簡述高大模板支撐體系的設計與施工

杜晉

福州鐵建建筑有限公司 福建 福州 350013

前言

住建部的建質[2009]254號文，《建設工程高大模板支撐系統施工安全監督管理導則》的通知中說明：高大模板支撐系統是指建設工程施工現場混凝土構件模板支撐高度超過8m，或搭設跨度超過18m，或施工總荷載大于15KN/ m2，或集中線荷載大于20KN/m的模板支撐系統。施工單位應依據國家現行相關標準規范，由項目技術負責人組織相關專業技術人員，結合工程實際，編制高大模板支撐系統的專項施工方案。并經過專家論證方可實施。

1 高大模板支撐體系的設計

1.1 高大模板支撐體系設計的基本內容

高大模板支撐體系施工前應由項目技術負責人編制專項施工方案。專項施工方案應突出工程施工特點，有針對性，內容應包括：地基處理及排水、模板和支撐體系的設計計算、材料規格、鋼管連接方式、架體四周與建筑物的可靠連接、水平與縱向剪刀撐等構造設置、混凝土澆筑方案等，施工方案中應繪制支撐體系搭設詳圖，有特殊要求的應作詳細說明。其中模板和支撐體系設計的內容應包括施工荷載計算、模板支撐系統各構件（底模、側模、主龍骨、次龍骨、內龍骨、外龍骨、對拉螺栓和鋼管立桿）的強度與剛度驗算、鋼管立桿的穩定性驗算以及立桿支撐地基（或支撐樓面）承載力驗算等。

1.2 高大模板支撐體系的設計步驟

（1）首先按支撐架選型原則確定支撐架的類型（扣件式鋼管架或碗扣式鋼管架）。

（2） 選出設計中所有屬于高大模板范疇的梁、板，按高大模板的類型（超大或超高）及擬選用的支撐架的類型進行歸類，并選取不同類型中最大梁、板進行計算（梁、板截面用于考慮立桿布置，梁高用于考慮梁側模設置）。在此，筆者建議使用表格的形式羅列出所有需要進行高大模板論證的梁、板，表格形式如下：

表1 ××式支撐架超大（重）模板支撐體系

表2 ××式支撐架超高模板體系

（3） 高大模板支撐體系的計算

①計算參數

1）主要材料的計算參數

根據規范要求及施工現場的實際情況，合理、準確的選取支撐體系各組成材料的計算參數值，若施工現場材料的實際尺寸已與設計尺寸出現負偏差，應按現場實際尺寸進行驗算，并對材料的強度設計值進行適當的降低[1]。

2）荷載取值

恒載標準值包括模板、鋼筋和混凝土的自重。活載標準值包括施工人員及設備荷載標準值、振搗混凝土產生的荷載及傾倒混凝土對垂直面模板產生的水平荷載。荷載取值依照建筑施工模板、腳手架安全技術規范的規定進行選取。

②模板支撐體系的計算

1）計算步驟

按經驗初定梁、板支撐體系立桿間距、橫桿步距以及梁（板）底主、次龍骨間距和梁側內、外龍骨間距，根據提供的材料(模板、方木、立桿、對拉螺栓等)以及相應的荷載進行計算，并調整至較佳結果。

梁（板）模板支撐體系的計算依次為施工荷載計算、模板支撐系統各構件（底模、側模、主龍骨、次龍骨、內龍骨、外龍骨、對拉螺栓、可調頂托和鋼管立桿）的強度與剛度驗算、鋼管立桿的穩定性驗算以及立桿支撐地基（或支撐樓面）承載力驗算。值得注意的是，在以表格形式列出所有需要進行論證的梁、板后，應在同一支撐架類型中選擇截面最大梁、板進行施工荷載計算和各構件的強度與剛度驗算，然后再以同一支撐架類型中最大搭設高度進行立桿穩定性驗算，最后以截面最大梁、板計算出的最大施工荷載組合最大搭設高度下計算的構配件自重來驗算立桿支撐地基的承載力。以此最不利組合驗算確定此類型支撐架體系的最終搭設方案。同一支撐架類型中其余截面尺寸相差不大的梁、板支撐均可按此方案進行搭設。若梁、板截面尺寸較驗算的最不利截面相差較大，可調整支撐體系中各構件的布局并重新進行驗算，在驗算安全的前提下，使支撐體系更經濟、合理。

