高支模构造及其稳定性分析

□文/刘晴翠

高支模构造及其稳定性分析

□文/刘晴翠

天津祥云名苑工程属于超高层建筑，建筑体量大，其裙房工程结构断面复杂，施工难度大，局部支模高度超过9 m，施工安全要求高。文章主要介绍该项目高支模构造及其稳定性分析。

高支模；构造；稳定性

1　工程概况

中建八局天津分公司坐落于天津市河东区大光明桥畔，包括3栋主楼及其附属裙房，建筑面积为124417 m2。地下结构为3层，1#、2#、3#主楼的地上楼层数分别为43、48、29层，建筑高度分别为142.00、157.25、97.65 m，主楼结构为剪力墙结构；裙房为地上3层，建筑高度为11.80m，裙房结构为框架结构。

裙房工程设计复杂，结构标高变化大，房屋净空高，大部分区域模板支撑高度超7 m，为便于施工，确保施工质量，梁板模板支撑采用了扣件式、碗扣式钢管支撑体系，如车库区域支模高度为7.89 m，支架面积约3 395.59 m2，采用碗扣式满堂钢管支撑；公建支模高度超过8m的区域比较分散，点多量小，增加了施工难度，支架面积约488.05m2，采用扣件式钢管支撑，其中最大支模高度为9.44m。

2　模板及支撑体系设计

2.1模板设计

2.1.1板模板设计

楼板厚度为100～200mm，板底模采用15mm厚多层板，板底次龙骨采用50mm×100mm木方，间距为200mm，板底主龙骨采用100mm×100mm木方，间距为900mm。

2.1.2梁模板设计

梁断面尺寸250 mm×600 mm、400 mm×1 250 mm、400mm×1400mm、500mm×1 600 mm等，梁底模和侧模均采用15 mm厚多层板，次龙骨均采用50 mm×100 mm木方，梁截面高度700mm及以上的梁底次龙骨均匀布置4道，梁截面高度700mm以下的梁底次龙骨均匀布置3道，梁侧次龙骨间距≯190 mm；梁底采用双钢管托梁，间距与梁底立杆间距一致；梁侧采用双钢管梁夹，间距为500mm。

2.2板底支撑设计

2.2.1扣件式钢管支撑

支撑高度超8 m区域，板底支撑采用满堂扣件式钢管（φ48 mm×2.8 mm）支撑体系，立杆的纵、横间距均为900mm，步距为1200mm，立杆底部铺设50 mm厚通长木跳板，立杆底加设钢垫板。

2.2.2碗扣式钢管支撑

支撑高度7～8m区域，板底支撑采用满堂碗扣式钢管（φ48 mm×2.8 mm）支撑体系，立杆的纵、横间距均为900mm，步距为1200mm，每两根立杆下垫设50 mm厚通长木垫板；非标准跨区域板底支撑支设根据实际情况搭设，保证纵横向间距不超过900mm。

2.3梁底支撑设计

2.3.1梁高700mm及以下

梁底增加一根承重立杆，沿梁纵向间距为900 mm并且梁底承重立杆用通长钢管连接在一起，同时与周围支撑架体连接形成整体。

2.3.2梁高750～900mm

梁底增加一根承重立杆，沿梁纵向间距为450 mm并且梁底承重立杆用通长钢管连接在一起，同时与周围支撑架体连接形成整体。

2.3.3梁高900mm以上

梁底增加两根承重立杆，沿梁纵向间距为300 mm并且梁底承重立杆用通长钢管连接在一起，同时与周围支撑架体连接形成整体。高度为1 600 mm的梁底承重立杆采用双扣件与横杆锁紧。

