某酒店工程钢管模板支架使用之浅谈

2012-04-23吴德松杨旭

城市建设理论研究 2012年35期

吴德松杨旭

【摘要】：针对扣件式钢管模板支架使用时计算方面的缺陷，就钢管壁厚取值、施工季节变化和混凝土强度变化对支架计算的影响、支架纵横水平杆和扣件不齐全对支架承载能力的影响、有关拆模规定作了探讨，以期解决建筑施工中的实际问题。

【关键词】：扣件式钢管支架，钢管壁厚，施工季节，承载力

中图分类号： TU511.3+7 文献标识码： A 文章编号：

长期以来，我国建筑施工现场普遍采用扣件与钢管搭设水平结构的混凝土模板支架，用于现浇混凝土结构的施工，然而模板支架的计算并未被施工管理技术人员熟练掌握和重视，模板支架坍塌事故时有发生。本文所提之问题作为扣件式钢管支架方案计算中的几个补充，为从事建筑施工的技术人员解决一点实际问题，以利于提高技术素质、施工管理水平和工程质量。

1.钢管壁厚的取值问题

钢管壁厚的取值关系到支架的安全，一般书籍均按3.5mm厚来取值计算。根据施工现场调查，目前施工现场一般均采用外径48mm的无缝钢管(与扣件式钢管脚手架同径，便于统一使用)。但壁厚均达不到标准钢管的壁厚，一般为3.2mm～3.5mm厚，综合以上因素，笔者建议，为了安全起见，在计算时按3.2mm壁厚考虑为妥。

2.施工季节的变化对支架计算的影响

如某框剪结构酒店工程，建筑面积36000㎡，地下1层，地上26层。根据合同约定和施工组织设计要求，该工程自2011年9月1日开工，于2012年11月底完成主体结构工程，主体结构的施工总工期达一年多，跨越春、夏、秋、冬四季。

GB50010—2011混凝土结构设计规范第4.1.2条规定：“素混凝土强度等级不应低于C15；钢筋混凝土强度等级不应低于C20；采用强度级别400MPa级钢筋时混凝土强度不应低于C25，采用强度级别500MPa钢筋时混凝土强度不应低于C30.

1)C30等级的混凝土，当气温在10℃以上时，10d龄期即基本可承受荷载，而气温5℃时，20d龄期才可承受荷载10d龄期只能承受部分荷载。

2)C25等级的混凝土，当气温在10℃以上时，加20d龄期基本可承受荷载，10d龄期可承受部分荷载，而气温5℃时，30d龄期才可承受荷载，20d龄期只能承受部分荷载，10d龄期因强度太低，不能承受荷载。

按此结果分析，模板支架分别计算如下：

已知：施工荷载设计值：

木模板、钢管支架重：0.75×1.2=0.9kN／m2。

钢筋混凝土自重：0.12×25×1.2=3.6kN／m2。

施工人员及设备(计算支架立柱时)：1.0×1.4=1.4kN／m2。

振捣荷载：2.0×1.4=2.8kN／m2。

1)施工层荷载设计值合计：0.9+3.6+1.4+2.8=8.7KN／㎡。

2)非施工层荷载设计值合计：0.9+3.6=4.5kN／m2。

已知设计楼板町供施工时利用的荷载设计值：

楼面活载设计值：2.0x1.4=2.8kN／㎡

楼面装饰静载设计值：1.2×1.2=1.44kN／m2。

板底装饰静载设计值：0.4x1.2=0.48kN／m2。

合计：2.8+1.44+0.48=4.72kN／m2。

1)支架搭设的层数应按以下两种施工时段考虑：

a.气温在10℃以上的春、夏、秋季节施工时(=C30混凝土的支架所需层数：取3层模板及其支架可按4层配置。

b.气温在5℃左右冬季施工时C25混凝土的支架所需层数：

因10d龄期混凝土强度太低，不能承受荷载，所以要再往下增加1层，需按5层配置。

2)支架立杆的计算也应按以下两种施工时段考虑：

a.气温10℃以上时，荷载最大的是施工层。

荷载设计值：q=8.7kN／㎡。

已知：钢管采用Φ48×3，支架按两步搭设，扫地杆距地0.2m，底层步距为1.80m，上层步架距为1.0m，支架立杆计算长度L0=1.80m。

钢管强度设计值为f=205N/mm2。

钢管截面回转半径：i ==15.95

钢管净截面面积：A=424mm2。

长细比：λ=1800/15.95=112.9。

查表得稳定系数：Φ=0.497。

钢管的容许承载力设计值：[N]=ΦA[f]=0.497×424×205=43199N。

立杆间距：A×B=43.2÷8.7=2.22m×2.22m。

根据每根立杆最多只能设置两根扣件的要求，每根立杆的允许承载力设计值：[N]=2×8.0=16.0kN。

因而立杆间距应为：A×B=16÷8.7=1.35m×1.35m。

b.气温5℃时，荷载最大的是施工层下面的一层土上。

荷载设计值：q=8.7+4.5=13.2Kn/m2。

立杆间距：A×B=43.2÷13.2=1.80m×1.80m。

根据扣件的条件规定：

立杆间距应为：A×B=16÷13.2=1.10m×1.10m。

从以上计算结果可以得出钢管立杆的最大间距不得超过1.10m×1.10m。且由扣件的承载能力控制的。所以，在模板支架计算时，要从施工全过程的各个时段综合考虑，特别应该重视冬季低温施工时对支架设计计算的影响。

3.混凝土强度变化对支架计算的影响

钢筋混凝土结构构件混凝土强度的高低，不仅同结构构件本身承载能力有关，也同支架计算有着密切的关系。如在低温季节施工时，混凝土强度等级低，在龄期相同的条件下，它的强度就低。当构件采用HRB400级钢筋配置时。其强度等级未达到C20时，构件就不能有效地发挥其作用；当混凝土强度等级低于C25时，钢筋和混凝土就不能形成一个整体，抵御由自重和外力作用的荷载。此时支架就得再向下延伸一层，增加了模板及支架的用量，根据这种情况，可考虑提高混凝土强度等级的方法(据测算提高一个等级约增加1.5元／m2的造价)，或在工期许可的情况下放缓施工进度。

4.支架纵横水平杆和扣件不齐全对支架承载能力的影响

现场调查表明，模板支架的纵横水平杆不齐全、缺扣现象十分普遍，严重影响了支架空间框架的构成，致使立杆的计算长度成倍增大，承载能力下降，对支架的安全造成重大威胁，埋下了隐患。

如缺中间水平杆或扣件，原立杆的计算长度L0=3.00m。

长细比：λ=3000/15.92=188.1。

查表得稳定系数：Φ=0.203。

钢管容许承载力设计值：[N]=ΦA[f]=0.203×424×205=17645N。

相当于原承载能力的17645/43199×100％=40.8％。

如缺上部水平杆或扣件，原立杆的计算长度L0=1.8+2×1=3.8m。

长细比：λ=3800/15.95=238.2。

查表得稳定系数：Φ=0.129。

钢管容许承载力设计值：[N]=ΦA[f]=0.129×424×205=11213N。

相当于原承载能力的11213/43199×100％=26％。