扣件式钢管高大支撑架

2024-06-12

扣件式钢管高大支撑架（精选八篇）

扣件式钢管高大支撑架篇1

1 工程概况

泰州金融中心项目由20栋高层及超高层建筑单体组成,总建筑面积约74万m2,是典型的城市综合体,该项目采用高大模板支撑,具有跨度大、面积大、支撑高等特点。为确保施工安全,项目部构建了全过程的高大模板施工管理体系。

2 施工管理措施

2.1 落实安全生产责任制

调研发现,每次事故发生后分析原因是总会有项目手续不全、相关制度执行不到位、安全责任落实不到位等。为此必须严格遵守基本建设程序,全面落实项目经理责任制,建立健全安全生产管理机构,配置安全生产管理人员,明确安全生产职责,规范管理程序。

严格执行高大模板工程设计施工程序:确定模架支撑基本参数→确定模板及支架类型→根据规范要求和实际工况计算荷载→初步确定支架承载参数→进行验算、确定布置形式→确定构造措施→报企业技术负责人审批→组织专家论证→修改完善,完成审批手续→严格按照施工方案组织实施→实施效果评价。

施工检查及验收程序:项目技术负责人向班组技术交底→模板支架搭设班组检查验收→项目部组织验收→报监理单位检查验收。

2.2 把控原材料质量

由于目前市场上高支模架搭设所需的原材料质量参差不齐,项目部对进场材料如钢管、扣件、胶合板、木方、穿墙螺栓等均按照要求进行外观检查、尺寸复核和见证取样试验,严禁使用不合格的材料并要求退场。加强材料周转过程中材料质量的跟踪检查,如发现弯曲严重、开裂、变形、锈蚀或钢管端面严重不平整等可能影响承载力的情况,应及时整修,甚至限期勒令退场。

2.3 提高方案针对性

根据现场实测材料的截面承载力参数、地面(或楼面)的承载力情况,充分考虑各种可能的实际荷载并对不利组合进行计算分析,估算立杆纵横间距、步距,梁底模板及梁侧模板主次楞的选型及间距。为避免偏心受力,尽量采用钢管排架立杆顶端可调支座的受力形式,同时控制顶端悬臂长度尽量不大于400mm,如采用顶部水平杆传力支撑,应加强顶部扣件抗滑移能力验算,必要时采用双扣件。

依据规范要求,依次对主要受力构件进行验算,如梁模板及支撑计算流程为荷载计算→梁侧模板面板的计算→梁侧模板支撑的计算(次楞和主楞)→穿梁螺栓计算→梁底模板面板计算→梁底模板支撑梁的计算→立杆的稳定性计算→立杆的地基承载力计算或者楼面支撑强度计算。

对于技术复杂的模板工程,还可以借助有限元理论分析手段,科学假定计算参数,建立整体模型,分析出薄弱环节后进行加强,提高设计方案的可靠性。

2.4 组织专家论证

根据相关规定,当模板支架超过一定规模时,应组织专家论证,专家组一般围绕方案编制程序的合法性、内容完整性,结合平面布置、立面布置和构造详图,分析计算参数取值是否合理、各类荷载因素考虑是否充分、不利荷载组合是否恰当、支架设计计算方法是否正确,支撑地基的承载力是否合理,梁板支撑面的强度是否有保证,混凝土浇筑方案的正确性、施工监测方案是否合理、应急措施是否完备等方面展开。

项目部应根据专家组意见逐条修改完善,并经审批后方可实施。

2.5 加强员工教育培训和安全技术交底

提高员工综合素质,使员工知晓施工关键控制点尤为重要。一方面应确保高支模架的搭设须由专业施工队伍承担,施工人员必须持有建筑脚手架搭设特种作业上岗证,同时应加强员工安全培训和专项技术培训;另一方面项目部技术人员及时向班组及操作人员进行专项施工方案、构造措施、搭设要求和安全注意事项等技术与安全交底。

2.6 严格按照方案施工和构造要求施工

在专项方案的指导下,严格按照构造要求施工是确保高支模施工质量的关键。以有梁板为例,施工工艺流程为弹梁轴线并复核→搭支模架(合理定位立杆和双向水平杆件)→调整托梁→摆主梁→安放梁底模并固定→梁底起拱→扎梁筋→安侧模→侧模拉线支撑(梁高加对拉螺栓)→复核梁模尺寸、标高、位置→与相邻楼板模板连固→支架与周边竖向结构连接→预压承载试验。

根据有关规范及试验,扣件式高支模架主要构造有如下要求。

(1)立杆底部应设置厚50mm木垫板或通长槽钢,立杆接长必须采用对接扣件连接,严禁搭接,接头位置应错开;扫地杆距底座不大干200mm,当立杆基础不在同一高度上时,必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定,高低差不应大于1m。应确保立杆的对接端头平整,上下层支架的立柱应对准。

(2)每步的纵、横向水平杆应齐全,不得任意抽杆。

(3)合理设置剪刀撑,支架四边与中间每隔10m左右,由底至顶设置连续式剪刀撑;在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑,剪刀撑应用旋转扣件固定在与之相交的立杆上。

(4)严格控制扣件螺栓拧紧扭力矩不应小于40N·m,且不应大于65N·m,施工中加强检查。

(5)为提高架抗侧移性能,应先浇筑竖向构件(柱、剪力墙),将模架与竖向构件采用刚性连接件相连。

2.7 加强验收、做好使用及拆除阶段安全控制

搭设完成后,要组织检查验收,验收合格方可投入使用,重点检查立杆位置、间距、接头、垂直度、立杆支撑面是否满足设计方案要求、纵横向水平杆设置(包括扫地杆)、剪刀撑纵横向及水平加强层设置、扣件的拧紧度、架体与周边结构的连接情况等全面检查,不符合设计和规范要求的,坚决要求返工或采取切实可行的措施加固整改,整改后重新组织验收。

高大模板使用阶段包含钢筋绑扎和混凝土浇筑,应避免材料、机具过于集中,严格将施工荷载控制在设计荷载范围内。混凝土浇筑前应对扣件紧固力矩重新检查并加固,严禁将泵管固定在支撑体系上,混凝土卸料堆积高度不宜超过200mm,要合理安排混凝土浇捣顺序,大梁分层浇筑,每层不超过400mm,尽量从中间向两边对称浇筑,减少偏心受力。

应安排专职人员,对模架水平位移、沉降值等进行观测,发现异常情况,应立即采取措施,排除险情后方可继续施工。

根据结构类型、跨度及施工温度,结合同条件养护试件,确定混凝土拆模时间,严格按照专项方案组织拆模,拆除时严禁先将连墙杆拆除后在拆除模板支架,防止模架整体失稳坍塌。

3 应用效果

全过程高大模板施工管理在泰州金融中心项目群中得到全面应用,截止2015年12月,该项目全部高大模板混凝土结构施工完毕,未发生任何安全事故,各类混凝土柱、梁、板均未出现超过规范要求的模板支撑体系变形、胀模、结构挠度,混凝土表观质量良好。实践证明,切实执行有关文件和规范要求,加强高大模板施工全过程管理,可确保施工安全的,有利于提高质量,确保工程建设目标全面实现。

参考文献

[1]JGJ162—2008,建筑施工模板安全技术规范[S].

[2]陈安英,郭正兴.扣件式钢管高大支模架坍塌事故分析[J].建筑技术,2008(12):936-938.

[3]胡长明,梅源,王雪艳,等.构造因素对高大模板支撑体系稳定承载力影响的研究[J].建筑技术,2009(2):143-146.

[4]陈善军.浅谈超高超限模板支撑体系安全监理要点与措施[J].建设监理,2013(10):77-79.

