高支模構造及其穩定性分析

□文/劉晴翠

高支模構造及其穩定性分析

□文/劉晴翠

天津祥云名苑工程屬于超高層建筑，建筑體量大，其裙房工程結構斷面復雜，施工難度大，局部支模高度超過9 m，施工安全要求高。文章主要介紹該項目高支模構造及其穩定性分析。

高支模；構造；穩定性

1　工程概況

中建八局天津分公司坐落于天津市河東區大光明橋畔，包括3棟主樓及其附屬裙房，建筑面積為124417 m2。地下結構為3層，1#、2#、3#主樓的地上樓層數分別為43、48、29層，建筑高度分別為142.00、157.25、97.65 m，主樓結構為剪力墻結構；裙房為地上3層，建筑高度為11.80m，裙房結構為框架結構。

裙房工程設計復雜，結構標高變化大，房屋凈空高，大部分區域模板支撐高度超7 m，為便于施工，確保施工質量，梁板模板支撐采用了扣件式、碗扣式鋼管支撐體系，如車庫區域支模高度為7.89 m，支架面積約3 395.59 m2，采用碗扣式滿堂鋼管支撐；公建支模高度超過8m的區域比較分散，點多量小，增加了施工難度，支架面積約488.05m2，采用扣件式鋼管支撐，其中最大支模高度為9.44m。

2　模板及支撐體系設計

2.1模板設計

2.1.1板模板設計

樓板厚度為100～200mm，板底模采用15mm厚多層板，板底次龍骨采用50mm×100mm木方，間距為200mm，板底主龍骨采用100mm×100mm木方，間距為900mm。

2.1.2梁模板設計

梁斷面尺寸250 mm×600 mm、400 mm×1 250 mm、400mm×1400mm、500mm×1 600 mm等，梁底模和側模均采用15 mm厚多層板，次龍骨均采用50 mm×100 mm木方，梁截面高度700mm及以上的梁底次龍骨均勻布置4道，梁截面高度700mm以下的梁底次龍骨均勻布置3道，梁側次龍骨間距≯190 mm；梁底采用雙鋼管托梁，間距與梁底立桿間距一致；梁側采用雙鋼管梁夾，間距為500mm。

2.2板底支撐設計

2.2.1扣件式鋼管支撐

支撐高度超8 m區域，板底支撐采用滿堂扣件式鋼管（φ48 mm×2.8 mm）支撐體系，立桿的縱、橫間距均為900mm，步距為1200mm，立桿底部鋪設50 mm厚通長木跳板，立桿底加設鋼墊板。

2.2.2碗扣式鋼管支撐

支撐高度7～8m區域，板底支撐采用滿堂碗扣式鋼管（φ48 mm×2.8 mm）支撐體系，立桿的縱、橫間距均為900mm，步距為1200mm，每兩根立桿下墊設50 mm厚通長木墊板；非標準跨區域板底支撐支設根據實際情況搭設，保證縱橫向間距不超過900mm。

2.3梁底支撐設計

2.3.1梁高700mm及以下

梁底增加一根承重立桿，沿梁縱向間距為900 mm并且梁底承重立桿用通長鋼管連接在一起，同時與周圍支撐架體連接形成整體。

2.3.2梁高750～900mm

梁底增加一根承重立桿，沿梁縱向間距為450 mm并且梁底承重立桿用通長鋼管連接在一起，同時與周圍支撐架體連接形成整體。

2.3.3梁高900mm以上

梁底增加兩根承重立桿，沿梁縱向間距為300 mm并且梁底承重立桿用通長鋼管連接在一起，同時與周圍支撐架體連接形成整體。高度為1 600 mm的梁底承重立桿采用雙扣件與橫桿鎖緊。

