谈钢结构作为高大模板支撑体系支座的应用

赵 卫 国

(山西省第二建筑工程公司，山西 太原 030013)

谈钢结构作为高大模板支撑体系支座的应用

赵 卫 国

(山西省第二建筑工程公司，山西 太原 030013)

鉴于某工程的较复杂的高大模板支撑体系方案，按照传统工艺脚手架将达到45 m高，据此对高大模板支撑体系方案进行了优化论证，采用了钢结构作为高大模板支撑体系的支座，对脚手架设置进行了计算，并通过多个方案对比，选定了25号工字钢和圆160 mm无缝钢管作为高大模板支撑体系的支座。

钢结构，高大模板支撑体系，支座

随着现代建筑业的迅猛发展，以及社会对建筑审美的更高追求，近年的建筑已经摆脱了过去火柴盒式的简单建筑，在建筑平面、立面上形状越来越复杂，立面造型变得漂亮和独特，随之而来高大模板支撑体系得到了广泛应用，而且模板支撑高度越来越高，我单位承建的某工程模板支撑高度达到了43 m，如何经济安全地施工该模板支撑体系，我们做了大量的方案设计，力争在保证安全和质量的基础上减少工程量，降低工日数，取得良好的经济效益和社会效益。

1 工程概况

该工程位于阳曲县转型发展产业园区，建筑使用性质：办公建筑类别;二类高层建筑,建筑设计使用年限：50年；结构形式：地下1层，钢筋混凝土框剪结构，地上16层为框架结构；结构设防烈度：8度(三级抗震)；建筑耐火等级：地上部分耐火等级一级，地下室耐火等级为一级；屋面防水等级：二级；地下室防水等级：一级；地下1层建筑面积：2 385.12 m2；地上建筑面积27 510.26 m2；建筑层数：地上16层，地下1层；建筑高度：74.55 m。

2 方案初步设计

承揽到该工程，熟悉图纸后，我们注意到了该13层的模板支撑体系为特高大模板支撑体系。支设高度初步预计为43.2 m，施工工程量大，危险性大，为该工程的关键施工工艺和施工难点。如何搭设该部分模板支撑体系，是采用传统的从底至顶43.2 m的传统脚手架，还是另外设计其他形式的脚手架。

1)采用传统的模板支撑搭设高度达到了43.2 m高，且存在着以下主要缺点：a.支设高度43.2 m，工程量特别大。b.搭设脚手架特别密，预计立杆间距在500 mm～800 mm之间，水平杆步距在1.5 m之内，再加上竖向剪刀撑和水平剪刀撑等构造措施。脚手架搭设基本如蜘蛛网，除工程量巨大外，工人实际操作也不方便，搭设需用多少工，拆除基本上就需要多少工，施工效率低，耗工大。c.该脚手架累计重量大，重力全部传递到3层顶板上，3层顶板已经无法满足承载力要求，必须对3层顶板进行加固。d.由于工程量大，施工周期长，三钢工具使用时间要达到5个月左右，租赁费用高，而且由于架体施工速度慢，有可能影响到主体整体进度。

2)对于支撑搭设高度达到了43.2 m高的模板支撑体系，可以想到的其他方案首先是在13层采用钢结构作为高大模板支撑体系的支座，在钢结构上支撑一层的模板脚手架。

采用该种方法，即可减小43.2 m高高大模板支撑体系繁重的工程量，初步确定该方法后，首先需要考虑的就是如何建立钢结构支座，如何保证钢结构支座的安全性。

3)在13层建立一个安全可靠的钢结构支座，主要存在以下需要重视和解决的问题：a.该工程13层悬空处④轴～⑥轴跨距9.8 m，分别为从④轴悬挑出的5.8 m长悬挑顶板和从⑥轴悬挑出的3.8 m长的悬挑顶板，中间设置有200 mm宽的变形缝。轴～轴长18.6 m；另外在轴北侧及轴南侧分别挑出同样跨距9.8 m长的阳台。其造型及结构复杂，特别是跨距达到9.8 m，跨距较大。b.在13层顶板部分的框架梁及悬挑梁的截面尺寸基本上为500 mm×1 000 mm，梁的截面尺寸大，初步计算仅梁重每米即达到1.25 t重，即12.25 kN/m。加上施工荷载、脚手架体系等荷载，则整个钢结构承受的荷载是比较大的，需要经过模板计算书具体计算。c.综合上述两个特点，则该跨钢结构上部荷载大，跨距大，产生的弯矩以及其他内力也必然大，对钢结构的材质、截面尺寸及相应的参数均要求较高。另外轴北侧及轴南侧分别挑出的阳台由于其西面能够支撑在退台封顶的屋面上，而在东面则无支撑点，阳台部分的钢结构支座应作为重点另行考虑，先考虑轴至轴两端有支撑点的钢结构支座方案设计。

4)模板支撑体系(脚手架部分)简要计算。通常情况遇到500 mm×1 000 mm以上的大梁时，除梁两侧设立管外，还会在梁底增设两根立杆，以增强立管的承载能力和整体性。但是在该工程中由于钢结构支座只能支撑在柱(梁)的两侧，即梁底不设钢结构支座，所以梁的脚手架立管也只能设在柱(梁)两侧的钢结构支座上，梁底无法设立管，这就使得梁两侧的立管受力较大，稳定性差，因此将梁两侧的立管间距设置为500 mm。