扣件式钢管高大支撑架篇2

【关键词】建筑工程；扣件式钢管；模板支撑

在建筑工程施工的过程中，模板工程在其中有着十分重要的意义，人们一般都是采用模板支撑架来对其进行相应的施工处理，从而保障整个建筑结构的稳定性和可靠性。然而随着科学技术的不断发展，人们也将许多先进的科学技术应用到其中，而且根据我国相关的规范制度，也对建筑工程模板结构的质量进行相应的保障，从而使得模板支撑系统结构的稳定性得到进一步的保障。其中，扣件是钢管支撑架结构由于自身的组合形式比较灵活，支架整体结构的稳定性比较好，因此在建筑支模系统施工建设的过程中得到了人们的广泛应用。不过，近年来在我国建筑工程施工的过程中，有时也会出现支架结构受力设计不当的情况，这就十分容易导致其建筑结构在使用的过程中，出现相关的安全事故，这就对人们的生命财产安全有着不利的影响，为此我们在对扣件式钢管支撑架进行施工的过程中，人们就要将一些安装控制措施应用到其中。

一、扣件式钢管支撑架结构的形式

在建筑模板工程施工的过程中，扣件式钢管支撑架结构由于有着良好的灵活性和稳定性，因此得到了人们的广泛应用，它主要是在传统模板支撑结构的基础上来对其进行相应的改进和完善，从而使得模板支撑结构的稳定性和可靠性得到进一步的提升。在一般情况下，扣件式钢管支撑架结构的搭设范围高度都是在20米之内。但是，如果其高度超过的20米，那么技术人员就要根据工程施工的实际情况，来对其施工方案进行选取。

1、扣件式钢管支撑架结构的组成

扣件式钢管支撑架主要是由钢管结构组成的，其中包括了水平杆、扣件、底支座以及水平加强层等。

2、扣件式钢管支撑架的材料和施工要求

在对扣件式钢管支撑架结构进行搭设的过程中，技术人员一定要根据模板工程施工的实际情况和相关设计内容，来对其钢结构材料的质量进行严格要求。而且，在对其进行相应的施工处理时，技术人员也要严格按照我国相关规定，来对扣件式钢管支撑架结构各种构件的体积和大小进行有效的控制，从而使得模板工程施工的质量得到保障。

二、扣件式钢管支撑架的施工安全控制措施

1、扣件式钢管支撑架施工方案制定的相关要求

在建筑模板工程施工之前，施工单位首先要根据工程施工的实际情况，来对施工方案进行制定，在经过了相关部门机构的审核批准以后，才能将其应用在建筑模板工程施工当中。其中，我们在对扣件式钢管支撑架施工方案中的内容主要有以下几点：

（1）工程概况。（2）编制依据。（3）基础条件（包括基础处理或加固说明）。（4）支撑系统材质（立杆、拉杆、剪刀撑）选型。（5）支模方案及稳定计算。（6）搭设、拆除方法以及相应的安全技术管理措施。（7）混凝土浇注方法和注意事项。（8）监测方案。（9）应急预案。（10）模板支撑系统设计图：包括钢管立杆平面布置图、立面图、剖面图、节点大样图等。

2、扣件式钢管支撑架设计

扣件式钢管支撑系统计算的内容应包括受力荷载计算、模板支撑系统各构件（底模、侧模、小楞、大楞和钢管立杆）的强度与刚度验算、钢管立杆地基（或支承楼面）承载力验算，以及支撑系统的整体稳定性和抗倾覆验算等。模板及支架的设计应考虑下列各项荷载：

A模板及支架自重；B新浇混凝土自重：C钢筋自重：D施工人员及设备荷载：E振捣混凝土时产生的荷载；F新浇混凝土对模板侧面的压力；G倾倒混凝土时产生的荷载。

通过相关的统计分析，我们可以对荷载设计值进行相應的了解。具体荷载取值可参考中国建筑工业出版社的《建筑工程模板施工手册（第二版）》和《简明施工计算手册（第三版）》。对于模板支撑系统各构件，以上各项荷载可相关的数据统计信息进行荷载组合。当用于强度计算时，各荷载组合项目用相应的荷载设计值，当用于刚度（变形）验算时，用相应荷载项目的标准值。

3、扣件式钢管支撑架的安全控制

3.1模板工程的安全技术交底

在模板工程施工前，相关技术人员必须要根据工程施工的相关要求来对其施工人员进行安全技术交底，从而使得人们在模板工程施工的过程中，工程施工的安全性得到有效的保障。施工人员在对模板支撑喜用进行安装操作的时候，一定要对施工材料和施工方法进行严格的要求，在检查合格以后才能进行下一步的施工处理。而且在对模板支撑系统进行拆模处理的过程中，所采用的混凝土强度必须要满足工程施工的相关规范，严格按照拆模的顺序来进行处理，这样不仅使得模板施工的安全性得到有效的保障，还提高了模板工程的施工质量。

3.2材料的安全控制

（1）钢管

模板支架用的普碳钢管采用带钢卷制，拼缝处用高频电焊焊接，亦称电焊钢管。钢管的管径优选为48mm，最大长度限制为6.5m。每根重量控制在25kg以内，以确保搭设和拆卸的安全。钢管的检测按国家标准《碳素结构钢》中Q235A钢的规定进行。

（2）扣件

扣件有钢板冲压和可锻铸两种。用于模板支架的扣件为可锻铸铁扣件。材料为机械性能不低于KTH33008的可锻铸铁，其机械性能为：抗拉强度330N/mm，延伸率8%，硬度HBl20—160，扣件检测的基本要求如下：

①扣件必须有产品质量合格证、生产许可证、专业检测单位的测试报告。②扣件螺栓拧紧力矩达70N·m时，不得破坏。

3.3模板支架的搭设

搭设要求如下：

①支架搭设前应对地基进行处理，以确保地基满足承载力的要求，并做好排水措施。

②支架底部距基础面200mm以内必须设置双向扫地杆。严格控制水平拉杆的步距必须符合方案的计算要求。

③立杆的间距要严格按设计尺寸搭设，立杆的连接不得采用搭接，必须使用对接扣件进行对接。并确保对接端头平整。

④立杆和水平杆接头均应错开且在不同的框格层中设置。

⑤确保立杆的垂直偏差和水平杆的水平偏差小于规范的规定。

⑥垂直和水平剪刀撑要严格按规范设置，并尽可能与立杆连接。

三、结束语

总而言之，在建筑模板工程施工的过程中，扣件式钢管支撑架结构系统已经得到了人们的广泛应用，这不仅使得模板结构的稳定性和可靠性得到进一步的保障，还致使工程施工的质量得到了进一步的提升。但是，由于我国部分施工单位在对扣件式钢管支撑架进行设计计算的过程中，存在着许多问题，因此在对其进行施工的过程中，还潜在着一定的安全隐患，这就对整个建筑结构的安全性有着严重的影响，为此我们就要在对其进行施工的过程中，就要采用相关的安全控制措施来对其进行处理，以确保工程结构的稳定性和安全性。

参考文献

[1]欧卫华.扣件式钢管模板高支撑架设计计算与施工实践[J].山西建筑，2006（12）

扣件式钢管高大支撑架篇3

随着我国高层、大跨度建筑结构的大量出现, 高大模板支撑体系作为保证建筑施工过程中高出作业顺利搭设和进行的工作平台和作业通道, 是高出施工作业中必不可少的条件。高大模板支撑系统是指水平混凝土构件模板支撑系统搭设高度超过8m, 或跨度超过18m, 施工总荷载大于10KN/m2, 或集中线荷载大于15KN/m的模板支撑系统, 其多用于混凝土结构的浇筑, 尤其用于大面积混凝土构件的高处作业。

二、高大模板支撑系统的施工设计方案分析

(一) 施工方法选择。

1.梁支架系统。

截面为600×2000的梁下采用3排承重立柱;并承重立柱在梁底处采用双扣件的形式, 木方垂直梁截面支设方式, 梁底采用10根40mm×80mm的立木方。梁两侧立柱纵向间距为600mm, 立柱横向间距为900mm, 立柱上端伸出至模板支撑点的长度0.1m。承重架水平杆步距为1200mm, 双向通长设置。

2.板支撑系统。

板的立柱顶部采用顶托形式。板承重架的支撑立柱纵、横向的间距为900mm, 水平杆的间距为1500mm, 双向设置。立柱的连接采用接头扣件连接。

(二) 荷载选择。

模板及支架自重采用0.35kN/㎡, 新浇混凝土自重采用24kN/㎡, 钢筋自重1kN/㎡, 施工人员及设备荷载标准值, 均布活荷载取2.5 kN/㎡, 集中荷载2.5kN;当计算支架立柱及其他支承结构构件计算时, 均布活荷载标准值可取1.0kN/㎡;振捣混凝土时产生的荷载:水平面模板为2.0kN/㎡, 垂直面模板为4.0 kN/㎡, 倾倒混凝土时所产生的荷载 (取水平荷载2.0kN/㎡) 。

(三) 梁、板的设计计算。

1.梁的支架体系稳定性计算。

(1) 计算参数。

模板支架搭设高度为9.5m, 立杆的纵距 (跨度方向) l=0.70m, 立杆的步距 h=1.20m, 梁底增加3道承重立杆。面板厚度15mm, 剪切强度1.4N/mm2, 抗弯强度15.0N/mm2, 弹性模量6000.0N/mm4。木方40×80mm, 剪切强度1.3N/mm2, 抗弯强度13.0N/mm2, 弹性模量9500.0N/mm4。梁两侧立杆间距0.90m。梁底按照均匀布置承重杆5根计算。模板自重0.30kN/m2, 混凝土钢筋自重25.00kN/m3, 施工活荷载5.00kN/m2。梁两侧的楼板厚度0.15m, 梁两侧的楼板计算长度0.50m。扣件计算折减系数取1.00。计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。集中力大小为 F=1.418kN。

