某大型厂房工程混凝土模板支撑架的设计和应用

高搏

（吉林德启建设工程有限公司，长春 130033）

某大型厂房工程混凝土模板支撑架的设计和应用

高搏

（吉林德启建设工程有限公司，长春 130033）

某大型厂房为钢筋混凝土框架结构工程，混凝土构件大断面、大跨度、高净空，一次性浇筑面积很大，对模板支撑架安全可靠性要求高。通过本工程实例介绍了模板支撑架的设计要点，讲解了架体稳定性验算和使用注意事项。

基本参数；构造设计；稳定性验算；混凝土浇注

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.012

1　工程概况

某地铁车辆段联合检修库工程，厂房为单层，局部办公用房3层，建筑长168.85m,宽126.85m，面积24465m2。基础采用预应力混凝土管桩，地上部分为现浇钢筋混凝土框架结构和现浇楼板。厂房A-G轴部分层高12.6m，H-P轴部分层高13.6m。框架梁主要有4种规格（见表1），其中,结构梁最大截面800mm1900mm，梁长27m，屋面板厚度200mm。

根据结构特点和预应力张拉工艺要求，划分为6个施工区段，从纵向一端向另一端分段流水进行框架结构施工。每个区段先浇筑结构柱，再一次支模至楼板底，连续浇注梁板混凝土。

2　支撑架设计

模板支撑架多数采用框架式结构型式，很少悬臂使用。设计时应设置剪刀撑和拉结件，杆件使用尽量减少承受弯矩杆件的长度、减小偏心受力。这样，确定立杆纵距、横距和横杆步距，通过轴力验算架体强度和稳定性，其他力学性能和变形性能一般不需要再进行计算。

2.1基本参数

本工程采用扣件式钢管脚手架作为模板支撑架，其立杆纵横向距离和横杆步距见表1。

表1　模板支撑架基本参数表

2.2构造设计

2.2.1高宽比

由于梁部荷载较大，最大梁高度近2m，混凝土荷载近50kN，故应重视支撑架侧向稳定性，高宽比不应大于2倍。梁部与楼板支架同时搭设，梁部支架每侧外延2排立杆，步距与楼板不同时每排横杆再延长1排与楼板支架立杆拉结。

2.2.2立杆接长及下部、顶部长度

楼板搭设高度12.6m，梁部搭设高度均在11m以上。采用立杆对接接长，要求相邻杆件的接头位置应相互错开，在同一个步距内相邻立杆不得有2个及以上接头。

地基承载力检测和验算合格。

支架设置垫板和纵、横向扫地杆，扫地杆的位置固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。

立杆顶部伸出水平杆至支撑点的长度，包括U型托和模板底部木楞等不超过0.3m，。

2.2.3连墙件和剪刀撑

结构柱上设置抱箍，每步均与梁部支架拉结固定。

满堂架体四周和内部连续设置竖向剪刀撑，在底部和顶部设置水平剪刀撑。梁下支架内部竖向剪刀撑宽度为每5跨且大于3m自下而上设置，中部另外增设一道水平剪刀撑。

3　稳定性验算

以荷载和跨度最大的结构梁为例，说明支撑架稳定性验算过程。

现浇梁截面宽800mm，高1900mm，跨度为27m，梁下净高11.9m。梁下支架布置见图1所示。立杆纵距0.6m，横距0.6m（布置2排立杆，按8002=400mm计算受力），横杆步距1.2m。梁部支架每侧外延2排立杆，横向间距450mm；梁侧加设2道横杆，采用U型托将模板顶紧。

图1　梁下支架布置示意图

3.1荷载计算

作用于支撑架上的荷载分为永久荷载（恒荷载）和可变荷载（活荷载），设计时一般按均布荷载考虑。

3.1.1永久荷载

永久荷载包括新浇筑混凝土和钢筋重量、模板系统重量、架体杆系自重、防护设施自重等几部分。其中，钢筋混凝土重量是支撑架的主要荷载。

3.1.2可变荷载

可变荷载主要包括施工人员及设备荷载、浇筑和振捣混凝土时产生的荷载两部分。

3.1.3荷载效应组合计算

模板支撑架的设计采用极限状态法理论，以分项系数表达式计算。根据《建筑施工临时支撑结构技术规范》（JGJ300—2013）规定，模板支撑架稳定性受永久荷载控制，其永久荷载和可变荷载分项系数分别取1.35和1.40[1]。

