情況進行驗算，因高支撐荷載較大，一般在上層結構混凝土未澆筑之前，不宜拆除下部結構支模架。另外，每根立桿下設墊板，以保證有很好的承載能力。
　　(2)嚴格按照方案設計尺寸搭設，保證立桿間距和水平桿步距符合方案要求。在搭設前，事先考慮好立桿和水平桿接頭位置。立桿和水平桿的接頭均應錯開在不同的框格層中設置。立桿搭設時，必須采用“一”字扣連接，絕對不允許采用中途倒掛短鋼管。鋼管搭接接頭在同一水平面上按50％錯開。
　　(3)確保立桿的垂直偏差和橫桿的水平偏差小于《技術規范》的要求。2m高度的垂直偏差小于I5mm，使每根立桿均能有很好的承載。
　　(4)確保扣件和鋼管的質量：每個扣件的擰緊力矩都要控制在45～60N•m，用力矩扳手進行校合。
　　(5)豎向剪刀撐對保證架體的穩定性具有重要作用，必須嚴格按專項方案和規范要求設置。
　　(6)在搭設施工過程中有專人負責搭設過程中的安全，并逐級進行詳細的安全技術交底。
　　(7)精心設計混凝土澆筑方案，確保模板支架施工過程中均衡受載；實際施工中如有條件應盡量采用由中部向兩邊擴展的澆筑方式。
　　(8)嚴格控制實際施工荷載不超過設計荷載，對出現的超過最大荷載要有相應的控制措施；在混凝土澆搗的過程中，混凝土不得大量堆積在同一處，禁止無關人員站在樓板上面。
　　(9)澆筑混凝土前必須檢查支撐是否可靠、扣件是否松動。澆筑混凝土時必須由模板支設班組設專人看模，隨時檢查支撐是否變形、松動，若出現問題應組織人力及時恢復。
　　5結語
　　(1)某大廈工程大堂頂結構一次性澆筑完畢，未發生任何意外情況，拆模后經測量撓度數據基本為0，僅表現為測量誤差，支撐體系穩定。說明支模架設計和施工是成功的。
　　(2)總結某大廈工程和眾多扣件式鋼管高支模架工程經驗，由于扣件式鋼管高支模架取材容易，施工方法簡便，因此成本較低。具體使用中只要經過詳細設計計算，構造措施到位并合理搭設，其安全性能是有保障的。
　　(3)扣件式高支模架在方案設計計算時，應特別注意四個問題：根據現場實際情況計算荷載；扣件、鋼管承載力應根據檢測結果取值或乘一個折減系數；方木承重橫桿強度、扣件抗滑移、立桿穩定性等必須經過驗算滿足要求；梁板立桿間距宜統一考慮，水平桿盡量拉通，形成整體。
　　(4)高支模架工程的構造措施很重要，必須采取足夠的構造措施來保證支模架的穩定性。例如支撐中設置剪刀撐及加強層、支模架與柱可靠連接等。
　　(5)在支模架體系搭設過程中還必須加強中間檢查。混凝土澆筑前，技術人員特別是出方案者必須會同施工項目部和監理部共同對支模架體系進行徹底檢查，并且有完整的驗收記錄。
　　(6)施工企業方案編制后應組織專家進行論證，按專家的意見進行補充完善，確保工程的質量和安全。