简述高大模板支撑体系的设计与施工

杜晋

福州铁建建筑有限公司 福建 福州 350013

前言

住建部的建质[2009]254号文，《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》的通知中说明：高大模板支撑系统是指建设工程施工现场混凝土构件模板支撑高度超过8m，或搭设跨度超过18m，或施工总荷载大于15KN/ m2，或集中线荷载大于20KN/m的模板支撑系统。施工单位应依据国家现行相关标准规范，由项目技术负责人组织相关专业技术人员，结合工程实际，编制高大模板支撑系统的专项施工方案。并经过专家论证方可实施。

1 高大模板支撑体系的设计

1.1 高大模板支撑体系设计的基本内容

高大模板支撑体系施工前应由项目技术负责人编制专项施工方案。专项施工方案应突出工程施工特点，有针对性，内容应包括：地基处理及排水、模板和支撑体系的设计计算、材料规格、钢管连接方式、架体四周与建筑物的可靠连接、水平与纵向剪刀撑等构造设置、混凝土浇筑方案等，施工方案中应绘制支撑体系搭设详图，有特殊要求的应作详细说明。其中模板和支撑体系设计的内容应包括施工荷载计算、模板支撑系统各构件（底模、侧模、主龙骨、次龙骨、内龙骨、外龙骨、对拉螺栓和钢管立杆）的强度与刚度验算、钢管立杆的稳定性验算以及立杆支撑地基（或支撑楼面）承载力验算等。

1.2 高大模板支撑体系的设计步骤

（1）首先按支撑架选型原则确定支撑架的类型（扣件式钢管架或碗扣式钢管架）。

（2） 选出设计中所有属于高大模板范畴的梁、板，按高大模板的类型（超大或超高）及拟选用的支撑架的类型进行归类，并选取不同类型中最大梁、板进行计算（梁、板截面用于考虑立杆布置，梁高用于考虑梁侧模设置）。在此，笔者建议使用表格的形式罗列出所有需要进行高大模板论证的梁、板，表格形式如下：

表1 ××式支撑架超大（重）模板支撑体系

表2 ××式支撑架超高模板体系

（3） 高大模板支撑体系的计算

①计算参数

1）主要材料的计算参数

根据规范要求及施工现场的实际情况，合理、准确的选取支撑体系各组成材料的计算参数值，若施工现场材料的实际尺寸已与设计尺寸出现负偏差，应按现场实际尺寸进行验算，并对材料的强度设计值进行适当的降低[1]。

2）荷载取值

恒载标准值包括模板、钢筋和混凝土的自重。活载标准值包括施工人员及设备荷载标准值、振捣混凝土产生的荷载及倾倒混凝土对垂直面模板产生的水平荷载。荷载取值依照建筑施工模板、脚手架安全技术规范的规定进行选取。

②模板支撑体系的计算

1）计算步骤

按经验初定梁、板支撑体系立杆间距、横杆步距以及梁（板）底主、次龙骨间距和梁侧内、外龙骨间距，根据提供的材料(模板、方木、立杆、对拉螺栓等)以及相应的荷载进行计算，并调整至较佳结果。

梁（板）模板支撑体系的计算依次为施工荷载计算、模板支撑系统各构件（底模、侧模、主龙骨、次龙骨、内龙骨、外龙骨、对拉螺栓、可调顶托和钢管立杆）的强度与刚度验算、钢管立杆的稳定性验算以及立杆支撑地基（或支撑楼面）承载力验算。值得注意的是，在以表格形式列出所有需要进行论证的梁、板后，应在同一支撑架类型中选择截面最大梁、板进行施工荷载计算和各构件的强度与刚度验算，然后再以同一支撑架类型中最大搭设高度进行立杆稳定性验算，最后以截面最大梁、板计算出的最大施工荷载组合最大搭设高度下计算的构配件自重来验算立杆支撑地基的承载力。以此最不利组合验算确定此类型支撑架体系的最终搭设方案。同一支撑架类型中其余截面尺寸相差不大的梁、板支撑均可按此方案进行搭设。若梁、板截面尺寸较验算的最不利截面相差较大，可调整支撑体系中各构件的布局并重新进行验算，在验算安全的前提下，使支撑体系更经济、合理。

2）计算注意事项

施工荷载计算方面：

a 计算模板及支架结构或构件的强度、稳定性和连接强度时，应采用荷载设计值（荷载标准值乘以荷载分项系数）；验算挠度时应采用荷载标准值。

b 计算梁模板的底模、支架及侧模的承载能力与验算挠度时，参与组合的荷载类别均不相同。模板及其支架荷载效应组合的各项荷载，应依据《建筑施工模板安全技术规范》4.3.2条的要求进行计算。

立杆的稳定性验算方面：

a扣件式支撑架立杆的计算长度应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011[2]5.4.6条分“顶部立杆段”和“非顶部立杆段”分别计算，取整体稳定计算结果最不利值；

b 模板支撑体系中属于受压构件的支架立柱长细比不应大于150。

（4）根据计算结果绘制立杆平面布置图、剖面图、节点大样图、架体四周与建筑物的可靠连接、水平与纵向剪刀撑等构造设置图等。并以表格的形式将整个模板支撑体系的详细布置一一列出。

表3 梁（板）支撑架设计方案表

（5）完成文字叙述部分。（一般包括工程概况，编制依据，选用材料，支架结构构造，模板支架搭设工艺，混凝土浇筑方法，支架拆除，施工计划，劳动力计划，安全技术措施，质量保证措施，施工监测方案，安全应急预案等)。