模板脚手架的计算应根据JGJ 162-2008建筑施工模板安全技术规范和JGJ 130-2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范等国家和行业有效的规范标准进行计算，计算可以手工计算，也可采用品茗软件等安全软件计算，本工程计算过程省略，仅简要列出立柱计算过程。

a.风荷载计算。

Mw=0.92×1.4×ωk×la×h2/10=0.92×1.4×0.22×0.5×1.82/10=0.04 kN·m。

b.稳定性计算。根据《建筑施工模板安全技术规范》公式5.2.5-14，荷载设计值q1有所不同：

面板验算：

q1=0.9×[1.2×(0.1+(24+1.5)×1)+0.9×1.4×2]×1=29.92 kN/m。

小梁验算：

q1=max{1.48+(0.3-0.1)×0.5/4+0.9×[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×max[0.4-0.5/2，(1-0.4)-0.5/2]/2×1，4.3+(0.3-0.1)×0.5/4}=4.32 kN/m。

R1=7.16 kN，R2=4.77 kN。

顶部立杆段：l01=kμ1(hd+2a)=1.155×1.386×(1 000+2×500)=3 201.66 mm。

λ1=l01/i=3 201.66/15.9=201.362，查表得，φ1=0.179。

立柱最大受力Nw=max[R1+N边1，R2+N边2]+Mw/lb=max[7.16+0.9×[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×(1+0.4-0.5/2)/2×14.77+0.9×[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×(1+1-0.4-0.5/2)/2×1]+0.04/1=10.03 kN。

f=N/(φA)=10.03×103/(0.18×424)=132.19 N/mm2≤[f]=205 N/mm2。

满足要求。

非顶部立杆段：

l02=kμ2h=1.155×1.755×1 800=3 648.645 mm。

λ2=l02/i=3 648.645/15.9=229.475，查表得，φ2=0.139。

立柱最大受力Nw=max[R1+N边1，R2+N边2]+Mw/lb=max[7.16+0.9×[1.2×(1+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×(1+0.4-0.5/2)/2×14.77+0.9×[1.2×(1+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×(1+1-0.4-0.5/2)/2×1]+0.04/1=10.34 kN。

F=N/(φA)+Mw/W=10 342.82/(0.14×424)+0.04×106/4 490=184.49 N/mm2≤[f]=205 N/mm2。

满足要求。

经过计算，脚手架立管设置满足要求，按照计算间距0.5 m的立管受力10.3 kN，钢结构支座承受荷载20.6 kN/m。

3 施工技术安全措施

1)从事模板作业的人员，应经安全技术培训。从事高处作业人员，应定期体检，不符合要求的不得从事高处作业。2)安装和拆除模板时，操作人员应佩戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。安全帽和安全带必须定期检查，严禁使用不合格品。3)模板及配件进场应有出场合格证或当年的检验报告，安装前应对使用部位进行认真检查，不符合要求者不得使用。4)模板工程应编制施工设计和安全技术措施，并严格按照施工设计和安全技术措施施工。在安装、拆除作业前，工程技术人员应以书面形式向作业班组进行施工操作的安全技术交底，作业班组应对照书面交底进行上、下班的自检和互检。5)在高处安装和拆除模板时，周围应设安全网，并加设防护栏杆。6)作业时，模板和配件不得随意堆放，模板应放平放稳，严防滑落，连接件应放在箱盒或工具袋中，不得散放在脚手板上，脚手架或操作平台的施工总荷载不得超过设计值。7)对负荷面积大和高4 m以上的支架立柱采用扣件式钢管，除应有合格证外，对所用扣件应采用扭矩扳手进行抽检，达到合格后方可承力使用。8)施工用的临时照明和行灯的电压不得超过36 V，当为满堂模板、钢支架及特别潮湿的环境时，不得超过12 V,照明行灯及机电设备的移动线路应采用绝缘橡胶套电缆线。9)模板在安装过程中，上下必须有人接应，随装随运，严禁抛掷。10)支模过程中如果中途停歇，应将已就位模板或支架连接稳固，不得悬空，拆模中途停歇时，应将已松扣或已拆松的模板、支架等拆下运走，防止构件坠落或作业人员坠落。11)作业人员严禁攀登模板、斜撑杆、拉条或绳索等，不得在高处的墙顶、独立梁或在其模板上行走。12)遇到大风施工时，模板要有抗风的临时措施。13)模板施工过程中应设专人负责安全检查，发现问题后应报告有关人员处理，待排除险情后方可继续施工。14)当遇大雨、大雾或6级以上大风等恶劣天气时，应停止露天高处作业，5级以上大风时，停止高空吊运作业。

4 结语

因此该工程使用钢结构支座作为高大模板支撑体系的支座，其钢结构支座承受了较大的竖向荷载，钢结构支座必须具有足够的强度、刚度和稳定性才能够承载该模板支撑体系。经过我们研究，采用了在13层设置25号工字钢，在该工字钢3.4 m和6.8 m处设置斜撑的方案来减小了跨度、增强了强度刚度和稳定性，从而确保了该模板支撑体系安全可靠、经济合理地方案设计和工程施工。

Onapplicationofsteelstructureassupportofhighandlargeformworksystem

ZHAOWei-guo

(ShanxiNo.2ArchitecturalEngineeringCompany,Taiyuan030013,China)

Based on the complicated high and large formwork system scheme of some project, the paper indicates the height of the scaffold will reach 45 meters according to the traditional craft, undertakes the optimal indication of the scheme for the high and large formwork system, adopts the steel structure as the support for the high and large formwork system, calculates the scaffold allocation, and selects the No.25 Ⅰ-shaped steel and 160 mm seamless steel tube as the support by comparing with other schemes.

steel structure, high and large formwork system, support

1009-6825(2014)33-0079-02

2014-09-13

赵卫国(1978- )，男，工程师

TU755.2

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