扣件式钢管高大模板支持体系的施工技术与管理对策
【摘要】文章介绍了扣件式钢管高大模板支撑体系在高大施工中的应用注意事项。重点对模板下支撑的稳定验算进行了具体、详细的叙述。同时对搭设材料及高大模板支撑体系的构造要求进行了阐述。
【关键词】扣件式钢管；高大模板；支撑体系；施工技术
1．引言
随着经济社会的发展和建筑技术的进步，高层建筑、大跨度大空间建筑不断增多，对混凝土结构模板支撑体系提出了更高的要求。为防止模板支撑体系倒塌事故的发生，《建设工程安全生产管理条例》将模板工程列入危险性较大的分部分项工程，要求施工单位编制专项施工方案，并附具安全验算结果，经施工单位技术负责人、总监理工程师签字后实施，施工过程中由专职安全生产管理人员进行现场监督。对高大模板工程的专项施工方案，施工单位还应当组织专家进行论证审查。建设部于2004年12月发出通知，对需要组织专家论证审查的危险性较大分部分项工程的规模和论证审查办法做出了具体规定。毫无疑问，通过审查，能够发现和改正一些错误和不足，使方案得到进一步的完善，对确保模板工程的安全具有积极作用。
在对施工企业编制的模板工程专项施工方案的审查过程中，笔者发现送审的方案不同程度地存在着编制质量粗糙、方案针对性不强、缺乏指导施工的作用，有的方案甚至出现计算错误等严重问题，编制质量亟待提高。笔者认为，施工方案的作用是指导施工科学、规范、有序地进行，取得良好的社会、经济效益。因此，要求施工方案应当能够切合工程实际、符合技术规范要求、充分运用先进技术、具有较强的针对性和科学性。提高模架施工方案的编制质量应突出针对性和科学性，着力提高方案对现场施工的指导作用。
2．高大模板支持体系的施工技术方案
2．1搭设材料及尺寸
施工工程高大的模板支架采用扣件式钢管脚手架，立杆支撑在一层地面和二、三层楼面上。材料采用48X3．5钢管、可锻铸铁扣件、九合板模板、木枋斜楞，一架两用，即用于支撑结构和装修施工使用，但主要用于结构支撑。考虑要利用悬挑部位原建筑外脚手架做为支撑的一部分，故取定立杆纵横间距为原外脚手架柱距的一半，均为700mm，水平杆纵横向间距为700mm，立杆步距取1500mm。南侧支撑布置、北侧支撑基本相同。
2．2构造要求
①立杆间连接宜采用对接扣件，为使接头按规范要求相互错开，底部立杆间隔交叉采用6．0m、6．5m钢管，上部立杆采用4．5m、5．0m钢管。
②在支撑体系四边与中间每隔4排立杆从底到顶搭设竖向剪刀撑，纵向3道，横向7道。
③每层混凝土施工分两步进行，先浇筑框架柱，待其到一定强度后与支撑体系做刚性连接后再浇楼面混凝土，以增强支撑体系的整体稳定性。
④支撑体系与结构通过框架柱和预埋钢管作刚性连接，连墙件偏离主节点不大于0．3m，两部五跨，从底部第一步纵向水平杆开始设置。本地区风压为0．25kN／m，本模板支架为敞开式脚手架，仅局部设安全网，且每个连墙件覆盖面积<30m2，故验算时可不考虑风荷载作用。
⑤在基坑回填土上支设立杆时，回填土必须分层夯实，其上做8cm碎石垫层和8cm厚C20的混凝土面层，立杆下设底座和50mmX300mm木条。且在离底座底30cm处设置纵横向
扫地杆。为防雨水浸泡地基，在支撑体系最外侧立杆外2．0m处设置排水沟。
⑥每根立杆上相邻步距的大横杆交替设置于立杆的内外侧，以减小立杆的偏心荷载。
3．高大模板支撑稳定验算
高大模板下支撑立杆纵横间距为0．7m，立杆步距为1500mm。48X3．5钢管截面积A=489mm，抗压强度设计值f=205N／mm2，回转半径I=15．8mm。立杆长细比A=LJI=
1500／15．8：94．9。立杆轴心受压时，据立杆长细比A查《钢结构设计规范》得=0．63。故立杆轴C-受压时的稳定承载力设计一l90安徽建筑值为：-0．63×205×489=6．32t。
3．1板下支撑稳定验算
3．1．1设计荷载
恒载模板以及钢管支撑自重：0．55t／m新浇混凝土重量：0．11×2．400-0．264t／
钢筋重量：0．11×0．250=0．0275t／m
∑=0．842fm!
