关于超危模板支撑工程简易判断与计算的探讨

2020-02-19黄跃明

福建建筑 2020年1期

黄跃明

(福建新时代项目管理有限公司福建泉州 362000)

1 概述

在项目管理理论与技术长足发展的今天，作为项目管理内容之一的安全管理却找不到提升的有力支点。安全管理是一门综合性的系统科学，安全数据分析与计算逐渐成为管理者的必备技能。从住建部办公厅近日印发的《关于2018年房屋市政工程生产安全事故和建筑施工安全专项治理行动情况的通报》数据可以得出图1及推论：坍塌事故一旦发生，基本都是较大及以上事故，且占较大及以上事故的45%。坍塌事故中主要类型是模板支撑失稳破坏造成的坍塌。那么，模板支撑超危工程是怎么定义的呢？

图1 2018年较大及以上事故类型统计

2018年3月8日，住建部发布《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》，再次把现浇混凝土超限模板支撑工程列入“危大工程”，并明确“超危”范围：搭设高度8m及以上；搭设跨度18m及以上；施工总荷载(设计值)15kN/m2及以上；集中线荷载(设计值)20kN/m2及以上；并且在第十条、第十二条规定施工单位应当在危大工程施工前编制施工方案，对于超危工程应当组织召开专家论证。所以技术人员在施工前就得熟悉图纸进行危险源辨识，判断出“危大工程”“超危工程”，并按照《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》编制方案、论证、修改、报审、实施、消除危险源。

如何根据设计图纸快速判断模板支撑工程是否属于“超危工程”，困扰了很多现场技术人员。基于此，本文将从超危模板支撑工程简易判断与计算注意事项进行探讨。

2 超危模板支架工程简易判断

“搭设高度”“搭设跨度”“高度大于支撑水平投影宽度”，3个判断标准比较好理解，从设计文件上即可进行判断。而施工总荷载和集中线荷载是指荷载效应基本组合的设计值(承载力验算应采用荷载基本组合，变形验算应采用荷载标准组合)，设计文件中梁板的尺寸非常多，如何才能快速判断超危模板工程是个难题，是否可以从梁、板设计尺寸等因素进行直接判断呢？

2.1 梁模板支撑如何简易判断超危

《建筑结构荷载规范》(GB50009)规定：在支撑脚手架荷载的基本组合中，应有永久荷载控制的组合项，而且当永久荷载值较大的情况下(永久荷载效应/可变荷载效应≥2.8时)，应按永久荷载控制组合进行荷载组合及选取对应的荷载分项系数(1.35/1.4)，模板支撑超危工程满足这种情况。

根据《混凝土结构工程施工规范》[1](GB50666-2011)模板及支架的荷载基本组合的效应设计值，可按下式计算：

式中：

SGik——第i个永久荷载标准值产生的效应值；

SQjk——第j个可变荷载标准值产生的效应值；

a——模板及支架的类型系数；对侧面模板，取0.9；对地面模板及其支架，取1.0；

ψcj——第j个可变荷载的组合系数，宜取ψcj≥0.9。

根据《混凝土结构工程施工规范》[1](GB50666-2011)附录A表4.3.8，模板自重(G1)的标准值取0.3kN/m2;新浇筑混凝土自重(G2)的标准值γc可取24kN/m3；钢筋自重(G3)的标准值楼板的钢筋自重可取1.1kN/m3，梁的钢筋自重可取1.5kN/m3;施工人员及施工设备产生的荷载(Q1)的标准值取最小值2.5kN/m2。假设梁截面尺寸为B×H,则判断超危的集中线荷载需满足：

q=1.35×((24+1.5)×B×H+0.3×(B+H×2))+1.4×2.5×B≥20kN/m。可推导出表1。

从表1可以看出，梁截面面积≥0.5m2时，与集中线荷载超危判断值保持相对稳定；当梁宽大于梁高时，截面面积呈轻微下降趋势。因在实际工程中，梁宽一般小于梁高，所以可推断出以梁截面面积≥0.5m2作为判断梁模板支撑工程是否属于超危工程的初步判断，然后再通过计算确认。

表1 集中线荷载值推算表

2.2 楼板模板支撑如何简易判断超危(计算公式与板厚有关)