(2) 梁底支撑钢管计算。

横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方支撑传递力。经过连续梁的计算得到:最大弯矩 Mmax=0.249kN.m, 最大变形Vmax=0.054mm, 最大支座力 Qmax=10.406kN, 抗弯计算强度 f=55.34N/mm2, 支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2, 满足要求。

(3) 扣件抗滑移的计算。

纵向或横向水平杆与立杆连接时, 扣件的抗滑承载力按照下式计算:R≤Rc, 计算中R取最大支座反力, R=10.41kN, 单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求, 可以考虑采用双扣件。R≤8.0 kN时, 可采用单扣件;8.0kN<12.0kN时, 应采用双扣件;R>12.0kN时, 应采用可调托座。

(4) 立杆的稳定性计算。

考虑风荷载时, 立杆的稳定性计算公式为:undefined, 经计算得到α=45.523N/mm2<[f], 满足要求。

2.现浇混凝土板的支架体系稳定性计算。

(1) 计算参数。

模板支架搭设高度为10.0m, 立杆的纵距 b=0.90m, 立杆的横距 l=0.90m, 立杆的步距 h=1.50m。面板厚度15mm, 剪切强度1.4N/mm2, 抗弯强度30.0N/mm2, 弹性模量4000.0N/mm4。木方40×80mm, 间距300mm, 剪切强度1.4N/mm2, 抗弯强度13.0N/mm2, 弹性模量9000.0N/mm4。模板自重0.35kN/m2, 混凝土钢筋自重25.00kN/m3, 施工活荷载4.50kN/m2。

(2) 板底支撑钢管计算。

横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算, 集中荷载P取木方支撑传递力。经过连续梁的计算得到:最大弯矩 Mmax=0.836kN.m, 最大变形 Vmax=0.000mm, 最大支座力 Qmax=11.378kN, 抗弯计算强度 f=186.13N/mm2, 支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2, 满足要求。

(3) 扣件抗滑移的计算。

纵向或横向水平杆与立杆连接时, 扣件的抗滑承载力按照下式计算:R≤Rc。计算中R取最大支座反力, R=11.38kN<12.0kN, 单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求, 可以考虑采用双扣件, 并采用可调托座。

(4) 模板支架荷载标准值。

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。脚手架的自重:NG1=1.107kN;模板的自重:NG2=0.284kN;钢筋混凝土楼板自重:NG3=2.430kN。经计算得到, 静荷载标准值 NG= (NG1+NG2+NG3) =3.820kN。活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。经计算得到, 活荷载标准值 NQ =3.645kN, 不考虑风荷载时, 立杆的轴向压力设计值计算公式N=1.20NG+1.40NQ

(5) 立杆的稳定性计算。

立杆的稳定性计算公式undefined, 公式 (1) 的计算结果:α=108.020N/mm2, 立杆的稳定性计算α<[f], 满足要求。公式 (2) 的计算结果:α=41.956N/mm2, 立杆的稳定性计算α<[f], 满足要求。如果考虑到高支撑架的安全因素时α=53.939N/mm2, 立杆的稳定性计算α<[f], 满足要求。

三、结语

模板支撑系统中, 支模架是由大、小横杆及立杆用扣件连接的一种多层多跨空间框架结构, 不能单凭经验和规范构造要求设计, 本文采用了施工软件PKPM对支模架进行理论分析, 对现场架体的搭设起到了指导作用。由于直角扣件的抗扭刚度较软, 模型中采用“支架铰接”模型, 即立杆和水平杆的连接风别采用刚接和铰接来模拟, 使得立杆为连续的, 水平杆铰接在立杆上。高支模系统中应以立杆稳定性控制为重点, 同时需考虑水平杆和剪刀撑对立杆的协调支撑作用, 得出立杆在周围实际弹性支撑范围内的屈曲荷载值, 保证整个体系结构的稳定性。模板支撑系统的破坏模式主要表现为整体失稳破坏, 并且由于架体边缘水平杆和剪刀撑的侧向支撑较弱, 致使架体端部稳定承载力较小, 从而边立杆首先发生失稳屈曲。本文所作的高大模板支撑系统的研究仅是此类课题其中的一小部分, 笔者旨在抛砖引玉, 希望今后对模板支撑系统的研究提供分析思路, 为以后的工程实践提供一定的理论依据和参考价值。

摘要：建筑施工中的模板支撑体系是一个安全事故频发的环节, 近些年有不少的此类事故发生, 并且造成了重大的经济损失和人员伤亡。目前已经有很多学者对扣件式钢管脚手架进行了研究, 并且已经编写了《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130-2001) , 但作为高大模板的支撑系统, 至今研究不深, 并且没有系统的规范出版。本文针对梁下荷载大, 受力复杂, 支撑高度大“高支模”体系, 通过PKPM施工软件分析其静力承载性能, 得出相关计算结果, 为施工提供理论指导。

关键词：脚手架,模板高支撑体系,整体稳定,PKPM

参考文献

[1].余大伟.扣件式钢管脚手架的构造要求与搭设[J].建筑安全, 1998

[2].益德清.扣件式钢管脚手架与模板支架的设计计算[J].浙江建筑, 2003

[3].杜荣军.扣件式钢管模板高支撑架的设计和使用安全[J].施工技术, 2002

[4].杜荣军.脚手架设计与计算的一般方法 (下) [J].建筑科技情报, 1994

扣件式钢管高大支撑架篇4

高大模架体系近年来因其危险性较大, 所以一直受到社会各界的高度关注, 为此建设部颁发了《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》 (建质[2009]87号) , 规定了对于高大模板工程必须编制专项施工方案, 并对其方案的内容、监督监测、实施都作了相应的要求, 为更好的保证高大模架的施工安全。在编制和搭设高大模架方案时应注意如下事项。

1 熟悉现场情况

编制高大模架专项施工方案前首先要熟悉现场的具体情况, 包括施工图纸中的结构形式和结构分布、结构各柱梁板墙等的截面尺寸和钢筋的配置数量及结构混凝土情况、基础上表面情况和基础混凝土的实际强度及相应标高, 如基础已填土应查看填土的密实度、平整度及其标高、结构架体的实际搭设高度、架体四周的情况是否能够拉结支顶等、调查当地的模架支撑材料钢管、扣件、顶托、多层板、木方等规格性能及供应能力等。

2 根据现场及经验拟定方案进行初步计算

根据现场及经验拟定高大模架专项施工方案及其各项参数进行计算, 拟定的方案及各项参数包括:多层板材质及厚度、架管的外径及壁厚、扣件的标准、采用哪种类型的方木及其截面是多少, 架体支撑垫木的类型及厚度、顶托的外径、结构架体和支撑模板的连接方式、结构支撑架体杆距和步距及主次楞、对拉螺栓等初步设计间距、木方的弹性模量、钢管的抗压强度、木方的抗压抗弯抗折强度、多层板的弹性模量、多层板的抗压抗弯抗折强度、各项施工荷载等, 最后按拟定的方案及参数进行模架支撑计算。另应特别注意:

1) 拟定方案时梁与板和梁与梁的支撑立杆间距必须相等或者成整数倍, 对于梁的截面不大时, 梁和板的支撑立杆间距可以相等, 当梁截面较大时, 梁与板或者大梁和小梁的立杆间距可以成整数倍。

2) 当梁板柱墙等结构的截面大小不一致时应分类进行计算, 即把梁板柱墙等结构各自按截面分为几类, 截面相近的为一类进行计算。

3) 山西地区普遍采用海盛安全计算软件, 其计算中未对梁侧模板次楞的抗剪进行验算, 如侧模板次楞支撑不足, 侧模板在最大剪力的作用下就会首先发生破坏, 因此采用海盛安全计算软件时应增加对梁侧次楞的抗剪计算。

4) 在模架进行计算时选择木方、模板、钢管等参数必须与现场实现相符。

5) 计算时梁的模架支撑步距应与板的支撑步距相一致。

6) 计算过程中各种材料的配置数量, 木方、钢管、对拉螺栓等必须完全满足计算。

3 架体立杆的平面布置

根据计算立杆的布置间距和图纸柱梁板墙等结构分布而布置模架的立杆, 先按梁的布置图布设梁的支撑立杆, 布设梁的支撑立杆应遵循先主梁后次梁的原则, 按照先纵向后横向的顺序, 如梁下有梁底支撑立杆的应保证梁底支撑立杆布置在梁底中部, 梁底纵横向布杆必须整体成排成行。梁的支撑立杆布置完就可进行板底支撑立杆的布置, 板的立杆布置应以原来已经布置好的梁底纵横向整体成排成行的立杆为基础, 还要满足板底的模架计算间距, 并且要求板下纵横向立杆的布置要与梁下纵横向立杆布置整体成行成排 (板下纵横间距可以是梁下纵横间距也可以是梁下间距的整数倍) , 只有整个模架架体纵横立杆成行成排后架体水平杆才可以拉结连通。立杆平面布置的主要目的:充分合理利用架体支撑材料、布杆后架体水平杆可以拉通提高架体的整体稳定性、能够提前设计特殊部位立杆布设。