2.4剪刀撑设计

2.4.1竖向剪刀撑

支撑架体周边应设置连续竖向剪刀撑，在架体中部每隔4.5m设置一道纵向、横向连续竖向剪刀撑并与周围架体拉结牢固。

2.4.2水平剪力撑

支撑高度超8m区域，水平剪刀撑的设置不应少于3道，即在底部、顶部、中间各设置一道水平剪刀撑，水平剪刀撑宜在竖向剪刀撑斜杆相交平面设置。支撑高度7～8m区域，在底部扫地杆和顶端封顶杆有竖向剪刀撑的部位分别设置水平剪刀撑。

2.5支撑拉结设计

为保证高支模区域支撑架体的整体稳定性，在现场条件允许的情况下，将支撑架体与结构框架柱、框架梁或剪力墙门洞进行有效连接，增加架体的稳定性。在架体周圈外侧和中间有结构柱或梁的位置，按水平间距6～9m、竖向间距2～3m与建筑结构设置一个固结点。

3　支撑体系构造要求

3.1扣件式钢管支撑

1）扣件式钢管支撑立杆底部加设100mm×100mm钢垫板，下铺50mm厚通长木跳板。

2）立杆接长严禁搭接，须采用对接扣件连接，相邻立杆的对接接头不得在同步内且对接接头竖向错开的距离≮500mm，各接头中心距主节点不宜＞400mm。

3）立杆顶端可调U托螺杆外径不应＜36 mm，螺杆插入钢管的长度不应＜150mm，螺杆伸出钢管的长度不应＞300 mm，可调U托伸出顶层水平杆的悬臂长度不应＞500mm。

4）立杆纵向和横向应设置扫地杆，纵向扫地杆距立杆底部≯200mm。当立杆基础不在同一标高上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应＞1m。

5）剪刀撑应用旋转扣件固定在与之相交的水平杆或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离＞150mm。

3.2碗扣式钢管支撑

1）碗扣支撑架的水平杆与立柱的扣接应牢靠，不应滑脱。

2）插入立杆顶端可调托座伸出顶层水平杆的长度不应＞650mm，螺杆插入钢管的长度不应＜150mm。

3）立杆接头应采用交错布置。

4）立杆底部垫设50mm厚木垫板，木垫板至少两跨通长铺设。

4　搭设作业注意事项

4.1扣件式钢管支撑

1）严禁不同规格钢管及其相应扣件混用。

2）底立杆应按立杆接长要求选择不同长度的钢管交错设置，至少应有两种适合不同长度的立杆。

3）在设置第一排连墙件前，约每隔6跨设一道抛撑，以确保架体稳定。

4）采取先搭设起始段从后向前延伸的方式，当两组作业时，可分别从相对角开始搭设。

5）连墙件和剪刀撑应及时设置，之后不得超过2步。

6）杆件端部伸出扣件之外的长度≮100 mm。

7）剪刀撑的斜杆与基本构架结构杆件之间至少有3道连接，其中斜杆的对接或搭接接头部位至少有1道连接。

8）支撑搭设到6 m、到顶以及浇筑混凝土前，应对模板支撑体系进行检查与验收，发现问题及时处理。

4.2碗扣式钢管支撑

1）垫板应准确地放置在定位线上，立杆的轴心线应与地面垂直。

2）底立杆应采用不同的长度交错布置，扫地杆严禁拆除。

3）支撑搭设应按立杆、横杆、连墙件的顺序逐层搭设，每次上升高度≯3m。

4）支撑搭设应分段进行，第一阶段的撂底高度一般为6m，搭设后必须经检查验收后方可正式投入使用。

5）连墙件等构造必须随架体上升及时在规定位置处设置，严禁任意拆除。

5　模板支撑系统稳定性分析

以160 mm厚板（扣件式钢管支撑）模板面板为例，验算满堂支撑架稳定性。钢管强度205.0N/mm2，钢管强度折减系数取1.00，回转半径，截面积，截面模量，模板支架搭设高度9.44 m，立杆的纵距，立杆的横距，立杆的步距，模板自重标准值为0.30 kN/m2，钢筋自重标准值为1.10 kN/m3，混凝土自重标准值为24.00 kN/m3，满堂支撑架自重标准值为0.1716 kN/m，施工人员及施工设备荷载标准值为1.50 kN/m2，振捣混凝土时产生的荷载标准值为2.00kN/m2。

