浅析建筑工程高支模的设计与施工

摘 要：根据建筑工程高支模的特点，结合相关技术规范的要求，浅析高支模设计原则、内容;结合工程实例，论述满堂支撑模架体系的计算方法、步骤，针对性的构造措施，施工中的注意事项。

关键词：高支模特点;设计计算;构造措施;施工

1 前言

随着经济的高速发展，工业及公共建筑物使用功能的不断提高，高大空间的建筑物也越来越多，施工中的高支模技术也得到了普遍的应用，高支模具有跨度大、支撑度高、荷载重、危险性大、事故率高且后果严重等特点，因此应予以高度重视.本文根据国家有关高支模的管理办法及技术规范，结合本公司总承包施工的南昌综合保税区国际贸易中转物流标准厂房的实际工程情况，浅析高支模设计与施工的要点、重点.

2 高支模的设计

高支模的设计具有可选搭设材料种类较多、方案布置灵活的特点，但更应该有原则、有理论依据的进行设计.

2.1 高支模设計的基本原则

2.1.1 技术先进、结构安全、经济合理。

2.1.2 结构安全等级及主要危险源的辨识应符合工程的实际情况。

2.1.3 结构传力途径明确，计算方法正确、可靠，验算内容全面，构造措施周到。模板及支架布置方案便于施工检查及验收。

2.1.4 选用的模板及架体搭设材料通用常见，可周转使用，便于保养维护。

2.2 高支模方案设计主要内容和程序

2.2.1 根据工程具体情况及设计与施工经验，初步确定总体方案。

2.2.2 根据市场或自有资源情况，选择支模材料及确定相应的材料物理力学参数。

2.2.3 根据总体方案及所选材料，结合已有类似项目的成功经验，设计高支模具体布置方案，明确模板支撑及构造参数。

2.2.4 根据布置方案、建筑物的施工图纸及相关规范，进行荷载分析、荷载设计值或标准值。荷载分析与计算是结构计算中最基础的环节，荷载项目分析应不重不漏，荷载取值规范及组合计算正确，计算简图中的荷载布置与实际情况相符。

2.2.5 根据技术规范，按照模板架体的传力途径依次进行高支模系统的强度、挠度、稳定性验算。验算的重点是扣件抗滑移或顶托的抗压承载力、立杆的稳定性。根据验算结果可以判断高支模系统的布置方案是否满足结构安全和经济合理的原则，如不满足，可以改变模板支撑及构造参数或搭设材料的种类规格，再重新验算高支模体系的强度、挠度、稳定性，如此反复，直到布置方案达到最优。具体计算过程可借助可靠、成熟的专业计算软件，有利提高计算的精确度及工作效率。

2.2.6 支撑架体的地基承载力验算。如天然地基的承载力特征值不能满足计算的地基压力标准值，则需结合实际情况，对地基进行处理。

2.2.7 根据高支模架的安全等级及规范要求，说明支撑架体的构造要求或措施。

2.2.8 根据上述最终高支模体系布置方案，结合建筑物设计图，绘制高支模平面图、纵、横剖立面图、梁板支模大样图、节点连接大样图、地基处理大样图，以利现场施工人员、操作工人有直观形象的图纸作为高支模的实施依据，将设计成果准确无误落实到施工现场。

3 南昌综合保税区国际贸易中转物流标准厂房高支模的设计

3.1 南昌综合保税区国际贸易中转物流标准厂房的特点分析Ⅱ

该工程为两层全现浇钢筋砼框架梁板结构，建筑长度125米，宽54米或65米，框架柱间距9米，一层建筑高度10米，二层梁板支模高度10米，按照住建部颁发的?危险性较大的分部分项工程管理办法规定?文件，属于高支模。二层梁结构截面尺寸为400×1200MM、400×900MM、300×700MM、250×900MM，板结构截面厚150MM或120MM。

3.2 高支模架的安全等级及主要危险源识别，拟采用的总体设计方案。

3.2.1 根据GBS5120--2016《建筑施工脚手架安全技术统一标准》，支模架高度大于8米但小于16米，安全等级为Ⅱ级，方案结构计算中重要性系数采用1.0.

3.2.2 主要危险源识别：高支模系统的强度和稳定，高支模架体的整体稳定，地基承载力。

3.2.3 高支模总体设计方案：根据已有工程经验，结合本工程的实际情况，本工程高支模总体设计方案采用梁、板、柱共用的满堂扣件式钢管支撑架。选取梁400×1200MM、250×900MM、板150MM三种截面作为支模验算控制截面，相应覆盖截面为400×900MM、300×700MM、120MM。

3.3 选取的高支模周转材料及相应的材料物理力学参数

根据工程高支模搭设面积及工程进度安排，预估周转材料的总体数量，结合市场或自有周转材料的保有情况，本工程选用的周转材料名称、规格、主要物理力学性能参数、使用部位如下：

3.3.1 Φ48×3.0mm钢管，截面积A=424mm2，质量3.33公斤/米，惯性矩I=10.78cm4，最小抵抗矩W=4.49cm3，回转半径i=15.9mm，抗弯、抗压设计强度值f=205.00N/mm2，使用部位：支撑架体、梁侧模主楞、梁底纵向模托梁。

3.3.2 钢管构配件：单个对接扣件、旋转扣件抗滑移承载力设计值8KN，双个对接扣件抗滑移承载力设计值12KN;可调顶托抗压承载力设计值40KN，用于钢管支撑架立杆顶部.