4 架体水平杆的立面布置

模架架体的水平杆分两类:1) 最大梁底以下的可以整体拉通的水平杆。2) 最大梁底以上的可以局部拉通的水平杆。对于前者除要满足模架计算步距外还必须考虑其实际布置的高度, 因大梁底主楞要调整起拱、要求的高度也较准确, 所以最大梁底的主楞不便设于最大梁底第一道水平杆处, 为方便搭设一般最大梁底主楞应比架体最上一道整体拉通的水平杆高一定距离 (高出0.5 m左右) , 然后对整体拉通的水平杆依其高度尺寸在计算步距内进行调整, 达到整体拉通的水平杆上下布置均匀。同理其他最大梁底以上的各梁底主楞也应比架体本梁底第一道局部拉通的水平杆高一定距离便于操作。最大梁底以上各板底支撑立杆步距除应满足板底支撑模架计算及独立悬挑高度外, 其步距也应尽可能与前调整的均匀步距一致, 如达不到一致也不应高出计算步距, 局部拉通的水平杆要遵循能拉通的全部拉通的原则。

5 架体立杆、水平杆的确定计算

架体立杆、水平杆进行详细的布置过程中可能会发现原来以经验拟定的间距、步距等不合适, 需要按实际布杆进行最终的确定计算, 如计算不能满足还要对不能满足的部分重新进行布置, 直至计算满足为止, 确定计算的注意事项同拟定计算。

6 架体支撑立杆、水平杆的尺寸配置和接头分布确定

确定架体杆件布置后就可以对立杆和水平杆进行尺寸配置和接头分布了, 其确定必须满足立杆和水平杆接头设置的规范要求, 并且应尽可能地使用常用钢管长度尺寸。架体的所有水平杆和立杆尺寸配置和接头分布, 可通过纵横每排及相邻立杆和上下每步及左右相邻水平杆交错分布两种形式来满足。在立杆和水平杆配杆时所搭接的每段立杆、水平杆应尽可能使用长杆, 每段搭接立杆的最小长度应在架体最大步距的两步或两步以上长度, 每段搭接水平杆的最小长度应在架体最大跨距的两跨或两跨以上长度。

7 架体拉结支顶及剪刀撑的设置

高大模架的拉结设置:对于模架周边有建筑物的架体, 其架体每步水平杆应与周边的柱子等混凝土可靠结构牢固拉结, 拉结杆最好设于架体的立杆上也可设于架体的水平杆上, 拉结杆应通过架体两个以上的最大跨距, 拉结杆每个交叉架体处都要用扣件牢固连接, 拉结杆与柱子连接一侧应连接牢固填紧楔严。高大模架周边无建筑物可拉结时, 应先浇筑高大模架内的混凝土柱子, 待其强度达到设计值的60%以上时, 架体再与浇筑完成的柱子牢固拉结。高大模架的剪刀撑除满足规范要求外, 应按下述几点设置:架体外围必须满设连续竖向剪刀撑, 架体的中间可每隔10 m左右在梁底或柱中设置纵横的竖向连续剪刀撑, 当架体高度大于10 m时在架体底顶两道水平杆处设置连续的水平剪刀撑, 当架体高度较大时, 水平剪刀撑可按每10 m左右高度水平杆处设置一道连续水平剪刀撑。剪刀撑能与周边建筑物或架体内柱子接触的部位都应顶紧顶牢。

8 绘制方案的相关详图及图样

高大模架支撑体系涉及的细部较多, 只用文字表述有时很难叙述清楚, 要编制可行的符合实际的方案, 还必须绘制方案相关的详图及图样, 其主要包括:结构平面布置图、立杆平面布置图、竖向外围剪刀撑立面图、竖向内剪刀撑平面图、竖向内剪刀撑立面图、水平内剪刀撑立面图、水平内剪刀撑平面图、水平杆立面布置图、水平杆配杆及接头布置图、立杆配杆及接头布置图、各梁底支撑详图、各板底支撑详图、架体拉结位置立面图、架体拉结详图等, 在方案进行编制和确定过程中就要充分设计和考虑所涉及到的所有节点及细部, 方案确定完成后应将其收集并全部绘制出来。

9 架体搭设前的方案交底及与操作班组的沟通

高大模架专项施工方案经专家论证并审批后, 在模架搭设前应组织现场施工班组对方案进行详细的学习, 学习中如操作人员对方案有不明白之处, 应由项目工程师负责解释说明, 对方案了解清楚后再由工长对施工班组进行针对性的技术交底、安全交底, 技术交底内容主要包括:基底处理、布杆放线、立杆布置、水平杆布置、拉结和剪刀撑设置、各梁板柱等模板支撑等, 如操作人员在搭设过程中还有疑问和问题, 应及时向工长或项目工程师反映沟通解决。

1 0 模架搭设过程中的跟踪检查

高大模架在搭设过程中必须设专人跟踪检查, 应对垫木的支垫方式和厚度、梁和板支撑立杆的布置、扫地杆和水平杆的布置、架管的使用长度和接头分布、扣件的拧紧力矩、各结构模板的主楞次楞设置、木方的放置和数量及对拉螺栓的直径和间距、板顶立杆的悬挑高度和顶托的安装长度、各梁底板底的支撑、架体拉结、剪刀撑设置等进行详细的检查, 检查出问题应随即解决并整改, 要坚持“有问题不解决不得继续再往下施工”的原则, 坚决不可先搭设完后再解决问题。

1 1 架体搭设完成后的最终验收

为确保高大模架的施工安全, 其模架搭设完并且经自检合格后, 在浇筑混凝土前应邀请专项方案的论证专家或者高大模架的有关专家对现场搭设的模架提出验收意见, 这样即使搭设的架体存在一些问题相关专家也可以根据现场情况给出一些切合实际的整改意见, 最后再针对专家提出的问题和给出的意见逐项进行整改和实施, 模架的问题全部解决整改后才可浇筑高大模架的混凝土。

参考文献

[1]JGJ 162-2008, 建筑施工模板安全技术规范[S].

扣件式钢管高大支撑架篇5

关键词：超厚顶板,高大墙体,模板加固,空间刚架

扣件式钢管脚手架在施工中应用广泛, 我国建筑施工中使用的脚手架大约70%是扣件式钢管脚手架。扣件式钢管脚手架在施工中多数主要承受竖向荷载, 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》也是以此考虑的。但在施工实践中, 以承受水平荷载为主的脚手架也经常遇到, 也有同时承受较大竖向荷载和水平荷载的, 如下述工程的脚手架。某工程铁水倒罐站倒罐坑为地下槽形钢筋混凝土结构, 外形尺寸长36.1 m, 宽13.6 m, 底板在纵向中部错台, “高台”板底-11.2 m, “低台”板底-12.765 m, 底板厚2 000 mm, 侧壁厚1 300 mm, 上部有顶板, 厚1 200 mm (其中L-1高2 300 mm) , 顶板上表面标高为±0.00 m。C30, S8抗渗混凝土。基坑采用土钉墙支护, 高度从-4.5 m～-12.865 m (-11.3 m) 。原设计土钉墙与倒罐坑之间有500 mm～1 300 mm的空隙, 由于施工过程中出现偏差, 实际空隙只有100 mm～200 mm, 使每个倒罐坑有三面侧墙没有足够的空间支设外模, 因而无法采用常规的对拉螺栓加固, 须重新考虑模板加固方案。本工程顶板厚1.2 m, 梁L-1高3.3 m, 支顶加固难度也很大。

1总体施工方案

1.1 侧墙施工缝留设

在底板以上200 mm处即-9.0 m留第一道水平施工缝。由于土钉墙只做到-4.5 m, -4.5 m以下三面侧墙无法支外模, 也就无法使用对拉螺栓加固, 因此在-4.5 m留第二道水平施工缝, 重点解决-4.5 m以下4.5 m高侧墙的支顶加固。-4.5 m以上墙体可以两侧支模, 使用对拉螺栓加固, 相对容易施工, 因此和顶板一起施工。所以-4.5 m以下侧墙的加固和厚顶板的支顶加固是施工的重点和难点。施工缝处均埋设钢板止水带。

