深大截面梁、高支架模板系统搭设设计
关键词：深大截面梁，高支架，支撑系统，搭设设计
一、工程概况
汕头市职业技术学院图书信息大楼工程，建设地点位于汕头职业技术学院校内，7层框架结构，总建筑面积15800平方米，工程首层门廊层高9.0m，其中有代表性的大梁截面尺寸为1000mm×1600mm，板厚为120mm。工程属高大模板支撑系统。
二、高大模板支撑系统的搭设设计
整体钢管排架采用Ф48×3.5标准钢管搭设模板支撑系统，梁下采用5支撑,横向间距600mm，纵向间距700mm，支架立杆的步距h=1.50m；梁边至板支撑的距离1.05m，板立杆间距为800×800，在靠近杆顶和杆脚处，各用水平连杆双向拉固，纵向剪刀撑设置在梁两侧的杆垂直面上全面设置，不得跳跃设置，横向高剪刀撑间距2500，立杆下采用木枋垫板。梁下排架与楼层满堂脚手架连为一体，以增加排架的空间刚度。采用18厚胶合板作模板，第一层龙骨80×80mm木枋@300mm，第二层龙骨80×80mm双木枋；支撑采用Φ48×3.5钢管纵向@700mm，横向@600mm，梁侧模厚度18mm，竖肋80×80mm木枋@350mm，对拉螺栓3排φ14，等间距为370mm，采用Φ48×3.5双钢管作为横檩，用蝴蝶扣与对拉螺栓联结。整个支撑架按满堂脚手架的要求搭设，梁下承力小横杆应采用双扣件与立杆扣牢，地面砼板应先行浇筑完毕，强度符合要求，可承受上部施工荷载与自重向下传递。大梁的模板及支撑形式设计如下图：
三、支撑系统设计验算
根据建筑施工手册（第四版）中模板结构设计方法，设计模板支撑系统时以各结构构件最不利控制点进行受力验算。本工程最不利控制点为1000mm×1600mm大梁。
1.梁侧模板验算
（1）荷载计算
1）新浇砼的侧压力F1=0.22γ×200/（T+15）β1β2V1/2
=0.22×24.00×4.44×1.20×1.15×2.000.5=45.75kN/m2
(γ=24.0β1=1.20β2=1.15V=2.0T=30.0)
F2=γH=24×梁高=24×1.60=38.40kN/m2
比较F1、F2两者取小值F=38.400kN/m2，有效压头高度=F/γ=1.60m。
2)荷载计算
荷载类型标准值单位分项系数设计值单位
①新浇混凝土的侧压力F38.40kN/m2γG=1.246.08kN/m2
②倾倒混凝土产生的荷载Q3K4.00kN/m2γQ=1.45.60kN/m2
梁侧模和侧肋强度荷载组合①+②51.68kN/m2
梁底模和侧肋挠度验算计算荷载①/1.238.40kN/m2
（2）梁侧模板强度验算
木模板厚度h=18mm；取竖肋间距L=350mm,计算跨数5跨；
W=bh2/6=1480×182/6=79920mm3，I=bh3/12=1480×183/12=719280mm4。
1）抗弯强度验算
q=51.68×(1.60-0.12)=76.49kN/m=76.49N/mm，弯矩系数KM=-0.105
Mmax=KMqL2=-0.105×76.49×3502=-983806N.mm=-0.98kN.m
σ=Mmax/W=983806/79920=12.31N/mm2
侧模抗弯强度σ=12.31N/mm2＜fm=13.00N/mm2,满足要求。
2）抗剪强度验算
抗剪系数KV=0.606
Vmax=KVqL=0.606×76.49×0.35=16.22kN
τ=3Vmax/（2bh）=3×16.22×1000/(2×18×1480)=0.91N/mm2
侧模抗剪强度τ=0.91N/mm2＜fv=1.40N/mm2,满足要求。
3）挠度验算
q，=46.08×(1.60-0.12)=56.83kN/m=56.83N/mm，挠度系数Kυ=0.644
υmax=KυqL4/100EI=0.644×56.83×3504/(100×6000×719280)=1.27mm
[υ]=L/250=350/250=1.40mm
侧模挠度υmax=1.27mm＜[υ]=1.40mm,满足要求。
（3）穿梁螺栓计算
Fs=0.95×(γGF+γQQ2k）=0.95×51.68=49.10kN/m2;设3排对拉螺栓，螺栓横向间距a=700mm=0.70m，竖向间距b=(1600-120)/4=370mm=0.37m，N=abFs=0.70×0.37×49.10=12.72kN；对拉螺栓φ14,容许拉力[Ntb]=17.80kN
对拉螺栓受力12.72kN＜容许拉力17.80kN,满足要求。。
（4）侧肋强度验算
木枋尺寸b=80mm，h=80mm；计算跨度370mm；跨数4跨。
W=bh2/6=80×802/6=85333mm3，I=bh3/12=80×803/12=3413333mm4。
1）抗弯强度验算
q=51.68×0.35=18.09N/mm；弯矩系数KM=-0.107
Mmax=KMqL2=-0.107×18.09×3702=264988N.mm=0.26kN.m
σ=Mmax/W=264988/85333=3.11N/mm2
侧肋抗弯强度σ=3.11N/mm2＜fm=13.00N/mm2,满足要求。
