维普资讯 http://www.cqvip.com 第３Ｏ卷第７期 Ｖｏ１Ｉ３Ｏ Ｎｏ．７ 建筑施Ｔ ＢＵＩＬＤＩＮＧ Ｃ０ＮＳＴＲＵＣＴ１０Ｎ 扣件式钢管脚手架高支模 系统的设计与施工 Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｆｏｒｍｗｏｒｋ—・－Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｆａｓｔｅｎｅｒ－Ｓｔｙｌｅ Ｓｔｅｅｌ－Ｐｉｐｅ Ｓｃａｆｆｏｌｄ 口 顾琰 （上海金鹿建筑实业有限公司２００３３５） 【摘要】以上海工商外国语学校教学楼２３．２ ｍ高的模板支撑为例 详细介绍了高支模系统设计中应注意的稳定性、强度 和验算等问题，保证扣件式钢管脚手架高支模系统安全。 【关键词】扣件式钢管脚手架 高支模设计施工 【中图分类号】ＴＵ７５５．２＋１ ／文献标识码 Ｂ 【文章编号】１００４—１００１（２００８）０７—０５６２—０４ 与传统支撑体系不同，高支撑体系具有支撑高度大，体 系自重大的特点，在设计中更强调体系的整体稳定性、局部 稳定性、底部立杆的强度和支撑楼面的承载力验算等问题。 因此，合理的布局、准确的荷载组合、对关键部位的科学验算 以及可靠的构造措施均是设计的关键。 本文结合上海市工商外国语学校教学楼２３．２ ｍ、９．６５ ｍ 高支模系统的实例来谈谈对高支模系统设计、施工的体会。 １工程概况 Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ ｊ Ｉ ｔ 上海工商外国语学校教学楼为地下ｌ层、地上ｌ０层的 Ｉ－ｔ １＿２ 卜３ ｌ＿４ ｛一５ ｉ＿６ ｌ 框剪结构，总建筑面积为２３ ２４９ ｍｚ，其中地下室建筑面积为 图１教学楼平面图 ４ １８４ ｍ ，建筑总高度４６ ｍ。主体结构混凝土地下室为Ｃ３０、 Ｐ６，卜３层为Ｃ４０，４－６层为Ｃ３５，７层以上为Ｃ３０。 模板支撑高度２３．２ ｍ时，位置在卜６轴～１－７轴，卜Ｃ 轴～ｌ～Ｅ轴，３．８ ｍ×１３ ｍ＝４９．４ ｍ２ｏ从３层楼板面至８层顶， 模板支撑高度２３．２０ ｍ，８层现浇楼板厚度１３０ ｍｍ，梁截面： ５００ ｍｍ×７５０ ｍｍ，梁跨度：ｌ２．９ ｍ。 模板支撑高度９．６５ ｍ时，位置在１～２轴～１－６轴，１－Ｂ 轴～卜Ｅ轴，３６ ｍ×２０．４ ｍ＝７３４．４ ｍ 。从地下车库顶板至二 层顶，二层现浇板厚度１２０ ｍｍ，梁截面：为７００ ｍｍ× ｌ ４００ ｍｍ，梁跨度：为２０．４ ｍ。 图２教学楼剖面图 ２设计思路 一验算支撑体系中各构件的抗弯、抗压强度，节点承栽力，杆 选择合适的支撑类型一根据建筑结构的特点进行平面 件的稳定性和架体的整体稳定性一绘制支撑布置图和构造 布置一对荷载分组并予以计算一根据上部荷载由上而下逐 大样图一高支模系统的施工组织设计一搭设和拆除施工方 【作者简介】顾琰（１９７２－），女，本科，工程师。联系地址：上海 案一安全技术措施和加固措施一支撑系统现场安装验收方 市平塘路１９５号（２００３３５）。 法和标准。 【收稿１９期】２００８—０６—３０ ・５６２・ 维普资讯 http://www.cqvip.com ７，２００８ 顾琰：扣件式钢管脚手架高支模系统的设计与施工 （１）梁底支撑横向、纵向钢管强度计算 第７期 设计计算应充分考虑模板及支撑重量、混凝土及钢筋自 重、施工人员和设备荷载、混凝土倾倒和振捣产生的荷载、风 荷载，并按荷载的最不利状态和组合计算，严格控制支撑架 的变形，确保架体的稳定，还必须以单扣件抗滑力小于８ ｋＮ 及双扣件抗滑力小于１２ ｋＮ，对扣件连接点进行验算。 横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中 荷载Ｐ取木方支撑传递力。