1.2 侧墙和顶板支顶加固方案

本工程顶板厚1.2 m, 梁L-1高3.3 m, 远超常规构件, 只能选择密集的满堂脚手架支顶。有顶板的面积占坑槽面积的64%, 因此侧墙的支顶加固应与顶板和梁的满堂脚手架搭设共同考虑, 为此拟将二者结合起来, 在满堂脚手架的基础上采取局部加固措施, 同时满足侧墙和顶板支顶的需要。敞口部分也参照该方法施工。由于本工程脚手架使用的全部是ϕ48×3.5钢管扣件脚手架, 因此就利用现有材料进行支顶加固。

2顶板和侧墙的支顶杆件受力验算

2.1 顶板及L-1支顶立杆受力验算

2.1.1 顶板支顶立杆受力验算

顶板支顶立杆受力验算见图1。

顶板厚1.2 m, 各种荷载值为:

1) 混凝土自重:1.2×1×1×24=28.8 kN/m2。

2) 钢筋:1.1×1.2=1.32 kN/m2。

3) 模板:0.3×1.2=0.36 kN/m2。

4) 施工荷载:1.0 kN/m2。

总的荷载值为:

(28.8+1.32+0.36) ×1.2+1.0×1.4=37.98 kN/m2。

使用ϕ48×3.5焊接钢管作为顶板支模的受力杆件, 横杆步距1 200 mm, 立杆双向间距600 mm, 立杆采用搭接 (不是对接) 接长, 则单根杆件所受荷载为:37.98×0.6×0.6=13.7 kN, 与规定允许值基本一致[1], 满足要求。

立杆稳定性验算 (σ=N/ (￠A) ≤f) , 满足要求。

而单只扣件抗滑移承载力为8.0 kN[2]<13.7 kN, 因此应在每根支顶立杆上附加一个抗滑移扣件。

2.1.2 L-1支顶立杆受力验算

L-1支顶立杆受力验算见图1。

L-1梁高1.2 m, 各种荷载值为:

1) 混凝土自重:2.3×1×1×24=55.2 kN/m2。

2) 钢筋:1.3×1.2=1.56 kN/m2。

3) 模板:0.5×1.2=0.6 kN/m2。

4) 振捣混凝土产生的荷载:2.0 kN/m2。

总的荷载值为:

(55.2+1.56+0.6) ×1.2+2.0×1.4=71.6 kN/m2。

使用ϕ48×3.5焊接钢管作为顶板支模的受力杆件, 横杆步距1 200 mm, 立杆双向间距500 mm, 立杆采用对接 (不是搭接) 接长, 则单根杆件所受荷载为:

71.6 ×0.5×0.5=17.9 kN<33.1 kN[1], 满足要求。

当钢管长度受限制, 不便于对接时, 可改用双立杆方案。

立杆稳定性验算 (σ=N/ (￠A) ≤f) , 满足要求。

而单只扣件抗滑移承载力为8.0 kN[2]<17.9 kN, 因此应在每根支顶立杆上附加两个抗滑移扣件。

2.2 侧墙支顶杆件受力验算

侧墙支顶杆件受力验算见图2。假定混凝土在墙体内均匀上升, 为了保证该假定的成立, 应在侧墙转圈均匀下灰。

1) 墙体混凝土浇筑过程中对模板产生的侧压力:

F1=γcH=24×4.5=108 kN/m2 (浇筑高度为9-4.5=4.5 m) 。

F2=0.22γct0β1β2v1/2=0.22×24×6×1.2×1.15×0.771/2=38.3 kN/m2。

其中, t0=200/ (18+15) =6 h, 浇筑速度为0.77 m/h (100 m3/h) 。

取较小值, 则F2=38.3 kN/m2。

侧压力为F=F2×1.2×0.85=38.3×1.2×0.85=39.07 kN/m2。

2) 水平支顶杆件的布置原则为沿高度方向间距500 mm, 水平方向间距600 mm, 这样每根杆件所受水平荷载 (即模板侧压力) 为39.07×0.5×0.6=11.7 kN。

近似按照立杆允许荷载核算, 则11.7 kN<13.0 kN[1], 满足要求。允许水平支顶杆件搭接 (不是对接) 接长。

单只扣件抗滑移承载力为8.0 kN[2]<11.7 kN, 同样在每根水平支顶杆件上附加一个抗滑移扣件。

3脚手架搭设和加固

3.1 倒罐坑内脚手架搭设

1) 根据以上计算结果, 证明利用普通ϕ48×3.5脚手钢管搭设顶板及大梁L-1和侧墙的模板支顶体系是可行的, 并且由于支顶体系脚手钢管的间距不超过600 mm, 步距不超过1 200 mm, 步距钢管沿相互垂直的两个方向布置并锁紧, 因此实际上已经形成一个十分坚固的空间刚性体, 只要其自身在外力作用下不发生水平滑移, 就可达到有效支顶的目的, 将斜撑支顶设在铁水罐车轨道基础上可满足要求 (见图3) , 因此两条铁水罐车轨道基础应与底板一次施工完。2) 搭接接长支顶钢管时, 搭接连接的扣件应不少于3个。3) 由于顶板支顶钢管所受荷载与其允许承载力十分接近, 因此钢管的间距应与给定值相符, 误差应不大于20 mm, 底板施工完毕后在表面弹线控制其位置。4) 钢管应顺直, 不得有焊口开裂现象。模板后的第一道扣件和附加扣件应逐个挑选。

3.2 -4.5 m以下外模板加固

每个倒罐坑有一面侧墙外侧仍需支模加固, 这两面墙之间基坑-9.10 m, 宽度7.4 m, 可以在基土内打入脚手钢管, 然后加斜撑支顶。也可以通过斜杆将力传递到另一个倒罐坑的底板上, 满足-4.6 m以下的支顶要求。-4.6 m以上设对拉螺栓, 只需外脚手架简单加固。

4结语

1) 使用该方法需要的脚手钢管略多于型钢支架, 但是造价要显著低于型钢支架方案, 同时型钢支架拆除后几乎没有再利用价值。2) 该方法脚手钢管需要量大, 占用时间也比较长, 对脚手架搭设的质量和精度要求较高, 同时不可避免地加大混凝土的浇筑量, 因此一般情况下宜避免使用。作为前工序的土钉墙施工应保证墙面位置和坡度的精度。3) 侧墙应控制混凝土的浇筑速度, 不要超过计算中设定的100 m3/h;侧墙混凝土的入模温度是按不低于18 ℃考虑的, 冬季施工时应采取相应的措施。

参考文献

[1]建筑施工手册编写组.建筑施工手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社, 2003.

[2]JGJ 130-2001, 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

扣件式钢管模板支撑体系及管理研究篇6

模板支撑体系是混凝土结构施工过程的重要临时承载和传力结构, 而扣件式钢管模板支撑体系是我国常用的模板支撑体系。但是, 由于目前我国对扣件式钢管模板支撑体系研究的欠缺和其自身性能的不足导致混凝土工程建设失败, 安全事故时有发生。

目前我国使用的模板支撑体系, 大多数都是扣件式钢管模板支撑。因此扣件式模板支撑体系的设计计算和施工管理也就成为本论文的重要研究内容。为了能制止各类脚手架和模板支撑体系的坍塌事故的再度发生, 就需要对模板工程进行详细的设计和合理的施工管理。本文主要是针对模板工程中存在的问题, 对模板及其支撑体系分别进行设计。通过借鉴国内外的理论知识和实践经验, 形成一套系统化、规范化的模板工程设计理论, 从而为模板工程设计提供一个系统的理论依据, 同时也为减少脚手架和模板支撑体系坍塌事故提供理论保证。

2 扣件式钢管模板支撑体系若干问题研究

在扣件式钢管模板工程中, 脚手架、模板支撑倒塌事故的主要原因是材料问题、设计问题和施工应用问题。本章针对扣件式钢管模板支撑体系设计中存在的问题, 从支撑体系的荷载计算取值、模板支架立杆计算长度和长细比、等方面, 完善模板支撑体系的设计和施工管理。