2）抗剪强度验算
剪力系数KV=0.607
Vmax=KVqL=0.607×18.09×0.37=4.06kN
τ=3Vmax/（2bh）=3×4.06×1000/(2×80×80)=0.95N/mm2
侧肋抗剪强度τ=0.95N/mm2＜fv=1.40N/mm2,满足要求。
3）挠度验算
q，=46.08×0.35=13.44kN/m=13.44N/mm；挠度系数Kυ=0.632
υmax=Kυq，L4/100EI=0.632×13.44×3704/(100×9000×3413333)=0.04mm
[υ]=L/250=370/250=1.48mm
侧肋挠度υmax=0.04mm＜[υ]=1.48mm,满足要求。
（5）梁侧檩梁验算
对拉螺杆纵向间距700mm，侧肋间距350mm，计算跨数5跨；梁侧檩梁采用Φ48×3.5双管，W=5080mm3，I=121900mm4，A=489mm2；
1）抗弯强度验算
P=7.65kN，弯矩系数KM=0.171
Mmax=KmPL=0.171×7.65×0.70×106=915705N.mm=0.92kN.m
σ=Mmax/W=915705/(2×5080)=90.13N/mm2
檩梁抗弯强度σ=90.13N/mm2＜fm=205.00N/mm2,满足要求。
2）抗剪强度验算
剪力系数KV=0.658
Vmax=KVP=0.658×7.65=5.03kN
τ=3Vmax/(2bh)=3×5034/(2×489)=15.44N/mm2
檩梁抗剪强度τ=15.44N/mm2＜fv=125.00N/mm2,满足要求。
3）挠度验算
挠度系数Kυ=1.096
υmax=KυPL3/（100EI）=1.096×7650×7003/(100×206000×243800)=0.57mm
[υ]=L/250=700/250=2.80mm
檩梁挠度υmax=0.57mm＜[υ]=2.80mm,满足要求。
2．梁底模验算
（1）梁底模及支架荷载计算
荷载类型标准值单位梁宽(m)梁高(m)系数设计值
①底、侧模自重0.3kN/m2×(1.00+2.96)×1.2=1.43kN/m
②砼自重24.0kN/m3×1.00×1.60×1.2=46.08kN/m
③钢筋荷载1.5kN/m3×1.00×1.60×1.2=2.88kN/m
④振捣砼荷载2.0kN/m2×1.00×1.4=2.80kN/m
梁底模和支架承载力计算组合①＋②＋③＋④q1=53.19kN/m
梁底模和龙骨挠度验算计算组合（①＋②＋③）/1.2q2=41.99kN/m
（2）梁底模板验算
第一层龙骨间距L=300mm，计算跨数5跨。底模厚度h=18mm，板模宽度b=1000mm；W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4。
1）抗弯强度验算
弯矩系数KM=-0.105
Mmax=KMq1L2=-0.105×53.19×0.302×106=-502646N.mm=-0.50kN.m
σ=Mmax/W=502646/54000=9.31N/mm2
梁底模抗弯强度σ=9.31N/mm2＜fm=13.00N/mm2,满足要求。
2） 抗剪强度验算
剪力系数KV=0.606
Vmax=KVq1L=0.606×53.19×0.30×1000=9670N=9.67kN
τ=3Vmax/（2bh）=3×9670/(2×1000×18)=0.81N/mm2
梁底模抗剪强度τ=0.81N/mm2＜fv=1.40N/mm2,满足要求。
3）挠度验算
q2=41.99kN/m，挠度系数Kυ=0.644
υmax=Kυq2L4/(100EI)=0.644×41.99×3004/(100×6000×486000)=0.75mm
[υ]=L/250=300/250=1.20mm
梁底模挠度υmax=0.75mm＜[υ]=1.20mm,满足要求。
（3）第一层龙骨验算
第一层龙骨采用木枋b=80mm，h=80mm；立杆横向尺寸L2=600mm，梁宽度b=1000mm。
W=bh2/6=80×802/6=85333mm3，I=bh3/12=80×803/12=3413333mm4。
a、梁传荷载计算
q=q1×第一层龙骨间距/梁宽=53.19×0.30/1.00=15.96kN/m
b、板传荷载计算
P板重量=1.2×(板厚度×25＋模板重)＋1.4×活载
=1.2×(0.12×25+0.30)+1.4×2.50=7.46kN/m2
板传递到第一层龙骨的荷载P=0.53×0.30×7.46=1.17kN
经过(1)计算得到从左到右各支座力分别为：N1=-0.34kN,N2=3.84kN,N3=11.56kN,N4=3.66kN
经过(1)计算得到：Mmax=0.68kN.m；Vmax=5.92kN；Fmax=11.56kN；υmax=0.46mm。
1）抗弯承载力验算
σ=Mmax/W=0.68×106/85333=7.93N/mm2
第一层龙骨抗弯强度7.93N/mm2＜13.00N/mm2,满足要求。