2）計算注意事項

施工荷載計算方面：

a 計算模板及支架結構或構件的強度、穩定性和連接強度時，應采用荷載設計值（荷載標準值乘以荷載分項系數）；驗算撓度時應采用荷載標準值。

b 計算梁模板的底模、支架及側模的承載能力與驗算撓度時，參與組合的荷載類別均不相同。模板及其支架荷載效應組合的各項荷載，應依據《建筑施工模板安全技術規范》4.3.2條的要求進行計算。

立桿的穩定性驗算方面：

a扣件式支撐架立桿的計算長度應按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》JGJ130-2011[2]5.4.6條分“頂部立桿段”和“非頂部立桿段”分別計算，取整體穩定計算結果最不利值；

b 模板支撐體系中屬于受壓構件的支架立柱長細比不應大于150。

（4）根據計算結果繪制立桿平面布置圖、剖面圖、節點大樣圖、架體四周與建筑物的可靠連接、水平與縱向剪刀撐等構造設置圖等。并以表格的形式將整個模板支撐體系的詳細布置一一列出。

表3 梁（板）支撐架設計方案表

（5）完成文字敘述部分。（一般包括工程概況，編制依據，選用材料，支架結構構造，模板支架搭設工藝，混凝土澆筑方法，支架拆除，施工計劃，勞動力計劃，安全技術措施，質量保證措施，施工監測方案，安全應急預案等)。

2 高大模板支撐體系的施工

2.1 高大模板的施工工藝流程

（1）安裝工藝流程：根據支撐平面布置圖測量放樣，定出梁立桿位置→搭設支撐架→安裝梁板模板，調整模板標高及起拱（對跨度不小于4m的現澆鋼筋混凝土梁、板，其模板應按設計要求起拱；當設計無具體要求時，起拱高度宜為跨度的1/1000～3/1000）→驗收

（2）拆除工藝流程：拆除滿堂架部分水平拉桿和剪力撐→拆除梁連接件及側模板→下調樓板模板支柱頂托→分段分片拆除樓板模板、木楞及支柱→拆除梁底模板及支撐系統→模板及配件運輸維護

2.2 高大模板支撐體系的構造要求

（1）支設立桿的地基應平整堅實，且排水暢通，不得出現地基積水現象。施工總荷載大于10KN/m2，或集中線荷載大于15KN/m 的模板工程，當立桿落在地面時，須增設強度不低于C10、厚度不少于100mm的砼墊層；當立桿落在樓面時，樓面下應采取可靠的支頂措施。

（2）每根立桿底部應設置底座，底座宜采用規格不小于150mm×150mm×8mm鋼板和鋼管套管焊接組成。底座下應設置長度不少于2跨、寬度不小于150mm、厚度不小于50mm的木墊板或仰鋪12～16號槽鋼。

（3） 立桿接長必須對接，嚴禁搭接。立桿步距不應超過1.5m。立桿頂部應采用可調頂托受力，不得采用橫桿受力，且頂托距離最上面一道水平桿不宜超過300mm。當超過300mm時，應采取可靠措施固定。立桿垂直度偏差應不大于1/500H（H為架體總高度），且最大偏差應不大于±50mm。

（4） 架體必須連續設置縱、橫向掃地桿和水平桿，縱向掃地桿應采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm處的立桿上，橫向掃地桿應采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

架體四邊與中間沿縱、橫向全高全長從兩端開始每隔四排立桿應設置一道剪刀撐。每道剪刀撐寬度不應小于4跨，且不應小于6m，斜桿與地面傾角應在45度～60度之間，跨越立桿最多根數為：45度時7根，50度時6根，60度時5根。剪刀撐斜桿與立桿或水平桿的每個相交處應采用旋轉扣件固定。