2.1 荷载计算问题

在模板工程支撑体系中, 当支撑架体搭设高度较低时, 作用在架体上的风荷载、诱发荷载等水平荷载对架体稳定性影响不大。但是, 随着架体的搭设高度变大, 架体本身受到的风荷载的作用也会变大, 水平荷载对支撑架体的影响也将加大, 此时, 输送混凝土的水平冲力和振捣混凝土产生的水平力对模板支撑体系支撑架体的内力影响就不能忽略了。因此, 本文建议在有关模板支撑体系的设计计算所涉及到的荷载及其取值按以下规定执行: (1) 模板及支撑自重的标准值; (2) 新浇混凝土构件自重标准值:普通混凝土可取2525 k N/m3, 对其他混凝土可根据实际的重度确定, 钢筋应根据设计图纸确定, 一般房屋建筑楼板为1.1k N/m3、梁为1.5k N/m3; (3) 施工人员及设备荷载标准值:一般取均布荷载, 房屋建筑为1.0k N/m2, 高架桥梁1.5k N/m2;对有大型浇筑设备如上料平台、混凝土输送泵等按实际情况计算; (4) 振捣混凝土时产生的垂直荷载标准值:取2.0k N/m2 (水平模板) ; (5) 支撑安装偏差荷载的标准值:一般取1%的垂直永久荷载标准值, 并且作用在支撑上端水平方向; (6) 安全荷载标准值:考虑施工中的振动和冲击, 不均匀荷载等未预见因素产生的水平荷载, 一般取2.5%的垂直永久荷载标准值, 并且作用在支撑上端水平方向; (7) 诱发荷载。即输送混凝土泵管的水平冲力、混凝土震捣器的振动波等产生的水平荷载作用。“在上述荷载中, 风荷载的作用面积应分为两部分:一部分是直接作用在支撑立杆所迎风面上, 另一部分作用在面支撑的侧向模板面上, 这部分风荷载按照上试计算后将其集中作用在支撑的上端来考虑。风荷载标准值计算公式一般参照《建筑结构荷载规范》 (GB50009) 给出计算公式ωk=0.7μZμSω0 (2-1)

式中:μZ-风压高度变化系数, 按照《建筑结构荷载规范》 (GB50009) 规定采用;μS-风荷载体型系数, 按照《建筑结构荷载规范》 (GB50009) 规定采用;ω0-基本风压 (k N/m2) , 按照《建筑结构荷载规范》 (GB50009) 规定采用。

2.2 模板支架立杆计算长度和长细比问题

2.2.1 扣件式钢管模板支撑体系立杆计算长度计算研究

在模板及其支撑体系的设计计算中, 立杆计算长度的确定关系着设计和校核支撑立杆的强度和稳定性计算。我国《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130-2001) 对模板支撑体系立杆计算长度的取为:

式中h-支架立杆步距;a-为立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度。

2.2.2 模板支架立杆长细比计算

为了避免计算临界压力, 快速方便的判断受压杆件的稳定性, 材料力学中引入了长细比的概念。长细比是综合反映压杆长度、约束条件、截面尺寸和形状对压杆分叉载荷的影响的量, 用λ表示。由欧拉公式, 定义长细比:令细长杆的临界应力等于材料的比例极限, 得到:

根据公式2-2即可求出不同材料的长细比极限值λP、λS, 然后根据公式2-3求出实际长细比λ的数值, 将其与长细比极限值λP、λS相比较, 从而选择相应临界应力公式。当需要求出临界压力时, 只要乘以截面面积A即可。

2.3 模板高支撑体系整体稳定性

模板高支撑体系不仅要保证立杆和基础具有足够的强度和承载能力, 还要求其具有良好的整体稳定性, 以保证支撑体系在外荷载特别是水平荷载作用下不发生整体倾覆、侧翻等安全事故。模板高支撑体系由于搭设高度较大, 其架体受到的水平荷载的影响要比一般支撑体系大。水平荷载是模板支撑系统受到的一种荷载作用, 它在模板支撑体系的受力计算中处于一种很特殊的地位。一般的模板支撑体系在计算中, 不会考虑水平荷载的作用, 只有在一些特别的支撑体系中才会体现它的作用。模板支撑体系中的水平荷载作用包括以下几种:风荷载、倾倒混凝土时产生的荷载作用、振捣和浇筑混凝土时机械设备产生的水平力等。有时候, 当浇筑路径不同时, 也会产生水平荷载。这些水平荷载对模板支撑体系尤其是高支撑的影响是很重要的, 因为当它们在总荷载中占有一定比例时, 就可能会造成模板支撑体系的倾覆事故。

3 模板工程安全施工安全管理

模板工程的施工安全大致上包括以下4个方面的安全要求和保障:

3.1 模板及其支撑体系的安装安全

模板支撑体系作为混凝土结构工程的临时承载结构, 在具体的施工中, 在经过具体的方案设计和施工前期准备以后, 就可以开始安装模板及其支撑体系。在模板及支架的安装过程中, 可能会发生落物、碰撞、坠落以及模板、设备和支架因未固定牢固发生倾覆等事故。

3.2 模板与支撑体系的工作安全

模板及支撑体系是混凝土结构的临时承载结构, 在混凝土浇筑过程中, 承受着来自新浇混凝土自重、施工人员以及机械设备和其他荷载的作用。在这一阶段, 模板可能会出现开模、走模、胀模和其他的明显变形从而影响构件的成型与承载力要求;模板支撑体系也可能会发生偏移、坍塌、倾倒、局部垮塌和其他破坏等, 从而引发模板支撑体系安全事故。

3.3 模板装置提 (滑、爬) 升和整体吊装转移工作的安全

在一些特殊混凝土结构工程中, 有时往往会使用滑模、爬模和大型模板来提高施工速度和质量。当需要对模板进行爬升、提升和滑动, 对大模板进行吊装时, 施工时就要注意在此过程中不能发生卡阻、不同步、偏载、支架变形、模板粘连和指挥不当、失控等情况。

3.4 拆除模板及支架的安全

当完成混凝土浇筑并经过混凝土结构强化以后, 就可以根据要求拆除模板及其支撑体系。模板及其支撑体系的拆除, 也是事故常发阶段, 原因是多样的。例如, 过早拆除模板及其支架、拆除顺序不当、拆除时乱丢乱扔等。种种这些操作行为, 都会给模板及支撑体系拆除工作埋下安全隐患。

5 结论

本论文以国家《混凝土结构工程施工规范》为研究背景, 研究了模板及其支撑体系上的荷载作用, 讨论了扣件式钢管模板支撑体系的立杆计算长度和长细比的确定。最后对扣件式钢管模板支撑体系的安全施工管理进行了论述。扣件式钢管模板支撑体系是一项很有发展前景的技术, 希望这篇文章能够在广大同行内起到抛砖引玉的作用, 为我国的建筑事业做出贡献。

摘要：扣件式钢管模板支撑体系具有装拆方便、通用性强、承载力大、整体刚度好等优点, 它已成为我国目前使用量最多的支撑体系之一。但是由于扣件式模板支撑体系在设计计算和搭设过程中存在许多不确定、不安全因素, 导致模板高支撑体系塌倒事故频频发生, 严重影响了施工安全和建筑物的使用性能。为此, 本文深入研究扣件式钢管模板支撑体系设计和施工安全管理问题。

关键词：模板工程,水平荷载,高宽比,安全管理

参考文献

[1]章雪峰.混凝土结构扣件式钢管模板高支模整体受力分析[D].杭州:浙江大学, 2005.

扣件式钢管高大支撑架篇7

扣件式钢管模板支撑体系是指, 使用扣件将钢管固定在一起, 从而形成一个空间结构, 由此来承载多种荷载作用的临时性支撑体系。虽然只是一种临时性的支持系统, 却在例如混凝土结构等诸多工程施工中有着极为重要的地位, 该支持系统的稳定性和安全性同样也是保证工程质量的关键问题。

1 立杆排列平面形状对单立杆稳定承载力的影响

在扣件式钢管模版支撑架的搭建中, 搭建质量 (如搭设过程中横向没有垂直等) 、杆件的初始缺陷 (如断面偏差、钢管的初始弯曲以及锈蚀等) 、把扣件与钢管的实际质量以及立杆与水平杆连接节点的扣件松紧程度等问题统称为广义上的初期缺陷, 用假想的水平力替代支撑系统初期缺陷对于高支模架体的稳定承载力的影响[1]。伴随着初期缺陷的增多, 支撑架稳定承载力了不断下降, 而且降低趋势明显。所以, 只有严格遵照有关规定进行施工, 控制并调整好支撑体系的初期曲线, 才能保证支架的稳定与安全。

另外, 许多情况下, 支架的初期缺陷难以量化准确, 无法给出一个确定的数值作为计算依据, 因此, 只有采取严格控制搭设质量严格和搭设材料, 加强管理等方法对此类问题加以解决。

1.1 无水平向及竖向剪刀撑时模板支架的稳定承载力

在立杆平面布置成正方形且将其纵横向跨数逐步递增的情况考虑进来, 可以发现, 随着纵横向跨数 (平面边长) 的增加, 一根立杆的稳定承载力也逐步增加。其原因是因为随着纵横跨数增大, 给予中间位置立杆的约束也同时增大。

但是, 当立杆布置不为正方形时且跨数没有逐渐递增时, 每根立杆其稳定承载能力取决于短边边长, 而且它的稳定承载力与以短边边长为长度的正方形架体系统立杆的稳定承载能力相同。在上述两种情况下, 支撑系统失稳时的弯曲方向垂直于长边方向。

1.2 水平向及竖向剪刀撑对支撑系统的影响

如果依照要求进行水平向和竖向的剪刀撑, 假定每个杆件与剪刀撑之间的联结点作为交接点, 计算后会发现, 与无剪刀撑的情况相比, 支撑体系中立杆稳定承载能力有显著的上升。