2.4剪刀撐設計

2.4.1豎向剪刀撐

支撐架體周邊應設置連續豎向剪刀撐，在架體中部每隔4.5m設置一道縱向、橫向連續豎向剪刀撐并與周圍架體拉結牢固。

2.4.2水平剪力撐

支撐高度超8m區域，水平剪刀撐的設置不應少于3道，即在底部、頂部、中間各設置一道水平剪刀撐，水平剪刀撐宜在豎向剪刀撐斜桿相交平面設置。支撐高度7～8m區域，在底部掃地桿和頂端封頂桿有豎向剪刀撐的部位分別設置水平剪刀撐。

2.5支撐拉結設計

為保證高支模區域支撐架體的整體穩定性，在現場條件允許的情況下，將支撐架體與結構框架柱、框架梁或剪力墻門洞進行有效連接，增加架體的穩定性。在架體周圈外側和中間有結構柱或梁的位置，按水平間距6～9m、豎向間距2～3m與建筑結構設置一個固結點。

3　支撐體系構造要求

3.1扣件式鋼管支撐

1）扣件式鋼管支撐立桿底部加設100mm×100mm鋼墊板，下鋪50mm厚通長木跳板。

2）立桿接長嚴禁搭接，須采用對接扣件連接，相鄰立桿的對接接頭不得在同步內且對接接頭豎向錯開的距離≮500mm，各接頭中心距主節點不宜＞400mm。

3）立桿頂端可調U托螺桿外徑不應＜36 mm，螺桿插入鋼管的長度不應＜150mm，螺桿伸出鋼管的長度不應＞300 mm，可調U托伸出頂層水平桿的懸臂長度不應＞500mm。

4）立桿縱向和橫向應設置掃地桿，縱向掃地桿距立桿底部≯200mm。當立桿基礎不在同一標高上時，必須將高處的縱向掃地桿向低處延長兩跨與立桿固定，高低差不應＞1m。

5）剪刀撐應用旋轉扣件固定在與之相交的水平桿或立桿上，旋轉扣件中心線至主節點的距離＞150mm。

3.2碗扣式鋼管支撐

1）碗扣支撐架的水平桿與立柱的扣接應牢靠，不應滑脫。

2）插入立桿頂端可調托座伸出頂層水平桿的長度不應＞650mm，螺桿插入鋼管的長度不應＜150mm。

3）立桿接頭應采用交錯布置。

4）立桿底部墊設50mm厚木墊板，木墊板至少兩跨通長鋪設。

4　搭設作業注意事項

4.1扣件式鋼管支撐

1）嚴禁不同規格鋼管及其相應扣件混用。

2）底立桿應按立桿接長要求選擇不同長度的鋼管交錯設置，至少應有兩種適合不同長度的立桿。

3）在設置第一排連墻件前，約每隔6跨設一道拋撐，以確保架體穩定。

4）采取先搭設起始段從后向前延伸的方式，當兩組作業時，可分別從相對角開始搭設。

5）連墻件和剪刀撐應及時設置，之后不得超過2步。

6）桿件端部伸出扣件之外的長度≮100 mm。

7）剪刀撐的斜桿與基本構架結構桿件之間至少有3道連接，其中斜桿的對接或搭接接頭部位至少有1道連接。

8）支撐搭設到6 m、到頂以及澆筑混凝土前，應對模板支撐體系進行檢查與驗收，發現問題及時處理。

4.2碗扣式鋼管支撐

1）墊板應準確地放置在定位線上，立桿的軸心線應與地面垂直。

2）底立桿應采用不同的長度交錯布置，掃地桿嚴禁拆除。

3）支撐搭設應按立桿、橫桿、連墻件的順序逐層搭設，每次上升高度≯3m。

4）支撐搭設應分段進行，第一階段的撂底高度一般為6m，搭設后必須經檢查驗收后方可正式投入使用。

5）連墻件等構造必須隨架體上升及時在規定位置處設置，嚴禁任意拆除。

5　模板支撐系統穩定性分析

以160 mm厚板（扣件式鋼管支撐）模板面板為例，驗算滿堂支撐架穩定性。鋼管強度205.0N/mm2，鋼管強度折減系數取1.00，回轉半徑，截面積，截面模量，模板支架搭設高度9.44 m，立桿的縱距，立桿的橫距，立桿的步距，模板自重標準值為0.30 kN/m2，鋼筋自重標準值為1.10 kN/m3，混凝土自重標準值為24.00 kN/m3，滿堂支撐架自重標準值為0.1716 kN/m，施工人員及施工設備荷載標準值為1.50 kN/m2，振搗混凝土時產生的荷載標準值為2.00kN/m2。

