關于超危模板支撐工程簡易判斷與計算的探討

黃躍明

(福建新時代項目管理有限公司 福建泉州 362000)

1 概述

在項目管理理論與技術長足發展的今天，作為項目管理內容之一的安全管理卻找不到提升的有力支點。安全管理是一門綜合性的系統科學，安全數據分析與計算逐漸成為管理者的必備技能。從住建部辦公廳近日印發的《關于2018年房屋市政工程生產安全事故和建筑施工安全專項治理行動情況的通報》數據可以得出圖1及推論：坍塌事故一旦發生，基本都是較大及以上事故，且占較大及以上事故的45%。坍塌事故中主要類型是模板支撐失穩破壞造成的坍塌。那么，模板支撐超危工程是怎么定義的呢？

圖1 2018年較大及以上事故類型統計

2018年3月8日，住建部發布《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》，再次把現澆混凝土超限模板支撐工程列入“危大工程”，并明確“超危”范圍：搭設高度8m及以上；搭設跨度18m及以上；施工總荷載(設計值)15kN/m2及以上；集中線荷載(設計值)20kN/m2及以上；并且在第十條、第十二條規定施工單位應當在危大工程施工前編制施工方案，對于超危工程應當組織召開專家論證。所以技術人員在施工前就得熟悉圖紙進行危險源辨識，判斷出“危大工程”“超危工程”，并按照《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》編制方案、論證、修改、報審、實施、消除危險源。

如何根據設計圖紙快速判斷模板支撐工程是否屬于“超危工程”，困擾了很多現場技術人員?；诖?，本文將從超危模板支撐工程簡易判斷與計算注意事項進行探討。

2 超危模板支架工程簡易判斷

“搭設高度”“搭設跨度”“高度大于支撐水平投影寬度”，3個判斷標準比較好理解，從設計文件上即可進行判斷。而施工總荷載和集中線荷載是指荷載效應基本組合的設計值(承載力驗算應采用荷載基本組合，變形驗算應采用荷載標準組合)，設計文件中梁板的尺寸非常多，如何才能快速判斷超危模板工程是個難題，是否可以從梁、板設計尺寸等因素進行直接判斷呢？

2.1 梁模板支撐如何簡易判斷超危

《建筑結構荷載規范》(GB50009)規定：在支撐腳手架荷載的基本組合中，應有永久荷載控制的組合項，而且當永久荷載值較大的情況下(永久荷載效應/可變荷載效應≥2.8時)，應按永久荷載控制組合進行荷載組合及選取對應的荷載分項系數(1.35/1.4)，模板支撐超危工程滿足這種情況。

根據《混凝土結構工程施工規范》[1](GB50666-2011)模板及支架的荷載基本組合的效應設計值，可按下式計算：

式中：

SGik——第i個永久荷載標準值產生的效應值；

SQjk——第j個可變荷載標準值產生的效應值；

a——模板及支架的類型系數；對側面模板，取0.9；對地面模板及其支架，取1.0；

ψcj——第j個可變荷載的組合系數，宜取ψcj≥0.9。

根據《混凝土結構工程施工規范》[1](GB50666-2011)附錄A表4.3.8，模板自重(G1)的標準值取0.3kN/m2;新澆筑混凝土自重(G2)的標準值γc可取24kN/m3；鋼筋自重(G3)的標準值樓板的鋼筋自重可取1.1kN/m3，梁的鋼筋自重可取1.5kN/m3;施工人員及施工設備產生的荷載(Q1)的標準值取最小值2.5kN/m2。假設梁截面尺寸為B×H,則判斷超危的集中線荷載需滿足：

q=1.35×((24+1.5)×B×H+0.3×(B+H×2))+1.4×2.5×B≥20kN/m。可推導出表1。

從表1可以看出，梁截面面積≥0.5m2時，與集中線荷載超危判斷值保持相對穩定；當梁寬大于梁高時，截面面積呈輕微下降趨勢。因在實際工程中，梁寬一般小于梁高，所以可推斷出以梁截面面積≥0.5m2作為判斷梁模板支撐工程是否屬于超危工程的初步判斷，然后再通過計算確認。

表1 集中線荷載值推算表

2.2 樓板模板支撐如何簡易判斷超危(計算公式與板厚有關)

當前，混凝土均采用泵送和簡易布料機進行作業，施工人員及施工設備產生的荷載(Q1)的標準值取最小值4.0kN/m2，假設板厚為H，則判斷超危的施工總荷載需滿足：

施工總荷載=E=1.35×((24+1.1)×H×0.001+0.3)+1.4×4≥15kN/m2。

可得H≥265mm(取整)，也就是當板厚度≥265mm時，均可判斷屬于超危模板支撐工程。

2.3 結論

(1)梁模板及其支撐“超?！迸袛鄻藴剩築×H≥0.5m2(當B

(2)樓板模板及其支撐“超危”判斷標準：H≥265mm(當采用布料機時)。

3 超危模板支撐工程計算依據選擇的探討

完成超危模板支撐工程的初步判斷后，就得進行超危模板支撐工程的方案計算與驗算。涉及模板支撐工程的相關標準、規范有：

《建筑施工腳手架安全技術統一標準》(GB51210-2016)[2]；《混凝土結構工程施工規范》(GB50666-2011)；《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》(JGJ130-2011)[3]；《建筑施工模板安全技術規范》(JGJ162-2008)[4]。那么在支撐立桿承載力計算及立桿穩定性驗算應如何選擇依據呢？