活载施工人员及设备重量：0．10fm
泵送混凝土倾倒产生荷载：0．40t／mz
振捣产生的荷载：0．20t／m
(现场施工情况复杂，为安全见，取三荷载之和)2=0．70t／m
设计荷载q=1．2×0．842+1．4×0．70=2．00t／m
3．1．2支撑验算
①钢管支撑的稳定性计算，作用在立杆上荷载为N=2．00×0．72=0．98t<6．32t。稳定性满足要求。
②钢管扣件抗滑验算，当立杆长度与支模长度相差较小时，可在立杆顶加可调支托进行调高。否则可用2只旋转扣件作钢管接长。作用在立杆扣件上的荷载为N=0．98t<1．2t，故立杆双扣件搭接能满足抗滑要求。
3．2承载能力验算
承受上层结构及支撑体系荷载的结构楼板的板厚6=1lcm，双向板底筋为8@200，双向支座负筋为击8@200。
板底最大弯矩肘0．0367qP=0．0367×2．00×10×2．4
3．3梁下支撑稳定计算
取受荷载较不利的九层楼面的连续梁计算，其截面为300mm×1000mm。其最不利受荷是当其正上方第十层梁浇筑时，两层梁的恒载和施工活载传到支撑立杆上，其荷载计算如下。
3．3．1设计荷载
恒载模板自重：f0．3+2×1．0)×0．05=0．115t／m
新浇混凝土重量：0．3×1．0×2．4=0．72fm
钢筋重量：0．3×0．20=0．06t／m
2g=o．895t／m
活载施工人员及设备的荷载：(0．3+0．35×2)×0．25=0．25t／m
设计荷载：q=1．2×2×0．895+1．4×0．25=2．498t／m
3．3．2支撑验算
梁支模方式——钢管排架顶部水平钢管传力支模。梁自重及施工荷载通过底模下的木枋将荷载传至水平钢管，水平钢管又通过与立杆扣接的直角扣件将荷载传至立杆。这样立杆所受的力为偏心力，偏心距为e=53mm，偏心率s=M×A／(N×W)：=e×A／W=53×489／5000=5．18<30，查《钢结构设计规范》得弯矩作用平面内稳定系数~,-o．186。故立杆偏心受压时的稳定承载力设计值为fa=0．186×205×489=1．89t。
①钢管支撑的稳定性计算，作用在立杆上荷载为N=2．498×0．7／3-0．583t<1．89f。稳定性满足要求。
②件抗滑验算，作用在立杆扣件上的荷载为N=0．583t<0．8t，故抗滑能满足要求。鉴于结构的重要性，在直角扣件下在增设一个等扣件。
4．扣件式钢管高大模板支持体系的施工管理对策
4．1模架方案应以图示为主、文字为辅
在送审的方案中，几乎所有的方案多是以文字表述为主。由于文字表述不够直观，设计意图难以表达清楚；同时由于施工人员文化水平参差不齐，容易引起误解，造成不必要的麻烦。而采用图示的形式，较为直观，意思表达准确，易于理解。因此，编制模架方案，应着重施工图的绘制，以便清晰准确地表达设计意图，使模架施工方案对施工的指导作用得到进一步的体现。使模架施工图成为技术人员向工人进行技术交底的依据，模板工、架子工进行模架施工的依据和现场技术人员、安全管理人员、监理人员对模架施工质量实施过程监控和验收的依据。模架施工图应包括总平面图、模板及其支撑杆件平面布置图、立面图、剖面图、施工详图和设计施工说明等内容，并准确标注尺寸。