2 高大模板支撑体系的施工

2.1 高大模板的施工工艺流程

（1）安装工艺流程：根据支撑平面布置图测量放样，定出梁立杆位置→搭设支撑架→安装梁板模板，调整模板标高及起拱（对跨度不小于4m的现浇钢筋混凝土梁、板，其模板应按设计要求起拱；当设计无具体要求时，起拱高度宜为跨度的1/1000～3/1000）→验收

（2）拆除工艺流程：拆除满堂架部分水平拉杆和剪力撑→拆除梁连接件及侧模板→下调楼板模板支柱顶托→分段分片拆除楼板模板、木楞及支柱→拆除梁底模板及支撑系统→模板及配件运输维护

2.2 高大模板支撑体系的构造要求

（1）支设立杆的地基应平整坚实，且排水畅通，不得出现地基积水现象。施工总荷载大于10KN/m2，或集中线荷载大于15KN/m 的模板工程，当立杆落在地面时，须增设强度不低于C10、厚度不少于100mm的砼垫层；当立杆落在楼面时，楼面下应采取可靠的支顶措施。

（2）每根立杆底部应设置底座，底座宜采用规格不小于150mm×150mm×8mm钢板和钢管套管焊接组成。底座下应设置长度不少于2跨、宽度不小于150mm、厚度不小于50mm的木垫板或仰铺12～16号槽钢。

（3） 立杆接长必须对接，严禁搭接。立杆步距不应超过1.5m。立杆顶部应采用可调顶托受力，不得采用横杆受力，且顶托距离最上面一道水平杆不宜超过300mm。当超过300mm时，应采取可靠措施固定。立杆垂直度偏差应不大于1/500H（H为架体总高度），且最大偏差应不大于±50mm。

（4） 架体必须连续设置纵、横向扫地杆和水平杆，纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上，横向扫地杆应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。

架体四边与中间沿纵、横向全高全长从两端开始每隔四排立杆应设置一道剪刀撑。每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6m，斜杆与地面倾角应在45度～60度之间，跨越立杆最多根数为：45度时7根，50度时6根，60度时5根。剪刀撑斜杆与立杆或水平杆的每个相交处应采用旋转扣件固定。

架体两端与中间沿水平方向全平面每隔四排立杆从顶层开始向下每隔2步应设置一道水平剪刀撑。剪刀撑的构造应符合上款的规定。

架体四周与建筑物应形成可靠连接，以减少架体搭设高度对稳定性的不利影响。竖直方向按每层楼面或沿柱高不大于4m设置一道连墙件，水平方向按每3跨设置一道连墙件。如周边无既有建筑物或构件，可采用格构柱法或其他有效方法以提高整个支撑体系的稳定性。

（5） 立杆、水平杆、剪刀撑斜杆的接头应错开在不同的框格层中设置，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不小于500mm；各接头中心至主节点的距离不大于步距的1/3；模板支撑体系杆件不得与外脚手架、卸料平台等连接。

（6）所有的节点必须都有扣件连接，不得遗漏。扣件的拧紧扭力矩应控制在45～60N·m之间。

2.3 高大模板支撑体系施工存在问题及整改办法

几年来，通过参与高大模板支架搭设方案的编制并施工，发现存在一些问题，归纳起来，其主要表现为:

（1）材料材质方面：个别钢管立杆存在锈蚀、弯折现象；部分木方截面尺寸不够，如方案计算时按80×80mm 木方考虑，实际上为70×70mm，个别木方尺寸甚至更少，另一部分木方存在缺棱缺角现象，实际材料与计算有出入，存在安全隐患。

整改办法：在锈蚀、弯折的立杆旁增设符合要求的立杆；木方则应按现场实际尺寸重新核算，若核算结果不满足要求，必须重新设计方案并整改。

（2）部分支撑架顶端未按要求设置可调顶托，部分钢管的外伸螺栓长度超过方案规定，(方案中一般外伸长度为300mm)个别伸出长度竟达到600～700mm，这些都与计算参数严重不符，存在安全隐患。

整改办法：按方案要求设置顶托，另在外伸螺栓超长位置增设水平拉杆，以减少其自由长度。

（3）由于扣件式支撑架钢管为定型长度（长度多为3m，6m），故在支模高度与钢管对接后长度不合适时，而支架搭设班组又不愿裁截钢管，于是出现了立杆搭接的现象。立杆搭接时扣件的抗滑承载力设计值仅为8kN，若此时扣件的螺栓拧紧扭力矩再达不到设计要求，必将对整个支撑体系造成重大的安全隐患[3]。

整改办法：立杆接长必须对接，严禁搭接。

（4）部分次龙骨间距未按方案间距要求，间距较疏，个别主龙骨没有按方案要求设置，如方案要求为双钢管，而实际为单钢管或改为双木方。

整改办法：按方案要求整改。

（5）部分支架未按步距设置纵、横水平拉杆(或漏设扫地杆)，另水平杆端遇混凝土柱、墙的也没有按要求与混凝土柱抱箍或与混凝土柱、墙顶紧。

整改办法：按方案要求整改。

（6）个别大梁两侧未按方案要求设置竖向剪刀撑，个别竖向剪刀撑角度不对或长度伸不到顶，另水平剪刀撑有漏设现象。

整改办法：按方案要求整改。

3 结束语

高大模板工程虽然是一项重点高危作业项目，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围，但只要依据有关国家规范和工程经验，编制好专项施工方案，并经专家论证审查通过，在施工中，严格按方案要求执行，并加强高大模板施工期间的监测，在保证高大模板施工质量的同时，更有效的防范安全事故的发生。

参考文献

[1] JGJ162-2011.建筑施工模板安全技术规范[S].北京:中国标准出版社,2011.

[2] JGJ130-2011.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].北京:中国标准出版社,2011.

[3] JGJ166-2008.建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S].北京:中国标准出版社,2008.