3.1 荷載取用及組合的計算依據選擇

表2分析了各規范標準的適用性。

表2 各規范標準的適用性分析表

從表2分析可以得出：建筑施工腳手架安全技術統一標準是制定各類腳手架支撐架相關標準應遵守的基本準則，不能作為計算依據。建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范規定：滿堂支撐架用于混凝土結構施工時，荷載組合與荷載設計值應符合現行行業標準《建筑施工模板安全技術規范》的規定。而《建筑施工模板安全技術規范》參與模板及其支架荷載效應組合的各項荷載規定是廢止條文。因此，超危模板支撐工程的荷載取用及組合的計算依據，應選擇《混凝土結構工程施工規范》(GB50666-2011)比較合適。

3.2 關于結構重要性系數γ0的選擇

《混凝土結構工程施工規范》(GB50666-2011)在極限承載力驗算時，首次引入結構重要性系數γ0，區分了“重要”和“一般”模板及支架的設計要求(重要γ0≥1，一般γ0≥0.9)，其中“重要的模板及支架”包括高大模板支架，跨度較大、承載較大或體型復雜的模板及支架等。

在《建筑施工腳手架安全技術統一標準》(GB51210-2016)中引入支撐架的安全等級，當搭設高度>8m或荷載標準值達到超危模板支撐架標準，即為1級安全等級，其承載力驗算時，結構重要性系數取1.1。

根據《建筑施工腳手架安全技術統一標準》規定：支撐腳手架的綜合安全系數指標β≥2.2(相當于保險倍數)。當采用施工規范“重要γ0≥1”計算綜合安全系數指標為β≥2.38>2.2，滿足要求；當采用統一標準“1級重要性系數γ0=1.1”計算綜合安全系數指標為β=2.62>2.2，滿足要求。

雖然統一標準在1.0.2條文解釋中表明僅作為基本變量的取值原則，不作為取值、參數確定的依據，但綜合安全系數指標越大，說明結構越可靠，對于超危數值較大的模板支撐工程，重要性系數γ0取1.1比較合適。

3.3 關于立桿穩定性計算依據選擇

在《混凝土結構工程施工規范》規定：架體立桿穩定性僅驗算容許長細比(受壓立桿180)，查表得標準鋼管的慣性矩為12.71cm4，計算得出的立桿容許步距達2287mm(遠遠大于超危模板支撐立桿步距不得大于1500 mm的規定)。因此，立桿穩定性計算應選擇JGJ162-2008或JGJ130-2011作為計算依據。

當立桿承載力(軸向力設計值)和立桿材料及截面均不變時，立桿穩定性與穩定系數φ成正比(N/φA≦f)，穩定系數通過長細比查表獲取，長細比(λ=l0/I)越大，穩定系數呈非線性減少，所以穩定性計算的決定因素是立桿的計算長度(即l0立桿步距)，步距越小越穩定性可靠。下文分別按照兩個規范分別計算分析其可靠性。

(1)JGJ130-2011規范第5.4.6條規定立桿的計算長度按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(a為頂部懸臂長度)：

頂部立桿段：l0=kμ1(h+2a)；非頂部立桿段：l0=kμ2h。

(2)JGJ162-2008規范5.2.5條：立桿的計算長度取最大步距(即l0=h)。

假設超危模板支架(剪刀撐設置普通型)的高寬比<2，架體立桿間距1m，步距1.5m，懸臂長度0.5m。則驗算長細比時前者(JGJ130)的計算長度為3.1m，后者(JGJ162)為1.5m，兩者差距為2倍，也就是同一根立桿用JGJ162-2008規范計算的承載力是用JGJ130-2011規范計算的2倍，為保證超危模板支撐工程的安全可靠，建議穩定性驗算采用JGJ130-2011規范作為計算依據。

4 結語

4個規范、標準不僅在適用性存在差異，在立桿承載力荷載基本組合及取值計算和穩定性驗算之間的差異較明顯，站在超危工程的安全可靠性的角度以及考慮材料性能及工藝水平偏差，立桿承載力計算采用《混凝土結構工程施工規范》，穩定性驗算采用《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》還是相對可靠的。

本文針對超危模板工程計算與驗算過程中總結的一些看法，對于使用哪個標準更切合實際(經濟適用)更安全的問題，歡迎大家討論。