当前，混凝土均采用泵送和简易布料机进行作业，施工人员及施工设备产生的荷载(Q1)的标准值取最小值4.0kN/m2，假设板厚为H，则判断超危的施工总荷载需满足：

施工总荷载=E=1.35×((24+1.1)×H×0.001+0.3)+1.4×4≥15kN/m2。

可得H≥265mm(取整)，也就是当板厚度≥265mm时，均可判断属于超危模板支撑工程。

2.3 结论

(1)梁模板及其支撑“超危”判断标准：B×H≥0.5m2(当B

(2)楼板模板及其支撑“超危”判断标准：H≥265mm(当采用布料机时)。

3 超危模板支撑工程计算依据选择的探讨

完成超危模板支撑工程的初步判断后，就得进行超危模板支撑工程的方案计算与验算。涉及模板支撑工程的相关标准、规范有：

《建筑施工脚手架安全技术统一标准》(GB51210-2016)[2]；《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)；《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)[3]；《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)[4]。那么在支撑立杆承载力计算及立杆稳定性验算应如何选择依据呢？

3.1 荷载取用及组合的计算依据选择

表2分析了各规范标准的适用性。

表2 各规范标准的适用性分析表

从表2分析可以得出：建筑施工脚手架安全技术统一标准是制定各类脚手架支撑架相关标准应遵守的基本准则，不能作为计算依据。建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范规定：满堂支撑架用于混凝土结构施工时，荷载组合与荷载设计值应符合现行行业标准《建筑施工模板安全技术规范》的规定。而《建筑施工模板安全技术规范》参与模板及其支架荷载效应组合的各项荷载规定是废止条文。因此，超危模板支撑工程的荷载取用及组合的计算依据，应选择《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)比较合适。

3.2 关于结构重要性系数γ0的选择

《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)在极限承载力验算时，首次引入结构重要性系数γ0，区分了“重要”和“一般”模板及支架的设计要求(重要γ0≥1，一般γ0≥0.9)，其中“重要的模板及支架”包括高大模板支架，跨度较大、承载较大或体型复杂的模板及支架等。

在《建筑施工脚手架安全技术统一标准》(GB51210-2016)中引入支撑架的安全等级，当搭设高度>8m或荷载标准值达到超危模板支撑架标准，即为1级安全等级，其承载力验算时，结构重要性系数取1.1。

根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》规定：支撑脚手架的综合安全系数指标β≥2.2(相当于保险倍数)。当采用施工规范“重要γ0≥1”计算综合安全系数指标为β≥2.38>2.2，满足要求；当采用统一标准“1级重要性系数γ0=1.1”计算综合安全系数指标为β=2.62>2.2，满足要求。

虽然统一标准在1.0.2条文解释中表明仅作为基本变量的取值原则，不作为取值、参数确定的依据，但综合安全系数指标越大，说明结构越可靠，对于超危数值较大的模板支撑工程，重要性系数γ0取1.1比较合适。

3.3 关于立杆稳定性计算依据选择

在《混凝土结构工程施工规范》规定：架体立杆稳定性仅验算容许长细比(受压立杆180)，查表得标准钢管的惯性矩为12.71cm4，计算得出的立杆容许步距达2287mm(远远大于超危模板支撑立杆步距不得大于1500 mm的规定)。因此，立杆稳定性计算应选择JGJ162-2008或JGJ130-2011作为计算依据。

当立杆承载力(轴向力设计值)和立杆材料及截面均不变时，立杆稳定性与稳定系数φ成正比(N/φA≦f)，稳定系数通过长细比查表获取，长细比(λ=l0/I)越大，稳定系数呈非线性减少，所以稳定性计算的决定因素是立杆的计算长度(即l0立杆步距)，步距越小越稳定性可靠。下文分别按照两个规范分别计算分析其可靠性。

(1)JGJ130-2011规范第5.4.6条规定立杆的计算长度按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(a为顶部悬臂长度)：

顶部立杆段：l0=kμ1(h+2a)；非顶部立杆段：l0=kμ2h。

(2)JGJ162-2008规范5.2.5条：立杆的计算长度取最大步距(即l0=h)。

假设超危模板支架(剪刀撑设置普通型)的高宽比<2，架体立杆间距1m，步距1.5m，悬臂长度0.5m。则验算长细比时前者(JGJ130)的计算长度为3.1m，后者(JGJ162)为1.5m，两者差距为2倍，也就是同一根立杆用JGJ162-2008规范计算的承载力是用JGJ130-2011规范计算的2倍，为保证超危模板支撑工程的安全可靠，建议稳定性验算采用JGJ130-2011规范作为计算依据。