经计算得到： 最大弯矩Ｈ 一Ｏ．０８２ ｋＮ・ｍ 最大变形Ｖｍａｘ：Ｏ．０３８ ｍｍ 最大支座力Ｑ 一４．３７３ ｋＮ ３方案部署 支撑采用钢管（ ４８Ｘ ３．５ｍｍ）扣件连接，排架支撑组合， 抗弯计算强度ｆ＝Ｏ．０８２ Ｘ １０６／５ ０８０＝１６．０７ Ｎ／ｍｍ２＜２０５ Ｎ／ｍｍ２，满足要求。 模板采用胶合板，竖楞采用（５０ＸｌＯＯｍｍ）方木，搁栅采用钢 管（ ４８Ｘ ３．５ ｍｍ）扣件连接。柱、梁采用 １４ ｍｍ对接螺栓 加固。 ２３．２ ｍ高支架立杆横向间距６００ ｍｍ，纵向间距出 ６５０ ｍｍ，步距１．５ｍ，顶撑立杆（以梁轴线为基准）距梁轴线 ６００ ｍｍ两侧设置双立杆，纵向间距６５０ ｍｍ，以双扣件与梁 底横杆连接。 ９．６５ ｍ高支架立杆间距纵、横向都为８００ ｍｍ，步距 １．５ ｍ，顶撑立杆（以梁轴线为基准）距梁轴线５００ ｍｍ两侧设 置三根立杆，双立杆纵向间距８００ ｍｍ，梁底采用双扣件。 立杆底部采用槽钢垫板，立杆距垫板２００ ｍｍ处设纵横 向扫地杆。立杆及纵横向水平杆均采用对接扣件连接。 剪刀撑纵、横向连续设置，竖向设置到顶。除在架体四周 设置外，纵、横向剪刀撑每隔４跨设置一道。剪刀撑斜杆接长 采用搭接方式。水平加强层设置在扫地杆到梁底下的纵横向 水平之间，每二步设置一道。水平剪刀撑纵向连续设置，横向 设置到边。水平与垂直剪刀撑形成网格状，以增强整体刚度。 支撑系统与四周已完成的楼板、墙体和立柱做可靠的刚 性连接，以提高模板支撑系统的整体稳定和平面稳定。 ４设计计算 ４．１ ２３．２０ ｍ高梁模板扣件钢管高支撑架设计计算 模板支架搭设高度为２３．２ ｍ，梁截面Ｂ Ｘ Ｈ＝５００ ｍｍ Ｘ ７５０ ｍｍ，梁支撑立杆的横距（跨度方向）Ｉ＝０．６５ ｍ，立杆的步 距ｈ＝１．５０ ｍ，梁底增加１道承重立杆。 ０．７３ｋＮ ３．１２ｋＮ ０．７３ｋＮ ｆ———－ｌ— Ｌ 卜 —＋＿＿ 一 粱底横向支撑钢管计算简图 Ｌ』ｌ ｉ』 卜 Ｌ＋＿ ｌ＿｝＿ ＋－鲤０＿４ ０一 粱底横向支撑钢管计算简图 梁慎板支撑架立面筒图 图３计算简图 最大挠度小于６００．０／１５０与ｌ Ｏｌ ｍｍ，满足要求。 纵向支撑钢管同样按照集中荷载作用下的连续梁计算。 集中荷载Ｐ取横向支撑钢管传递力。经计算得到： 最大弯矩Ｈ Ｏ．４８２ ｋＮ・ｍ 最大变形Ｖ ＝Ｏ．４８７ ｍｍ 最大支座力Ｑ ＝７．７９１ ｋＮ 抗弯计算强度ｆ＝Ｏ．４８２ Ｘ １０６／５ ０８０＝９４．９６ Ｎ／ｍｍ２＜ ２０５ Ｎ／ｍｍ ，满足要求。 最大挠度小于６５０．０／１５０与１Ｏ ｍｍ，满足要求。 （２）扣件抗滑移的计算 纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按 照下式计算： Ｒ≤Ｒ 其中Ｒ 一扣件抗滑承载力设计值，单扣件取８．Ｏ ｋＮ，双 扣件取１２．Ｏ ｋＮ： Ｒ－纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 计算中Ｒ取最大支座反力，Ｒ＝７．７９ ｋＮ＜８．０ ｋＮ，单扣件满 足要求。 考虑到安全与保险，实际施工中采用双扣件。 （３）立杆的稳定性计算 立杆的稳定性计算公式： ＾』 ｆ］ 其中 立杆的轴心压力设计值，它包括：横杆的最 大支座反力Ｎ ＝７．７９ ｋＮ（已经包括组合系数１．４），脚手架钢 管的自重Ｎ，＝１．２×０．１２９×２３．０７０＝３．５７４ ｋＮ， Ｎ＝ＮＩ＋Ｎ２＝１１．３６５ ｋＮ 咖一轴心受压立杆的稳定系数，由长细比ｌＯ／ｉ查表得到 ＝Ｏ．１９７： Ａ一立杆净截面面积（ｃｍ２）：Ａ＝４．８９ 一钢管立杆抗压强度计算值（Ｎ／ｍｍ２）： 计算结果：＝１１７．９１ Ｎ／ｍｍ２＜［ｆ］＝２Ｏ５．Ｏ０ Ｎ／ｍｎｌ２，满足要求。 模板承重架应尽量与剪力墙或柱作刚性连接，否则存在 安全隐患。 ４．２ ２８．２０ ｍ高扣件钢管楼板模板支架计算 模板支架搭设高度为２３．２Ｏ ｍ，搭设立杆纵距ｂ＝ Ｏ．６５ ｍ，横距ｌ＝Ｏ．６Ｏ ｍ，步距ｈ＝１．５０ ｍｏ作用于模板支架的荷 载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载包括脚手架自重、模 维普资讯 http://www.cqvip.com