计算时对于风荷载的作用一般可以忽略。其主要理由是，支撑架设计高宽比不得大于2，强调与相邻结构物进行可靠拉结，而且底层立杆所受轴向力是最大的，风荷产生的附加应力在底层作用可以忽略。

3.1.4荷载计算

施工人员、设备、混凝土振捣：取均布荷载2.0kN/m2。

3.2梁下支架强度和稳定性验算

3.2.1强度验算方法[2]

支撑架强度验算方法：根据架体平方米单位面积所受荷载（荷载标准值，N/m2）换算单根立杆所承受荷载（立杆轴向力设计值，kN），再与立杆钢管材料强度标准值进行比较。

轴向力设计值N，按式（1）计算：

立杆轴向力设计值N应满足式（2）要求：

式中，f为钢管强度设计值，N/mm2；A为立杆钢管截面积，可查钢管截面几何特性表。

3.2.2稳定性验算方法

支撑架稳定性应满足式（3）计算结果：

式中，l0为立杆计算长度；k为计算长度附加系数，查表取用；为脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，查表取用；h为立杆步距；为长细比；i为钢管截面回转半径，查表取用。

立杆步距h是控制支撑架整体稳定性的主要参数，步距设置是否合理，通过支架稳定性验算来检验。

3.2.3支撑架强度验算

3.2.4稳定性验算

4　混凝土浇注过程中应注意的问题

模板支撑架所受荷载主要来自混凝土自重和浇注产生的振捣力，且远远大于其他荷载，并随着混凝土拌合物浇注荷载逐渐增加、随着混凝土强度增长荷载又发生减少。在混凝土浇注过程中，不合理的施工会造成支架超预期偏载，尤其用于大断面、大跨度、高净空梁板混凝土浇注时，意想之外的架体坍塌事故却偶有发生。因此，必须对浇注顺序、一次浇注量和其他有关风险因素作出明确规定。

4.1建筑物梁、板、柱、墙的施工顺序

严禁将结构柱与梁同时浇注。一些工地为图施工方便将梁柱一同浇注，而引发支架坍塌事故的案例很多。施工必须先浇注结构柱，有侧墙时还应将侧墙先浇注好，搭设支架时便可以利用柱子和墙体进行拉结。

4.2梁部厚大构件的浇注

浇注梁部混凝土时，应从跨中开始向两端延伸，并应分层浇注，每层厚度不宜大于30cm。这是由于跨中的沉降量可能较大，要使其先完成较大沉降，再控制分层较少支架偏压，这样可以更好地保证支架稳定。

当梁部与屋板同时支模一次性浇注时，每个单元应先浇注梁再浇注屋板。

4.3斜坡或台阶浇注

建筑工程中高低不平的结构多数采用错台方式。遇到较大坡度或错台浇注混凝土时，应该先从低处开始再向高处顺序浇注，从而保证支架安全稳定。

5　结语

利用钢管脚手架搭设模板支撑架是施工现场常用的临时结构，正确设计和使用是施工技术人员应该掌握的一种技能。

1）模板支撑架的设计计算应抓住重点。根据建筑物的平面和高度、结构断面尺寸、施工流水步骤对模板支撑架设计做出总体考虑，再具体选定和验算架体的立杆纵距、横距和横杆步距等主要参数。

2）架体设计时应避免悬臂使用，尽量减少杆件偏心受力和承受弯矩杆件的长度，要满足架体整体强度和稳定性验算。

3）支撑架高宽比、剪刀撑和连墙件设置、不同材料连接、特殊部位的处理等，必须遵守《建筑施工临时支撑结构技术规范》（JGJ300—2013）关于架体构造的规定。

4）对于混凝土浇筑顺序、一次浇筑量和其他有关风险因素控制应做出明确规定，避免发生超预期偏载，保证支撑架合理使用。

【1】JGJ 300—2013建筑施工临时支撑结构技术规范[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].

The Designand Application of the Concrete Formwork Support Frame in a Large-scale Industrial Plant

GAO Bo
(Deqi Construction&Engineering Ltd ofJi Lin,Changchun 130033,China)

Alarge-scale industrial plant is reinforced concrete frame structure engineering,the concrete member has large cross section, large span and clear height,large one-time casting area,itrequires high safe reliability of the formwork support frame.Through this project case, introducing the key point of the design of the formwork support frame,explaining the stability checking calculation of the frame and application notice.

basic parameter；structure esign；stability checking calculation；concrete placement

TU375.4

A

1007-9467（2016）05-0054-03

高搏(1980～），男，吉林长春人，工程师，从事建筑结构设计与研究，（电子信箱）gb130@163.com。

2015-11-17