5.1不考慮風荷載組合時立桿的穩定性分析

5.1.1頂部立桿

永久荷載0.30×0.9×0.9+（1.10+24.00）×0.16×0.9×0.9=3.496（kN）

施工人員、設備及振搗混凝土產生的荷載（1.5+2.0）×0.9×0.9=2.835（kN）

頂部立桿的計算長度l0=kμ1（h+2α）

式中：k為滿堂支撐架計算長度附加系數；μ1為滿堂支撐架立桿計算長度系數；h為立桿步距；α為立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點的長度。

依據規范JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》中附表，查得k=1.185。

當α=0.2m時，μ1=1.719，l0=1.185×1.719×（1.2+2×0.2）=3.259（m）

當α=0.5m時，μ1=1.301，l0=1.185×1.301×（1.2+2×0.5）=3.392（m）

因此當α=0.3m時，線性內插值計算得出l0=3.303m

長細比λ=l0/i=3.303×1000/16=206.44

根據長細比，依據規范JGJ 130-2011中附表，查出軸心受壓穩定系數φ=0.170。

頂部立桿的軸向力N=1.2×3.496+1.4×2.835=8.164（kN）

5.1.2非頂部立桿

永久荷載0.30×0.9×0.9+（1.10+24.00）×0.16×0.9×0.9+0.1716×9.44=5.116（kN）

施工人員、設備及振搗混凝土產生的荷載（1.5+2.0）×0.9×0.9=2.835（kN）

頂部立桿的計算長度l0=kμ2h

式中：μ2為滿堂支撐架立桿計算長度系數。

依據規范JGJ 130—2011中附表，查得k=1.185，μ2=2.292，l0=1.185×2.292×1.2=3.259（m）

長細比λ=l0/i=3.259×1000/16=203.69

根據長細比，依據規范JGJ 130—2011中附表，查得出軸心受壓穩定系數φ=0.174

非頂部立桿的軸向力N=1.2×5.116+1.4×2.835=10.108（kN）

5.2考慮風荷載組合時立桿的穩定性分析

5.2.1頂部立桿

風荷載標準值wk=μzμsw0=0.62×1.2×0.300=0.223（kN/m2）

式中：μz為風壓高度變化系數；μs為風荷載體型系數；w0為基本風壓值。

風荷載產生的彎矩Mw=0.9×1.4×wklαh2/10=0.9×1.4×0.223×0.9×1.22×105=36415（N·mm）

式中：lα為立桿縱距；h為立桿步距。

頂部立桿的軸向力N=1.2×3.496+0.9×1.4×（2.835+36415×10-6/0.9）=7.818（kN）

5.2.2非頂部立桿

非頂部立桿的軸向力N=1.2×5.116+0.9×1.4×（2.835+36415×10-6/0.9）=9.762（kN）

綜上，對頂部立桿和非頂部立桿在考慮風荷載組合和不考慮風荷載組合情況下，其穩定性均能滿足施工要求。

6　小結

本分部分項工程作為典型的高支模項目，在施工前制定了較為合理的專項施工方案，通過了專家論證；在混凝土梁板澆筑期間，模板支架系統安全、穩定、可靠，表明了該模板支架系統的承載力滿足施工要求，達到了預期目的。

[1]JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術規范[S].

[2]JGJ 130—2011,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[3]JGJ 166—2008,建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[4]謝楠.高大模板支撐體系的安全控制[M].北京：中國建筑工業出版社,2012.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.02.014

□TU755.2

□C

□1008-3197（2015）02-37-03

□2015-01-15

□劉晴翠/女，1981出生，工程師，天津糧濱投資有限公司，從事工程施工管理工作。