第７期 顾琰：扣件式钢管脚手架高支模系统的设计与施工 板自重、钢筋混凝土楼板自重；活荷载为施工荷载标准值与 振倒混凝土时产生的荷载。 （１）按照集中荷载作用下的连续梁计算板底支撑钢管， 经计算：横向支撑钢管最大弯矩为Ｏ．２３５ ｋＮ・ｍ、最大变形 Ｏ．３７０ ｍｍ、最大支座力３．１４２ ｋＮ、抗弯强度４６．２６ Ｎ／ｍｍ 。纵 向支撑钢管最大弯矩为Ｏ．４４０ ｋＮ・ｍ、最大变形Ｏ．７４１ ｍｍ、最 大支座力６．７５５ＫＮ、抗弯强度８６．５９ Ｎ／ｍｍ 。抗弯强度、挠度、 扣件抗滑承载力均满足要求。 （２）模板支架荷载标准值（立杆轴力）计算 脚手架的自重：ＮＧ ＝０．１４９×２３．０００＝３．４２５ ｋＮ 模板的自重：ＮＧ，＝Ｏ．３５０×０．８００×Ｏ．８００＝０．２２４ ｋＮ 钢混凝土楼板自重：ＮＧ ＝２５．０００×０．１２０×Ｏ．８００× ０．８００＝１．９２０ ｋＮ 静荷载标准值ＮＧ—ＮＧ１＋ＮＧ２＋ＮＧ３＝５．５６９ ｋＮ。 活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。 活荷载标准值ＮＱ＝（１．０＋２．Ｏ）×Ｏ．８００×Ｏ．８００＝１．９２０ ｋＮ。 立杆的轴向压力设计值：Ｎ＝Ｉ．２ ＮＧ＋Ｉ．４ ＮＱ＝９．３７ ＫＮ。 （３）立杆的稳定性计算 盯＝ ≤［ｆ］ 经计算：盯＝６１．４２ Ｎ／ｍｍ ＜［ｆ］。满足要求。 ４．３验算楼板强度 按照最不利考虑，楼板的跨度取４．５Ｏ ｍ，混凝土为Ｃ４０， 楼板承受的荷载按照线均布考虑。宽度范围内配筋Ⅱ级钢 筋，配筋面积Ａｓ＝ｌ ６２０．０ ｍｍ ，ｆｙ＝３００．０ Ｎ／ｍｍ 。板的截面尺 寸为ｂ×ｈ＝４ ５００ ｍｍ×１２０ ｍｍ。 板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算： Ｍ 一Ｏ．Ｏ５１ ３×ｑｌ２＝Ｏ．０５１ ３×１０６．０５×４．５０ ＝１１０．１６ ｋＮ・ｍ 经计算，楼板所能承受的最大弯矩为：Ｍ１＝ｓｂｈｏ２ｆｃｍ＝ ４５．７９ ＫＮ・ｍ 由于ＭＩ＝４５．７９＜Ｍ ＝ｌ１Ｏ．１６，所以第２层以下的模板支 撑必须保存，使上部支撑荷载传至人防顶板。 ４．４限于篇幅，９．８５ ｍ模板高支撑架的计算略。 ５施工管理 高支架实施前，我们依据设计并结合现场情况制定了搭 设、拆除方案，制定了合理的施工作业计划和流程。并选择具 备资质的搭设队伍，搭设人员持证上岗，并针对性开展专项 安全技术交底。 实施过程中监控人员严格按照设计方案对作业人员的 施工进行检查，确保扣件和钢管的质量，每个扣件的拧紧力 矩都控制在４５Ｎ６０ Ｎ・ｍ。计划好立杆的竖向接头位置以及各 段立杆的长度。架设立杆，决不可因其长度不合适而采用十 字扣件与横杆扣接的方式来调整架体高度，保证设计意图的 实现。立杆和水平杆的接长位置相临错开，且不在同一步跨 内。确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于规范的要 求。在安装立杆的同时设置纵横向扫地杆和梁下纵横向水平 杆，纵向扫地杆采用直角扣件伺定在距底座上不大于 ２００ ｍｍ处的立杆上，横向扫地杆采用直角扣件固定在紧靠 纵向扫地杆下方的立杆上，保证立杆的稳定性。搭设完毕，相 关人员按照规范及方案进行分段逐项验收，验收确认合格后 移交使用。 