假定考虑平面尺寸大小的影响, 经过比较会发现当平面尺寸增大时, 立杆的存在数量也会增多。虽然水平及竖向的剪刀撑也在不断增多, 但是平均看来, 剪刀撑对于支架中每根立杆的约束作用会不断减小[2]。但是, 在支撑系统立杆跨数的数量增大到一定范围时, 剪刀撑的增加又会让每根立杆所受到的约束变多。另外, 当立杆的平面设计成长方形时, 各立杆的未定承载能力会低于以短边为正方形的支撑体系, 与其边长为正方形的架体相当。

2 构造要求对立杆稳定承载力的影响

2.1 水平剪刀撑的影响

在钢架模型下, 如果不添加水平剪刀撑, 则立杆的稳定承载力可以达到68000N, 但随着添加水平剪刀撑的层数的不断增多, 支撑体系的立杆的稳定承载力也会出现小幅的稳定上升。当实现每层都添加水平剪刀撑的条件下, 扣件式钢管模板支撑架的立杆的稳定承载力增长为70050N, 与之前相比仅上升了百分之三。由此可见, 扣件式钢管模板支撑架立杆的稳定承载能力与水平剪刀撑的数量并没有实质性的关系。

2.2 扫地杆的影响

在取消全部扫地杆, 并且不考虑水平向及竖向剪刀撑的影响时, 分别对高度不同的架体进行计算后会发现, 在此类情况下, 支撑体系的高度对于立杆稳定承载力的计算并没有很大的影响。在架体破坏失稳时, 变形弯曲都基本上只发生在靠近地面的第一层, 该体系的稳定承载能力仅仅达到了带扫地杆支撑体系的三分之一。

如果, 只考虑在支撑体系的一个方向设置扫地杆, 之后再对上述情况进行相同的分析计算后会发现, 无论支撑体系处于那种高度, 其立杆稳定承载的能力都不会增加, 等同于没有安装扫地杆时的承载能力, 不同仅在于立杆失稳弯曲是的方向转为垂直于扫地杆。

2.3 竖向剪刀撑的影响

假设, 仅将竖向剪刀撑坐在支撑体系的两个对面, 经过计算后会发现, 该体系中立杆稳定承载能有所上升, 但上升数值不到百分之二。但是, 如果在支撑体系的四面都附加竖向剪刀撑, 那么立杆竖向的稳定承载能力与不加时比较上升了百分之二十三。由此可见, 竖向剪刀撑对于扣件式钢管模板支撑架中立杆的稳定承载能力有极大的提升和显著而对影响。

2.4 水平剪刀撑与竖向剪刀撑之间的相互作用

在支撑体系四面都附加竖向剪刀撑的状态下, 如果将水平剪刀撑的数量继续增加, 那么整个支撑体系中立杆的稳定承载能力也会逐步提升, 但在数值的变化上很小, 当按照每两步布置一层的规范布置时, 其稳定承载能力的增加量也仅为百分之四[3]。由此可见, 架体立杆的稳定承载能力并不会受水平剪刀撑的太大影响。

3 影响扣件式钢管支撑架立杆承载力的其他因素及解决方法

3.1 工程质量因素

依据工程项目管理理论, 影响工程质量的因素可以分为环境的不利影响、人的不安全因素和物的不安全状态。因此, 在搭设扣件式钢管模板支撑架的过程中, 不光要关注技术方面的问题, 同时也不能忽略种种环境因素和管理环节对支撑体系稳定性的影响。无序的管理和混乱的秩序常常是导致事故发生的重要诱因。

所以, 在搭设扣件式钢管模板支撑架前首先要编制专项的方案、计算书等等, 必要的时候可以请专家前往论证, 在得到相关单位、部门审批后才可进入实际搭建。另外, 在混凝土浇筑和扣件式钢管模版支撑架搭设的过程中, 必须严格按照法规条文和方案施工, 同时还要保证随时监控支撑体系的稳定, 发现隐患应该及时排除。

3.2 其他风险因素

每当一个项目投入营运之前, 必然要经过风险衡量的过程。在这个过程中, 风险被具体的量化为了关于损失严重性和发生概率的函数, 同时与风险量进行相对的比较, 从而确定该风险的严重性。从等级上, 风险量可以分为:很小、小、中等、大和很大五个等级。在扣件式钢管模版支撑架的搭设过程当中, 有很多风险都能达到大或很大的等级。因此, 对于扣件式钢管模版支撑架中所存在的各类问题都应该加以重视, 同时也要强化控制和管理, 将隐患扼杀于摇篮中。

扣件式钢管模板支撑架的搭设是一项复杂且系统的工程, 在搭设的过程当中稍有疏忽都会对支撑架整体的安全产生不利影响, 严重的更有可能引发架体的倒塌。尽管在相关的规章制度中对于立杆稳定等各方面问题都有要求, 但是, 对于剪刀撑的规定也仅仅是停留在对于构造的控制上。由于剪刀撑的设置直接影响到模板支撑体系的安全, 所以在施工中对于剪刀撑的设置同样要加以重视, 必要时也可添加到相关的法律条文当中。

参考文献

[1]余宗明, 新型脚手架的结构原理及安全应用[M].北京;中国铁道出版社, 2010.[1]余宗明, 新型脚手架的结构原理及安全应用[M].北京;中国铁道出版社, 2010.

[2]曾凡奎, 李昌华, 李新闻, 胡长明.扣件式钢管高大模板支架整体稳定性试验研究[J].2009.[2]曾凡奎, 李昌华, 李新闻, 胡长明.扣件式钢管高大模板支架整体稳定性试验研究[J].2009.

扣件式钢管高大支撑架篇8

三新铁路垮察棋高速中桥位于鄂托克旗境内扎木素井南侧, 铁路线在DK5+280.216处跨越察棋高速公路。公路与铁路线斜交63.5度, 该中桥孔跨布置为一联16+24+24+16 m连续刚构。桥梁部为箱形钢筋混凝土等梁, 梁高1.3m, 底宽4m, 两侧翼缘板宽1.45m, 梁顶总宽6.8 m。桥梁在两端桥台设支座, 梁顶纵坡4‰-6‰。

2 施工方法简介

该桥位于直线上, 陆地施工条件较好。施工时, 先将桥位地基处理后, 采用扣件式满堂脚手架逐跨现浇施工工艺进行施工, 梁部模板整体采用桥梁竹胶板现场加工。

3 满堂支架搭设及预压

3.1 地基处理

先用装载机将表层土、有机土推平并压实;桥墩、台基坑采用分层回填并整平压实。原有地基整平压实后, 再在其上填筑大约30cm的砾砂类土, 并选择最佳含水量时用振动压路机进行辗压, 辗压次数不少于3遍, 如果发现弹簧土须及时清除, 并回填合格的砂类土或石料进行整平压实, 在碾压后土层上按照安装满堂支架脚手钢管立杆所对应的位置铺设枕木;为尽量减少地基变形的影响, 在墩台基坑回填好的地基上铺设大型废钢模板 (此处不铺设枕木) , 废钢模板铺设时, 面板朝下。压实的砾砂土层或石子层的宽度大约为15米。为避免地基受水浸泡, 在两侧开挖40×30cm的排水沟, 排水沟分段开挖形成坡度, 低点开挖集水坑。

3.2 支架安装

本支架采用“扣件”式满堂脚手架, 其结构形式如下:纵向立杆间距为60cm, 横向立杆间箱梁底板所对应的位置处间距按50cm布置, 两侧翼缘板按60cm左右间距布置 (可详见《箱梁满堂支架布置图》) , 在高度方向每间隔1m设置一排纵、横向联接脚手钢管, 使所有立杆联成整体, 为确保支架的整体稳定性, 在每三排横向立杆和每三排纵向立杆各设置一道剪刀撑。在地基处理好后, 按照施工图纸进行放线, 纵桥向铺设好枕木, 便可进行支架搭设。支架立杆底部垫20mm钢板, 顶部加顶托。在可调顶托上铺设10×10cm方木, 箱梁底板下方的方木纵向布置, 间距为:在箱梁底板所对应的位置按50cm布置, 底板其余位置按60cm布置;桥梁模板采用桥梁竹胶板 (厚1.2cm) 钉5×10方木, 方木间距20cm 。支架搭设好后, 测量放出几个高程控制点, 然后带线, 用切割机将多余的脚手管割除, 在修平的立杆上口安装可调顶托, 可调顶托是用来调整支架高度和拆除模板用的, 本支架使用的可调顶托可调范围为20cm左右, 顶托采用36型。梁底模板布置好后可进行支架预压。《扣件式钢管脚手架安全技术规范》规定立杆接长采用对接扣件连接, 每根立杆底部应设置底板或垫板。对接扣件应交错布置:两根相邻立杆的接头不应设置在同步内, 同步内隔一根立杆的两接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm;各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。