模架设计时，应综合考虑计算结果、各种水平杆件和剪刀撑的布置等因素确定立杆的平面布局，尽量使梁、板下立杆间距成整倍数布置，以方便纵横向水平杆和水平剪刀撑的布置，使各种杆件相交于主节点，从而改善杆件的受力性能；综合考虑剪刀撑尽量与支架主节点相交的原则及架体与周边建筑构件或模架体系的连接等因素，确定水平杆件的竖向间距。总之，通过对工程实际情况的综合分析，合理布置各种杆件，使之布局合理、受力明确、便于施工。
4．2根据规范要求构造工程实际
工程实际施工，一般应绘制详图，对各杆件的接头形式和布置等文字易于表达清楚的内容可采用文字表达。对高层建筑结构转换层大梁等竖向荷载较大的立杆，宜采用在立杆顶部设置顶托的方法，使之成为轴心受压构件，以改善立杆的受力性能。高度较大的独立柱、排架结构柱列及其连梁的模板支架设计时，应充分考虑架体在风荷载作用下的整体侧向变形对模板工程和混凝土施工质量的影响。即使柱子混凝土已经浇筑完成，在形成空间结构体系前，仍不宜考虑由悬臂的柱子承担架体因风荷载作用而产生的水平推力，应从提高架体的抗风能力出发，确保架体安全。高度较大的独立柱、排架结构柱列及其连梁模架的高宽比应以1／3～1／4为宜，并严格按照规范的要求设置水平和垂直剪刀撑，立杆基础亦应做适当的加强处理并验算。共享空间模架体系应与周边建筑结构构件或周边楼层的模架体系做可靠联结，以改善架体的工作条件。
4．3安全管理技术措施应突出重点
根据技术规范要求，紧密结合本工程具体实际进行编制。一般性的技术要求和措施可从简，与本工程无关的内容可省略。应急救援预案应根据施工过程中可能出现的安全问题进行编制，与模板工程无关的内容不应列入。计算书作为模架安全专项施工方案的附件。供专家审查时使用。模架的设计计算工作量较大，并需要进行多方案比较和优化设计，应尽量采用计算机软件进行计算，但不能完全依赖软件，对软件中不符合工程实际的内容应进行调整。采用计算机软件计算的，应说明软件的名称。
荷载及其组合应根据不同的计算对象和计算项目，按照现行技术规范的规定进行。在当前《模板工程技术规范》未正式颁布的情况下，可参照《混凝土工程施工及验收规范》(GB50204)的规定执行。《混凝土工程施工及验收规范》对普通模板及其支架，按照不同的计算对象、不同的计算项目，在设计时应当采用的荷载标准值、荷载分项系数和荷载组合做出了规定，在进行模架设计时应当认真执行。
在方案审查中发现，不少编制人员贪图省力，不分计算对象和计算项目，直接采用计算机软件提示的数据进行计算，使荷载及其组合与规范不符。
经过扣件式钢管重大模板支撑体系在结构施工中的成功实施，笔者认为在设计荷载考虑全面、计算模型接近实际、选材及构造措施合理的前提下，扣件式钢管重大模板支撑体系还是具有较为广泛的应用前景。
参考文献
[1]刘燕．建筑结构探究[M]．北京：中国电力出版杜，2004，（9）
[2]国家建筑工程质量监督检验中心主编．扣件式钢管模板支架安全专项施工方案编制中应注意的几个问题[M]．北京：中国建材工业出版杜，2006，（3）
[3]梁国钱，苏全．扣件式钢管脚手架支撑体系在大悬挑结构施工中应用[J]．建筑科技，2007，（5）
[4]徐志东．关于扣件式钢管脚手架的施工管理[J]．山西建筑，2006，（15）
[5]刘树军、陈晓军．扣件式钢管脚手架在建筑工程高支模系统设计与施工中的应用[J]．科技资讯，2007，