架體兩端與中間沿水平方向全平面每隔四排立桿從頂層開始向下每隔2步應設置一道水平剪刀撐。剪刀撐的構造應符合上款的規定。

架體四周與建筑物應形成可靠連接，以減少架體搭設高度對穩定性的不利影響。豎直方向按每層樓面或沿柱高不大于4m設置一道連墻件，水平方向按每3跨設置一道連墻件。如周邊無既有建筑物或構件，可采用格構柱法或其他有效方法以提高整個支撐體系的穩定性。

（5） 立桿、水平桿、剪刀撐斜桿的接頭應錯開在不同的框格層中設置，兩根相鄰立桿的接頭不應設置在同步內，同步內隔一根立桿的兩個相隔接頭在高度方向錯開的距離不小于500mm；各接頭中心至主節點的距離不大于步距的1/3；模板支撐體系桿件不得與外腳手架、卸料平臺等連接。

（6）所有的節點必須都有扣件連接，不得遺漏。扣件的擰緊扭力矩應控制在45～60N·m之間。

2.3 高大模板支撐體系施工存在問題及整改辦法

幾年來，通過參與高大模板支架搭設方案的編制并施工，發現存在一些問題，歸納起來，其主要表現為:

（1）材料材質方面：個別鋼管立桿存在銹蝕、彎折現象；部分木方截面尺寸不夠，如方案計算時按80×80mm 木方考慮，實際上為70×70mm，個別木方尺寸甚至更少，另一部分木方存在缺棱缺角現象，實際材料與計算有出入，存在安全隱患。

整改辦法：在銹蝕、彎折的立桿旁增設符合要求的立桿；木方則應按現場實際尺寸重新核算，若核算結果不滿足要求，必須重新設計方案并整改。

（2）部分支撐架頂端未按要求設置可調頂托，部分鋼管的外伸螺栓長度超過方案規定，(方案中一般外伸長度為300mm)個別伸出長度竟達到600～700mm，這些都與計算參數嚴重不符，存在安全隱患。

整改辦法：按方案要求設置頂托，另在外伸螺栓超長位置增設水平拉桿，以減少其自由長度。

（3）由于扣件式支撐架鋼管為定型長度（長度多為3m，6m），故在支模高度與鋼管對接后長度不合適時，而支架搭設班組又不愿裁截鋼管，于是出現了立桿搭接的現象。立桿搭接時扣件的抗滑承載力設計值僅為8kN，若此時扣件的螺栓擰緊扭力矩再達不到設計要求，必將對整個支撐體系造成重大的安全隱患[3]。

整改辦法：立桿接長必須對接，嚴禁搭接。

（4）部分次龍骨間距未按方案間距要求，間距較疏，個別主龍骨沒有按方案要求設置，如方案要求為雙鋼管，而實際為單鋼管或改為雙木方。

整改辦法：按方案要求整改。

（5）部分支架未按步距設置縱、橫水平拉桿(或漏設掃地桿)，另水平桿端遇混凝土柱、墻的也沒有按要求與混凝土柱抱箍或與混凝土柱、墻頂緊。

整改辦法：按方案要求整改。

（6）個別大梁兩側未按方案要求設置豎向剪刀撐，個別豎向剪刀撐角度不對或長度伸不到頂，另水平剪刀撐有漏設現象。

整改辦法：按方案要求整改。

3 結束語

高大模板工程雖然是一項重點高危作業項目，屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程范圍，但只要依據有關國家規范和工程經驗，編制好專項施工方案，并經專家論證審查通過，在施工中，嚴格按方案要求執行，并加強高大模板施工期間的監測，在保證高大模板施工質量的同時，更有效的防范安全事故的發生。

參考文獻

[1] JGJ162-2011.建筑施工模板安全技術規范[S].北京:中國標準出版社,2011.

[2] JGJ130-2011.建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].北京:中國標準出版社,2011.

[3] JGJ166-2008.建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范[S].北京:中國標準出版社,2008.