本工程高支模系统的设计图纸和专项施工方案于２００７ 年１２月４日通过上海市专家组技术论证，整个过程较为顺 利，模板支撑体系在施工中非常稳定，整体性能良好，未出现 异常情况，立杆、水平杆、剪刀撑变形微小，混凝土架体基础 无下沉、开裂现象。模板整体稳定，拆模后经检测混凝土实体 结构质量符合要求，验收合格。 ６结语 通过工程实践，我们认为，高支模设计与施工中除了要 遵守规范中的相关要求外，还须注意以下几点： （１）支架的构造 梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双 立杆；立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向有 足够的设计刚度：梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同 的立杆间距，但只宜在一个方向变距，而另一个方向不变。 （２）立杆步距 当架体荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用 等步距设置；当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布 变化较大时，可采用下小上大的变步距设置，但变化不宜过 多 高支撑架步距以ｏ．９Ｎ１．５ ｍ为宜。立杆的间距不得超过 支撑设计规定，且最大不超过１ ｍ。立杆底部支承结构必须 具有支承上层荷载的能力，为合理传递荷载，立杆底部应设 置钢质垫板，并且使上下层立杆处在同一垂直线上。 （３）整体性构造层 当支撑架高度≥２Ｏ ｍ或横向高宽比≥６时，需要设置整 体性单或双水平加强层ｉ单水平加强层可以每４Ｎ６ ｍ沿水 平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且须与立杆连接，设置斜 杆层数要大于水平框格总数的１／３；双水平ａｎｎａ层在支撑架 的顶部和中部每隔ｌＯＮ１５ ｍ设置，四周和中部每１Ｏ一１５ ｍ 设竖向斜杆，使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层； 在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）必 须设水平加强层。 （４）剪刀撑 沿支架四周外立面满设剪刀撑。中部可根据需要并依构 架框格的大小，每隔１０Ｎ １５ ｍ纵横设置。满堂的模板支撑承 架应沿架体四周外立面铺设竖向剪刀撑，竖向剪刀撑均由底 至顶连接设置。因支撑架较高，为提高架体的整体刚度，在架 体顶部、底部扫地杆处以及中部每隔４—６ ｍ设置满堂水平 剪刀撑。剪刀撑必须与立杆相连接，合理设置剪刀撑能有效 （下转第５６７页） 啦鳓姻麟 维普资讯 http://www.cqvip.com 郑文国、苏培丰、黄秋江：扣件式钢管高支架施工的探讨 （４）每道剪刀撑宽度不应小于４跨，且不应小于６ ｍ， 斜杆与地面的倾角宜在４５ｏ￣６０。之间； 第７期 际操作起来难度较大。而当前的工程施工工期常遭到不合理 的压缩，工期均非常紧张，如支架预压占用了较长的工作时 间，对于路线较长的现浇梁，要达到对每联支架都进行预压 几乎没有可能。但如果只进行局部预压，是否具有代表性？能 否有其他有效检验方法或措施来代替支架预压？这些问题亦 需规范明确。 （５）主梁下方模板支撑立柱必须设置剪刀撑。 ２．２．４顶托、底座 顶托伸出长度或底座伸出长度大于３００ ｍｍ时，容易便 支架偏心受力，降低了支架承载能力。在实际施工时，通过严 格底座伸出长度，使其符合规范要求；当部分顶托由于 客观原因伸出长度大于３００ ｍｍ时，可通过横杆连接加固， ４结语 确保其稳定性。另外，为增加安全储备，我们通常在进行立杆 计算长度计算时，ａ０取值为５００ ｍｍ。 ２．２．５支架与既有墩柱进行有效连结 为加强支架的稳定性，支架必须与既有墩柱等固定构 件进行有效连结。在桥梁现浇梁施工中更加要特别注意，因 为现浇梁施工一般来说支架的高宽比都比较大，例如东新高 速公路￥０１标段引桥工程Ａ匝道第七联现浇箱梁，梁高 １．６ ｍ，支架高度达３５ ｍ，宽度才１０ ｍ，高宽比达到３．５，很容 易由于失稳而造成支架坍塌。因此，我们除按规范要求做好 支架的搭设外，每隔两层均采用钢管井字箍与墩柱进行有效 连结，确保支架的整体稳定性。 另外还应特别注意的是，在施工下一施工段时，前一施 工段墩柱部分的支架不能拆除（如图４），确保本施工段支架 的稳定性得到有效的加强。 图４保留前一施工段墩柱部分支桀 ２．２．６安装间距或位置 钢管安装间距或位置必须准确，这就需要在支架施工 前进行放线，特别在梁下及箱梁腹板位置更要注意，避免局 部承载力不足造成支架失稳。在实际施工中，通过规范的施 工管理，一般很少出现安装间距或位置相差较大的情况。当 模数不符或在桥梁弯道上时，可适当对钢管的间距进行调 整，但不允许大于设计间距。 ３ 扣件式钢管支架施工尚需深入研究的问题 （１）扣件式钢管支架的最大搭设高度在规范中没有明 确规定，虽然在东新高速公路￥０１标段引桥工程中我们成功 地应用在３５ ｍ高的桥梁施工中，但由于没有相应的权威资 料或范例作为依据，我们在支架设计过程中不但把支架承载 能力提高了１．４倍，而且把箱梁分成上、下两次进行混凝土 浇筑，以策安全。但这样的措施是否使支架偏于保守，尚需要 进一步深入研究才能得出结论。 （２）在现浇梁图纸设计说明中，常要求高支模搭设完 毕后先要进行预压，预压总重量为箱梁自重的１．２倍，但实 虽然目前的高支模计算理论以及现行规范具有一定局限 性，但只要结合现场施工实际情况，做好扣件式钢管支架的 设计、安装以及进行正确的操作，紧紧抓住模板高支架设计 与施工的控制要点，便可最大限度减少模板支架安全事故的 发生。 参考文献 ［１】林伟军，胡德军．高大模板工程支撑组合架体的设计与施工．上 海，建筑施工．２００５，１ １．Ｐ４３． ［２】黄明．报告大厅项板与大梁高支模的设计与施工．上海，建筑施工． ２００５，１１．Ｐ４５． ｆ３１武朝晖．超高超重模板支撑系统设计与施工上海，建筑施工． ２００６，１．Ｐ４６． ［４】沈友法，陈勇，李信江，蒲梦江苏．绿城连廊工程高支模架施工技 术．上海，建筑施工，２００６，７．Ｐ５４１． （上接第５６４页） 防止架体整体失稳。 （５）顶部支撑点 最好在立杆顶部设置支托板，其距离支架顶层横杆的高 度不宜大干４００ ｍｍ：顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立 杆，且不宜大于２００ ｍｍ；支撑横杆与立杆的连接扣件应进行 抗滑验算，当设计荷载Ｎ≤１２ ＫＮ时，可用双扣件：Ｎ＞１２ ｋＮ时 应用顶托方式。 （６）使用管理与维护 支撑系统并非搭设完成就一劳永逸，还须加强在使用中 的管理和维护保养。混凝土浇捣前应对模板及支架作一次全 面检查，必要时作补强，浇捣时将施工荷载严格控制在计算 荷载之内，混凝土浇捣、卸料不得集中一点，避免局部超载。 施工中必须有专人监管，防止不当的人为因素造成事故；定 期依据规定的安装质量检验项目、要求和方法开展检查和检 验；对立杆间距、水平、剪刀撑的稳定性随时观察，做好记录。 （７）制定防止坍塌的预防措施 为了防止施工过程突发性坍塌事故，须制定必要的预防 措施。如：精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支撑均衡受 载；支架的基础必须坚实；支架的垫板应平整：支柱应垂直， 上下层应同一竖中心线上；应设置畅通的排水措施ｉ在混凝 土浇捣前施工现场准备足够的备用钢管、扣件等等。 参考文献（略）