3.3.3 M12穿梁对拉螺栓最大容许拉力值：17.85KN.

3.3.4 木方及模板：50×80mm木方W=53.33cm3， I=213.33cm4 ;木材弹性模量E=9000N/mm2，抗弯设计强度值f=15.00N/mm2，木方抗剪设计强度值fv=1.4N/mm2.木方用于梁板模板的次楞。

3.4 高支模布置方案、具体的模板支撑及构造参数，传力途径。

本项目的高支模布置方案经过了几个方案的反复计算、分析、比较，不断优化，最终确定以下模板支撑及构造参数。

3.4.1 梁侧模参数：次楞平行梁跨度方向设置，主楞垂直于次楞设置，主、次楞间距均为300mm，采用M12穿梁对拉螺栓固定侧模及主、次楞。传力途径：水平向荷载→侧模→次楞→穿梁对拉螺栓。

3.4.2 400×1200MM（400×900MM）主梁底模：底模下设垂直于主梁方向的横向木方支撑，间距为200mm，木方支承于梁侧水平钢管及梁底纵向水平双钢管上，梁底纵向双钢管设置于梁底承重立杆的可调顶托内。传力途径：竖向荷载→底模→横向支撑木方→水平钢管→可调顶托→架体立杆。

3.4.3 250×900MM（300×700MM）次梁底模：底模下设垂直于次梁方向的横向木方支撑，间距为200mm，传力途径基本与主梁支模體系相似。

3.4.4 150MM（120MM）板底模：板底模设纵向木方，间距为300mm，木方支承于梁底水平横向双钢管上，梁底横向双钢管设置于支撑架体顶部立杆的可调顶托内，传力途径：竖向荷载→底模→木方→水平横向钢管→顶托→架体立杆。

3.4.5 支撑架体的构造参数：立杆纵、横间距1.0M，立杆步距1.5M，架体搭设高度10M.400×1200MM（400×900MM）主梁底增设承重立杆1根，承重立杆与顶托连接处增设一道纵、横向水平拉杆，立杆上端顶托伸出长度0.3M，传力途径：立体所受竖向荷载→地基。

整个高支模构造体系造型简单、实用、传力明确、便于施工。

3.5 高支模系统设计的各项荷载分析与规范取值，根据?建筑施工模板安全技术规范?（JGJ162--2008），具体如下。

①模板及支撑架体自重G1k，模板标准值0.35KN/m2，架体自重可根据架体布置参数，查?建筑施工扣件式脚手架安全技术规范?（JGJ130-2011）附表按实计算;②砼自重G2k，自重标准值24KN/m3;③钢筋自重G3k，梁筋标准值1.5KN/m2，板筋标准值1KN/m2;④新浇砼侧压力G4k按照规范公式计算;⑤施工人员及设备的标准值Q1K，1--3KN/m2⑥振捣砼时产生的荷载标准值Q2K，2KN/m2⑦倾捣砼时产生的荷载标准值Q3K，2KN/m2。由于本项目的支撑架用作砼的现浇支架，且架体高宽比小于1.0，所以不需考虑风荷载作用。

3.6 模板与架体承载力计算时，按照上述规范，各部位荷载设计值计算式

3.6.1 平板底模及支架：q=1.2×（G1k+G2k+G3k）+1.4Q1K

3.6.2 梁底模及支架q=1.2×（G1k+G2k+G3k）+1.4Q2K

3.6.3 梁侧模q=1.2×G4k+1.4Q2K

3.7 模板与挠度（变形）验算时，按照上述规范，各部位荷载标准值计算式：梁侧模q静=G4k;梁底模q静=G1k+G2k+G3k

3.8 高支模体系计算内容、方法、程序、主要结果结论。本项目的具体计算借助了江西南昌地区比较常用的?安必行?软件，以下以400×1200MM主梁模板及支撑的计算为例。

3.8.1 梁侧模模板计算：根据3.4所述模板及支撑布置方案及构造参数，可以按均布线荷载作用下的三等跨连续梁计算，计算结果如下：

3.8.1.1 抗弯强度：按规范公式计算新浇砼侧压力为40.52KN/m2，再根据3.3--3.6所述，q=15.44KN/m，Mmax=0.1×q×l2（次楞间距）=0.14KN·m，σ（拉应力）=Mmax/w（侧模面板截面抵抗矩）=12.4N/mm2