2)抗剪强度验算
τ=3Vmax/(2bh)=3×5920/(2×80×80)=1.39N/mm2
第一层龙骨抗剪强度1.39N/mm2＜1.40N/mm2,满足要求。
3）挠度验算
υmax=0.46mm
[υ]=L/250=600/250=2.40mm
第一层龙骨挠度υmax=0.46mm＜2.40mm,满足要求。
（4）第二层龙骨验算
第二层龙骨纵向间距700mm,计算跨数2跨。第二层龙骨采用双木枋b=80mm，h=80mm；W=2×80×802/6=170667mm3，I=2×80×803/12=6826667mm4；P=Fmax=11560N；
1）抗弯强度验算
弯矩系数Km=0.262
Mmax=KmPL=0.262×11560×700=2123000N.mm=2.12kN.m
σ=Mmax/W=2123000/170667=12.44N/mm2
第二层龙骨抗弯强度σ=12.44N/mm2＜fm=13.00N/mm2,满足要求。
2）抗剪强度验算
剪力系数KV=1.023
Vmax=KVP=1.023×11560/1000=11.83kN
τ=3Vmax/(2bh)=3×11.83×1000/(2×80×80)=1.39N/mm2
第二层龙骨抗剪强度τ=1.39N/mm2＜fv=1.40N/mm2,满足要求。
3）挠度验算
挠度系数Kυ=1.250
υmax=KυPL3/（100EI）=1.250×11560×7003/(100×9000×6826667)=0.81mm
[υ]=L/250=700/250=2.80mm
第二层龙骨挠度Vmax=0.81mm＜[υ]=2.80mm,满足要求。
3.支撑强度验算
（1）钢管承载力验算
1)荷载计算
传至每根钢管立柱最大支座力的系数2.953
每根钢管承载NQK1=2.953×11560=34137N
每根钢管承载活荷载（1.0kN/m2）:NQK2=1.4×0.60×0.70×1000=588N
每根钢管承载荷载NQK=NQK1＋NQK2=34137+588=34725N
钢管重量0.0368kN/m,立杆重量=0.0368×7.4×1000=273N
水平拉杆5层,拉杆重量=5×1.30×0.0368×1000=240N
扣件单位重量14.60N/个,扣件重量=14.60×5=73N
支架重量NGk=立杆重量+水平拉杆重量+扣件重量=273+240+73=585N
钢管轴向力N＝1.2NGK+NQK=1.2×585+34725=35427N
2)钢管立杆长细比验算
L0=h=1.50m=150cm，Φ48钢管的i=1.58cm,λ=L0/i=150/1.58=94.94
钢管长细比94.94＜150,满足要求。
3)钢管立杆稳定性验算
=0.626，P=N/(A)=35427/(0.626×489.00)=115.73N/mm2
钢管稳定性115.73N/mm2＜205.00N/mm2,满足要求。
（2）钢管支承面受冲切承载力验算
钢管立杆设配套底座100×100mm，支承面为混凝土楼板，支承楼板厚=120mm，上部荷载为：F=35.43kN
βs=2.00，ft=1.10N/mm2，hO=120-15=105mm，βh=1.00
η=0.4＋1.2/βs=1.00，σpc,m=1.00N/mm2，Um=4×(100+105)=820mm
(0.7βhft＋0.15σpc,m)ηUmhO
=[(0.7×1×1.10+0.15×1)×1.00×820×105]/1000=79.21kN
钢管支承面受冲切承载力79.21kN＞上部荷载F=35.43kN,满足要求。
(3)支承面局部受压承载力验算
Ab=(0.10×3)×(0.10×3)=0.09m2,Al=0.10×0.10=0.01m2
βl=(Ab/Al)0.5=3,fcc=0.85×9600=8160kN/m2,ω=0.75
ωβlfccAl=0.75×3×8160×0.01=183.60kN
钢管支承面局部受压承载力183.60kN＞上部荷载F=35.43kN,满足要求。
结束语：在全体施工人员的努力下，深大截面梁、高支架模板系统搭设顺利进行，并取得良好效果，该部位砼已顺利浇筑完毕，浇筑过程中未出现异常情况，拆模后也未发现质量缺陷，职业技术学院图书信息大楼工程竣工验收后获得广东省优良样板工程称号。
参考文献
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中国建筑工业出版社；
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中国建筑工业出版社；
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001中国建筑工业出版社；
《钢结构设计规范》GB50017-2003中国建筑工业出版社；
《建筑施工手册》(第四版)2003中国建筑工业出版社。
《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社。