淺談安全計(jì)算在模架施工中的應(yīng)用

蔣新川

(四川省第六建筑有限公司,四川成都 610051)

模架的安全計(jì)算對(duì)提前發(fā)現(xiàn)模架中的安全隱患，科學(xué)、合理確定模架施工方案有著重要的意義，并成為預(yù)判模架是否安全的主要措施。國(guó)家也為此相繼出臺(tái)了很多規(guī)范來(lái)確保模架施工中的安全。特別是JGJ 162-2008《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》等行業(yè)規(guī)范的正式實(shí)施，為施工中的安全計(jì)算提供了依據(jù)和技術(shù)支撐。本文將結(jié)合工程實(shí)例介紹安全計(jì)算在模架施工中的實(shí)際應(yīng)用。

1 安全計(jì)算在模架安全隱患排查中的應(yīng)用

某工程為9層綜合樓，1～5層層高為5.4 m，6～9層層高為4.8 m。屋面觀(guān)光電梯機(jī)房樓板、梁斷面尺寸為：300 mm×700 mm、250 mm×600 mm、200 mm×600 mm，樓板厚度100 mm。屋面觀(guān)光電梯機(jī)房樓板下方為9層樓面缺口，無(wú)法搭設(shè)支撐架。施工現(xiàn)場(chǎng)憑經(jīng)驗(yàn)在9層樓板缺口位置鋪設(shè)三根16號(hào)工字鋼作為屋面觀(guān)光電梯機(jī)房梁、板支撐基礎(chǔ)(圖1)。

圖1 9層平面工字鋼布置(單位:mm)

原有支模方案的傳力方式：屋面觀(guān)光電梯機(jī)房樓板的荷載、模架荷載、施工荷載→16號(hào)工字鋼→9層樓板上(圖2)。

圖2 屋面觀(guān)光電梯機(jī)房梁板支模(單位:mm)

現(xiàn)場(chǎng)工字鋼梁鋪設(shè)好后，在模架搭設(shè)過(guò)程中，出于安全考慮，對(duì)模架進(jìn)行了安全計(jì)算復(fù)核，復(fù)核過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由于模板、背枋、橫桿均為普通支模系統(tǒng)，間距符合要求，經(jīng)安全計(jì)算滿(mǎn)足要求。而整個(gè)模架體系的基礎(chǔ)工字鋼梁是安全計(jì)算的關(guān)鍵，三根工字鋼能否承擔(dān)整個(gè)觀(guān)光電梯梁板、施工、模架的荷載。按照J(rèn)GJ 162-2008《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》統(tǒng)計(jì)荷載后，按照?qǐng)D3的簡(jiǎn)支模型進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)工字鋼梁的抗彎強(qiáng)度、撓度及穩(wěn)定性均不能滿(mǎn)足要求，存在巨大的安全隱患，必須停止模架施工，對(duì)工字鋼梁采取卸載措施。

圖3 原有方案工字鋼受力模型(單位:mm)

重新制定的方案，決定在8層位置搭設(shè)斜撐，改變工字鋼梁的受力模式，通過(guò)再次安全驗(yàn)算，工字鋼梁及8層斜撐均能滿(mǎn)足要求?，F(xiàn)場(chǎng)按卸載方案在8層對(duì)工字鋼梁進(jìn)行支撐后再搭設(shè)模架，避免了模架垮塌安全事故的發(fā)生(圖4、圖5)?？梢?jiàn)施工一定要堅(jiān)持方案先行的制度，特別是一些特殊部位的支模體系不能僅憑經(jīng)驗(yàn)實(shí)施，而造成不可挽回的損失。

圖4 工字鋼梁卸載(單位:mm)

圖5 方案調(diào)整后的工字鋼受力模型(單位:mm)

2 安全計(jì)算在模架方案比對(duì)中的應(yīng)用

某工程在屋面處有挑檐結(jié)構(gòu)，挑檐伸出長(zhǎng)度均為1 200 mm，施工現(xiàn)場(chǎng)擬采用一次性澆筑，并在屋面層下層鋪設(shè)懸挑工字鋼梁作為基礎(chǔ)，搭設(shè)支模體系見(jiàn)(圖6、圖7)。

圖6 挑檐大樣(單位:mm)

圖7 原定挑檐施工方案(單位:mm)

懸挑工字鋼梁的安全性就是本方案的關(guān)鍵(圖8)，建立計(jì)算模型，經(jīng)過(guò)計(jì)算后發(fā)現(xiàn)工字鋼梁的撓度驗(yàn)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算不能符合要求，必須重新制定方案。

圖8 原定施工方案工字鋼受力模型(單位:mm)

綜合考慮到轉(zhuǎn)角處、洞口處均存在3 m多懸挑工字鋼梁，施工現(xiàn)場(chǎng)改變方案采用以下措施。

(1)挑檐部分采用二次澆筑，即預(yù)留鋼筋，并在屋面板混凝土澆筑完成后再支設(shè)模板，綁扎鋼筋進(jìn)行澆筑。

(2)通過(guò)屋面層下層樓板上懸挑16號(hào)工字鋼來(lái)承擔(dān)挑檐支模架的重量，在懸挑高度范圍內(nèi)采用φ14 mm的6×19的鋼絲繩與預(yù)埋在屋面結(jié)構(gòu)混凝土中的φ20 mm鋼筋拉環(huán)拉結(jié)進(jìn)行保護(hù)。