3.3 支架预压

安装模板前, 要对支架进行压预。支架预压的目的: (1) 检查支架的安全性, 确保施工安全。 (2) 消除地基非弹性变形和支架非弹性变形的影响, 有利于桥面线形控制。

预压荷载为箱梁单位面积最大重量的1.1倍。本设计采用沙袋分段预压法进行预压:施工前, 要进行检验, 确保袋子不漏。每一孔梁进行预压。

为了解支架沉降情况, 在预压之前测出各测量控制点标高, 测量控制点按顺桥向每5米布置一排, 每排8个点。在加载50%和100%后均要复测各控制点标高, 加载100%预压荷载并持荷24小时后要再次复测各控制点标高, 如果加载100%后所测数据与持荷24小时后所测数据变化很小时, 表明地基及支架已基本沉降到位, 可用卸载, 否则还须持荷进行预压, 直到地基及支架沉降到位方可卸载搬移沙袋。卸载时通过吊车将沙袋移至桥位区外, 不可人工抛投, 以免影响处理好的地基、立杆稳定, 造成安全事故。卸载完成后, 要再次复测各控制点标高, 以便得出支架和地基的弹性变形量 (等于卸载后标高减去持荷后所测标高) , 用总沉降量 (即支架持荷后稳定沉降量) 减去弹性变形量为支架和地基的非弹性变形 (即塑性变形) 量。预压完成后要根据预压成果通过可调顶托调整支架的标高。预压示意图如下:

24米梁预压沙袋:高度2.4m, 宽度4.5m。

16米梁预压沙袋:高度2.4m, 宽度4.5m。

4 模板检算

模板支架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130-2001) 。

模板设计与验算模板必须能够正确地保证其形状和位置, 因而设计模板时必须进行强度设计和刚度验算, 确保模板具有足够的强度和刚度。

(1) 荷载计算:

模板自重:a=0.096kN/m2;混凝土自重:b=32.5kN/m2;钢筋自重:c=3.59 kN/m2;施工荷载:d=2.5kN/m2;振捣荷载:e=2.0kN/m2。

(2) 强度验算:

施工荷载均布时, 可近似按5跨等跨连续梁计算, 即:

undefined

强度满足设计要求。

(3) 刚度验算按1m宽度计算。

则q2=1.0× (α+b+c) ×1.0=36.186KN

E=6500MPa

I=1.0×0.0123/12=0.144×10-6m4

f=0.644q2l4/100EI=15.56mmundefined

刚度不满足要求, 调整愣骨间距为0.2m后满足刚度要求。

5 10×10方木计算

5.1 荷载的计算

模板加愣骨自重:a=1.0kN/m2;混凝土自重:b=32.5kN/m2;钢筋自重:c=3.59 kN/m2;施工荷载:d=2.5kN/m2;振捣荷载:e=2.0kN/m2。按简支梁受力结构计算。

则有q= (a+b+c+d+e) ×1.2= 50 kN /m2

W=bh2/6 =0.1×0.12/6 =1.67×10-4m3

5.2 强度计算

由梁正应力计算公式得

undefinedMPa<[σ0]=10MPa

强度满足要求。

5.3 抗剪计算

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:

undefinedMPa<[τ]=2MPa (参考一般木质) 强度满足要求。

5.4 挠度计算

由矩形简支梁挠度计算公式得:

刚度满足要求。

以上各数据均未考虑模板强度影响, 若考虑模板刚度作用和3跨连续梁, 则以上各个实际值应小于此计算值。

6 立杆强度验算

脚手管 (Φ48×3.5) 立杆的纵向间距为0.6m, 横向间距为0.5m和0.6m, 因此单根立杆承受区域即为底板0.5m×0.6m或0.6m×0.6m箱梁均布荷载, 由方木横梁集中传至杆顶。根据受力分析, 不难发现底板对应的间距为0.5m×0.6m立杆受力比其余位置间距为0.6m×0.6m的立杆受力大, 故以底板下的间距为0.5m×0.6m立杆作为受力验算杆件。采用的钢管类型为Φ48×3.5。计算参数:E=2.06×105 N/mm2, A=4.89cm2, W=5.08cm3, I=12.9cm4, f=205 N/mm2, 回旋半径i=1.579cm。以1、2节间立杆为单元进行计算。P= 50 kN /m2,

由于横杆步距为1.0m, 长细比为λ= l0/ i = 1150/15.78 = 73, 查JGJ130-2001附录C可得Φ= 0.76 , 则有:

[N] = ΦA[σ] =0.76×489×205 = 76.19kN

而Nmax=P×A=50×0.5×0.6=15KN<[N]

抗压强度满足要求。

另由压杆弹性变形计算公式得: (按最大高度9m计算)

undefinedmm压缩变形很小。

24米箱梁每跨混凝土138m3, 自重约345 T, 按上述间距布置底座, 则每跨连续箱梁底板下共有297根立杆, 可承受980吨荷载 (每根杆约可承受33kN) , 比值为980/345 = 2.84 , 完全满足施工要求。经计算, 本支架其余杆件受力均能满足规范要求, 本处计算过程从略。

16米梁与24米梁检算方法相同, 梁部侧模板加固与底板相同, 且受力较底板小故不再检算。

7 地基容许承载力验算

根据地质资料可知, 地表土质基本为粉沙土层等。地基碾压密实处理并铺垫30cm厚砾砂土, 处理后地基承载力要求在100～130Kpa之间。出于安全考虑, 处理后仍按100Kpa设计计算, 即每平方米地基容许承载力为10t/m2, 而箱梁荷载 (考虑各种施工荷载) 最大为5t/m2, 完全满足施工要求。

8 模板工程

为保证现浇箱梁的外观质量光洁度、表面平整度和线形, 加快施工进度, 本工程箱梁模板采用铺设竹胶板, 锯板采用合金锯片, 直径400毫米, 120齿左右, 转速3800转/分, 在板下垫实时锯切, 以预防毛边。桥梁竹胶板存放时板面不得与地面接触, 要下垫方木, 边角对齐堆放, 保持通风良好, 防止日晒雨淋, 并定期检查。

9 混凝土配合比的设计及要求

(1) 混凝土强度等级为C40。

(2) 水泥:采用草原P042.5水泥。

(3) 粗骨料:棋盘井镇产1～2cm级配。

(4) 细骨料:三北羊场产中粗砂。

(5) 箱梁一次浇筑最大方量约138m3, 2个JS500以上混凝土站, 实际生产能力约为35m3/h, 初凝时间不得小于12h。

(6) 每灌搅拌时间不小于90s。

(7) 确保砼的流动性、和易性、秘水性及可泵性能够施工及质量要求。

10 搭设材料要求

10.1 钢管

钢管的管径优选为48mm;最大长度限制为6.5m, 每根重量控制在25kg以内, 以确保搭设和拆卸的安全。钢管的检测按国家标准《碳素结构钢》GB700-89中Q235A钢的规定。

10.2 扣件

扣件有钢板冲压的和可锻铸铁的。用于搭设模板支撑架的扣件为可锻铸铁扣件, 材料为机械性能不低于KTH33008的可锻铸铁, 其机械性能:抗拉强度330N/mm², 延伸率8%, 硬度HB120～163。可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成, 比灰口铸铁具有较高的韧性, 多用于制造成承受冲击荷载的铸件。

扣件检测的基本要求如下:①新扣件必须有产品质量合格证、生产许可证、专业检测单位的测试报告;②扣件螺栓拧紧力矩达70N·m时, 可锻铸件扣件不得破坏。

扣件使用中避免扣件来源杂乱, 质量不均, 特别是有价格很低的劣质扣件进入施工现场。

11 总结

(1) 支架在预压、连续梁砼施工过程中安全可靠, 无安全、质量事故发生。梁体砼外观质量经监理、业主两家验收100%合格。

(2) 扣件式钢管架材料易租赁, 运输方面, 施工也非常方便实用, 对于净空较高的现浇连续梁采用钢管架空施工经济性较好。

(3) 在搭设支架时, 搭设材料规格、质量要严格把关, 避免市场上不合格或劣质产品被采用, 造成支架存在安全事故隐患。

(4) 该支架设计方案中10×10方木采购困难时, 可采用10号工字钢替代。

参考文献

[1]王进编.铁路工程施工[M].北京:中国铁道出版社, 2002.

[2]谢幼藩.桥梁施工[M].北京:中国铁道出版社, 1997.

[3]中国建筑科学研究院等[J].建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范, 2004.

[4]中华人民共和国铁道部发布.铁路混凝土与砌体工程施工规范[M].北京:中国铁道出版社, 2001.