3.8.1.2 抗剪强度计算：Vmax（剪力）=0.6×q×l=2.78KN，τ（剪应力）=3V/2bh（截面的宽高）=0.92N/mm2<1.4N/mm2（木材抗剪强度设计值）。

3.8.1.3 挠度验算：q静=12.17KN/m，υmax=0.677/（100×E×I）=0.88mm

3.8.2 梁侧模次楞计算：计算方法同上，只是材料参数不同，强度、挠度计算结果均满足要求。

3.8.3 穿梁螺栓计算：单个穿梁螺栓所受最大压力=（1.2×40.55+1.4×2）×0.3×0.3（主次楞间距）=4.63KN<17.85KN（允许值）。梁侧钢管主楞只起构造作用，故不需对其验算。

3.8.4 梁底模计算：按均布线荷载作用下三等跨连续梁计算，q=15.98KN/m，σmax=4.0N/mm2，τmax==0.48N/mm2，υmax=0.13mm<200/250=0.8mm，均能满足要求。

3.8.5 梁底支撑木方计算：根据前述传力途径及支模布置参数，按部分范围均布线荷载作用下的两等跨连续梁计算，q=9.64KN/m（沿主梁宽度范围作用荷载），σmax=2.25N/mm2，τmax==0.67N/mm2，υmax=0.04mm<500/250=2mm，均能满足要求。中间支座反力p=3.78KN

3.8.6 梁底纵向双钢管托梁计算：按照传力途径，托梁按集中荷载作用下的三等跨连续梁，集中荷载为支撑木方中间支座反力p=3.78KN，p作用的间距为支撑木方间距200mm.托梁承载力计算结果σmax=114.7N/mm2<205N/mm2，υmax=1.59mm<1000/250=4mm，由于钢管抗剪强度不起控制作用，故不用验算钢管抗剪强度。

3.8.7 梁底顶托抗压计算：按照传力途径，顶托竖向作用力设计值=5×3.78=18.9KN<40KN（顶托抗压承载力设计值）。

3.8.8 梁底承重立杆稳定性验算（承重立杆为受力最大的立杆）

来自顶托的压力18.9KN再加上支撑架自重设计值1.5KN（自重具体计算根据架体构造参数查规范附表），单根立杆所受荷载N=20.4KN，按照?建筑施工扣件式脚手架安全技术规范?及附表，立杆压应力σ=N/（φA），顶部立杆σ=124N/mm2，底部立杆σ=182N/mm2，均小于立杆抗压强度205N/mm2。

3.8.9 立杆地基承载力验算：地基最大压力值P=N/S（根据规范，立杆底部垫板最大受压面积取0.25m2），P=81.6KN/m2.由于现场厂房内回填土处于雨季施工，分层压实度不够，回填土承载标准力达不到要求。结合厂房内地面的设计做法，施工完设计地面的18cm碎石垫层和20cm砼基层再搭高支模架，碎石垫层的承载力经验值达170KN/m2，垫层之上为砼基层，垫层承载力不需折减修正，支架地基按上述办法处理后，满足要求。

3.9 针对性的构造要求

据前述，该项目支撑架安全等级为Ⅱ级，架体剪刀撑应按普通型剪刀撑的构造措施来实施，建筑物框架柱距为9米，架体可采用钢管抱箍形式与框架柱连接，以增强架体的整体稳定性。施工时应先浇框架柱，待框架柱砼有一定强度后，再浇梁板砼。

4 高支模施工

4.1 注意事项

4.1.1 钢管架及构配件材料进场后必须经过二次检测，其力学强度必须达到强度设计值。

4.1.2 现场施工必须按照设计方案实施。

4.1.3 梁板砼浇筑应从中间向四周逐渐推进。

4.1.4 施工时，梁板上的施工临时荷载不能超过方案设计的标准值。

4.2 施工重点检查内容

立杆间距、步距，立杆与水平杆的连接，扫地杆的设置，剪刀撑搭设的数量与角度，立杆的落地情况，地面排水情况，扣件的拧紧矩，顶托的伸出长度等均应满足?建筑施工扣件式脚手架安全技术规范?。

4.3 施工监控：重点监控架体的水平位移及竖向沉降，尤其是主梁位置。

5 结语

高支模虽然危险性大，施工难度大，但只要方案精心设计，有据可依，施工严格落实到位，其风险也是完全可控的.南昌综合保税区国际贸易中转物流标准厂房高支模分项工程按照本文所述設计与施工，未出现任何安全事故，二层梁板也未因支架原因出现裂缝或变形超标的现象。

参考文献：

[1]建筑施工扣件式脚手架安全技术规范?（JGJ130-2011）

[2]建筑施工模板安全技术规范?（JGJ162--2008）

[3]建筑施工脚手架安全技术统一标准?（GBS5120--2016）

作者简介：康宏（1972-），男，江西吉安人，本科，工程师，工作方向：土木工程。