(3)由于懸挑長(zhǎng)度大，模板支設(shè)施工過(guò)程中嚴(yán)禁3人及以上人員在一處挑梁位置進(jìn)行操作施工。

(4)挑檐模板架在陽(yáng)角部位及洞口位置懸挑長(zhǎng)度都在3 m及以上，應(yīng)安全操作保證人員安全。陽(yáng)臺(tái)位置是把陽(yáng)臺(tái)邊梁作為支點(diǎn)，來(lái)減少懸挑長(zhǎng)度，因此應(yīng)保證陽(yáng)臺(tái)下三層模板不拆除，對(duì)陽(yáng)臺(tái)懸挑部位進(jìn)行加固。

(5)懸挑16號(hào)工字鋼按1 000 mm間距布置，采用φ14 mm的6×19的鋼絲繩作為保護(hù)措施。模板采用15 mm厚木層板，木枋采用80 mm×60 mm，鋼管均采用φ48.3×3.6 mm，進(jìn)場(chǎng)不小于φ48.3×3.0 mm，計(jì)算按φ48×2.8 mm。挑檐采用木枋和層板組成內(nèi)部支承體系，一次性使用，不再取出。經(jīng)安全計(jì)算，懸挑16號(hào)工字鋼梁滿(mǎn)足要求。在本工程中通過(guò)安全計(jì)算，調(diào)整了原有的挑檐模架施工方案，有效規(guī)避了安全風(fēng)險(xiǎn)(圖9)。

圖9 調(diào)整后的挑檐施工方案(單位：mm)

3 安全計(jì)算在模架方案編制中應(yīng)注意的問(wèn)題

模架安全計(jì)算中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榉桨妇幹迫藯U件布置不正確或者計(jì)算參數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致施工方案不能滿(mǎn)足要求或者不合理。安全計(jì)算中也應(yīng)注意以下問(wèn)題(圖10～圖13)。

圖10 方案一：梁底立桿平面布置(單位：mm)

圖11 方案一：梁底橫桿彎矩

圖12 方案二：梁底立桿平面布置(單位：mm)

圖13 方案二：梁底橫桿彎矩

3.1 桿件布置不合理

對(duì)比圖10、圖12兩個(gè)方案，可以發(fā)現(xiàn)方案一立桿間距不均勻，方案二則是按500 mm間距均勻布置。方案一布置了七跨，方案二布置了六跨。但從方案一同方案二的彎矩圖可以看出，兩端第二個(gè)支座處由于跨距較大，彎矩明顯要大些，而方案二支座處的彎矩相對(duì)均勻。由此可見(jiàn)由于方案編制人的力學(xué)概念不強(qiáng)，雖然計(jì)算均能滿(mǎn)足要求，但方案二的立桿受力明顯比方案一要好，各立桿的性能都得到充分利用，方案一則兩端的立桿負(fù)擔(dān)過(guò)重。從施工角度來(lái)看，方案二的間距也明顯更有利于施工，同時(shí)也節(jié)省了架管材料。因此立桿應(yīng)首先考慮均勻布置，來(lái)保證立桿受力的合理。

3.2 參數(shù)選用不合理

模架安全計(jì)算過(guò)程中常常會(huì)因?yàn)榉桨妇幹迫说膮?shù)選擇不合理，導(dǎo)致方案不能滿(mǎn)足要求。也不能正確的分析內(nèi)力圖，發(fā)現(xiàn)參數(shù)選擇錯(cuò)誤的地方(圖14)。

圖14 剪力墻支模(單位：mm)

剪力墻支模中小梁采用鋼管φ48 mm×2.8 mm進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算中發(fā)現(xiàn)小梁撓度驗(yàn)算不滿(mǎn)足要求，軟件建議減小小梁間距或主梁間距(圖15)。

圖15 小梁變形(單位：mm)

3.3 安全計(jì)算中應(yīng)具備基本的力學(xué)概念

隨著安全計(jì)算軟件的運(yùn)用，安全計(jì)算也越來(lái)越方便，但施工方案編制人也應(yīng)具備一定的力學(xué)概念，例如簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)優(yōu)于懸挑結(jié)構(gòu)、架管豎向受力優(yōu)于懸挑受力等。有了這些力學(xué)概念在選擇方案時(shí)，就要優(yōu)先選擇力學(xué)模型好的結(jié)構(gòu)，達(dá)到方案安全、合理、經(jīng)濟(jì)的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，安全計(jì)算可以量化、科學(xué)指導(dǎo)模架施工。也相信，在施工管理逐步科學(xué)化、精細(xì)化的未來(lái)，安全計(jì)算在整個(gè)施工中的作用也將會(huì)越來(lái)越大。