5.1不考虑风荷载组合时立杆的稳定性分析

5.1.1顶部立杆

永久荷载0.30×0.9×0.9+（1.10+24.00）×0.16×0.9×0.9=3.496（kN）

施工人员、设备及振捣混凝土产生的荷载（1.5+2.0）×0.9×0.9=2.835（kN）

顶部立杆的计算长度l0=kμ1（h+2α）

式中：k为满堂支撑架计算长度附加系数；μ1为满堂支撑架立杆计算长度系数；h为立杆步距；α为立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度。

依据规范JGJ 130—2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中附表，查得k=1.185。

当α=0.2m时，μ1=1.719，l0=1.185×1.719×（1.2+2×0.2）=3.259（m）

当α=0.5m时，μ1=1.301，l0=1.185×1.301×（1.2+2×0.5）=3.392（m）

因此当α=0.3m时，线性内插值计算得出l0=3.303m

长细比λ=l0/i=3.303×1000/16=206.44

根据长细比，依据规范JGJ 130-2011中附表，查出轴心受压稳定系数φ=0.170。

顶部立杆的轴向力N=1.2×3.496+1.4×2.835=8.164（kN）

5.1.2非顶部立杆

永久荷载0.30×0.9×0.9+（1.10+24.00）×0.16×0.9×0.9+0.1716×9.44=5.116（kN）

施工人员、设备及振捣混凝土产生的荷载（1.5+2.0）×0.9×0.9=2.835（kN）

顶部立杆的计算长度l0=kμ2h

式中：μ2为满堂支撑架立杆计算长度系数。

依据规范JGJ 130—2011中附表，查得k=1.185，μ2=2.292，l0=1.185×2.292×1.2=3.259（m）

长细比λ=l0/i=3.259×1000/16=203.69

根据长细比，依据规范JGJ 130—2011中附表，查得出轴心受压稳定系数φ=0.174

非顶部立杆的轴向力N=1.2×5.116+1.4×2.835=10.108（kN）

5.2考虑风荷载组合时立杆的稳定性分析

5.2.1顶部立杆

风荷载标准值wk=μzμsw0=0.62×1.2×0.300=0.223（kN/m2）

式中：μz为风压高度变化系数；μs为风荷载体型系数；w0为基本风压值。

风荷载产生的弯矩Mw=0.9×1.4×wklαh2/10=0.9×1.4×0.223×0.9×1.22×105=36415（N·mm）

式中：lα为立杆纵距；h为立杆步距。

顶部立杆的轴向力N=1.2×3.496+0.9×1.4×（2.835+36415×10-6/0.9）=7.818（kN）

5.2.2非顶部立杆

非顶部立杆的轴向力N=1.2×5.116+0.9×1.4×（2.835+36415×10-6/0.9）=9.762（kN）

综上，对顶部立杆和非顶部立杆在考虑风荷载组合和不考虑风荷载组合情况下，其稳定性均能满足施工要求。

6　小结

本分部分项工程作为典型的高支模项目，在施工前制定了较为合理的专项施工方案，通过了专家论证；在混凝土梁板浇筑期间，模板支架系统安全、稳定、可靠，表明了该模板支架系统的承载力满足施工要求，达到了预期目的。

[1]JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技术规范[S].

[2]JGJ 130—2011,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[3]JGJ 166—2008,建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S].

[4]谢楠.高大模板支撑体系的安全控制[M].北京：中国建筑工业出版社,2012.

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.02.014

□TU755.2

□C

□1008-3197（2015）02-37-03

□2015-01-15

□刘晴翠/女，1981出生，工程师，天津粮滨投资有限公司，从事工程施工管理工作。