某大型廠房工程混凝土模板支撐架的設(shè)計和應(yīng)用

高搏

（吉林德啟建設(shè)工程有限公司，長春 130033）

某大型廠房工程混凝土模板支撐架的設(shè)計和應(yīng)用

高搏

（吉林德啟建設(shè)工程有限公司，長春 130033）

某大型廠房為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)工程，混凝土構(gòu)件大斷面、大跨度、高凈空，一次性澆筑面積很大，對模板支撐架安全可靠性要求高。通過本工程實例介紹了模板支撐架的設(shè)計要點，講解了架體穩(wěn)定性驗算和使用注意事項。

基本參數(shù)；構(gòu)造設(shè)計；穩(wěn)定性驗算；混凝土澆注

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

1　工程概況

某地鐵車輛段聯(lián)合檢修庫工程，廠房為單層，局部辦公用房3層，建筑長168.85m,寬126.85m，面積24465m2?；A(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，地上部分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆樓板。廠房A-G軸部分層高12.6m，H-P軸部分層高13.6m?？蚣芰褐饕?種規(guī)格（見表1），其中,結(jié)構(gòu)梁最大截面800mm1900mm，梁長27m，屋面板厚度200mm。

根據(jù)結(jié)構(gòu)特點和預(yù)應(yīng)力張拉工藝要求，劃分為6個施工區(qū)段，從縱向一端向另一端分段流水進行框架結(jié)構(gòu)施工。每個區(qū)段先澆筑結(jié)構(gòu)柱，再一次支模至樓板底，連續(xù)澆注梁板混凝土。

2　支撐架設(shè)計

模板支撐架多數(shù)采用框架式結(jié)構(gòu)型式，很少懸臂使用。設(shè)計時應(yīng)設(shè)置剪刀撐和拉結(jié)件，桿件使用盡量減少承受彎矩桿件的長度、減小偏心受力。這樣，確定立桿縱距、橫距和橫桿步距，通過軸力驗算架體強度和穩(wěn)定性，其他力學(xué)性能和變形性能一般不需要再進行計算。

2.1基本參數(shù)

本工程采用扣件式鋼管腳手架作為模板支撐架，其立桿縱橫向距離和橫桿步距見表1。

表1　模板支撐架基本參數(shù)表

2.2構(gòu)造設(shè)計

2.2.1高寬比

由于梁部荷載較大，最大梁高度近2m，混凝土荷載近50kN，故應(yīng)重視支撐架側(cè)向穩(wěn)定性，高寬比不應(yīng)大于2倍。梁部與樓板支架同時搭設(shè)，梁部支架每側(cè)外延2排立桿，步距與樓板不同時每排橫桿再延長1排與樓板支架立桿拉結(jié)。

2.2.2立桿接長及下部、頂部長度

樓板搭設(shè)高度12.6m，梁部搭設(shè)高度均在11m以上。采用立桿對接接長，要求相鄰桿件的接頭位置應(yīng)相互錯開，在同一個步距內(nèi)相鄰立桿不得有2個及以上接頭。

地基承載力檢測和驗算合格。

支架設(shè)置墊板和縱、橫向掃地桿，掃地桿的位置固定在距底座上皮不大于200mm處的立桿上。

立桿頂部伸出水平桿至支撐點的長度，包括U型托和模板底部木楞等不超過0.3m，。

2.2.3連墻件和剪刀撐

結(jié)構(gòu)柱上設(shè)置抱箍，每步均與梁部支架拉結(jié)固定。

滿堂架體四周和內(nèi)部連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐，在底部和頂部設(shè)置水平剪刀撐。梁下支架內(nèi)部豎向剪刀撐寬度為每5跨且大于3m自下而上設(shè)置，中部另外增設(shè)一道水平剪刀撐。

3　穩(wěn)定性驗算

以荷載和跨度最大的結(jié)構(gòu)梁為例，說明支撐架穩(wěn)定性驗算過程。

現(xiàn)澆梁截面寬800mm，高1900mm，跨度為27m，梁下凈高11.9m。梁下支架布置見圖1所示。立桿縱距0.6m，橫距0.6m（布置2排立桿，按8002=400mm計算受力），橫桿步距1.2m。梁部支架每側(cè)外延2排立桿，橫向間距450mm；梁側(cè)加設(shè)2道橫桿，采用U型托將模板頂緊。

圖1　梁下支架布置示意圖

3.1荷載計算

作用于支撐架上的荷載分為永久荷載（恒荷載）和可變荷載（活荷載），設(shè)計時一般按均布荷載考慮。

3.1.1永久荷載

永久荷載包括新澆筑混凝土和鋼筋重量、模板系統(tǒng)重量、架體桿系自重、防護設(shè)施自重等幾部分。其中，鋼筋混凝土重量是支撐架的主要荷載。

3.1.2可變荷載

可變荷載主要包括施工人員及設(shè)備荷載、澆筑和振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載兩部分。

3.1.3荷載效應(yīng)組合計算

模板支撐架的設(shè)計采用極限狀態(tài)法理論，以分項系數(shù)表達(dá)式計算。根據(jù)《建筑施工臨時支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（JGJ300—2013）規(guī)定，模板支撐架穩(wěn)定性受永久荷載控制，其永久荷載和可變荷載分項系數(shù)分別取1.35和1.40[1]。

計算時對于風(fēng)荷載的作用一般可以忽略。其主要理由是，支撐架設(shè)計高寬比不得大于2，強調(diào)與相鄰結(jié)構(gòu)物進行可靠拉結(jié)，而且底層立桿所受軸向力是最大的，風(fēng)荷產(chǎn)生的附加應(yīng)力在底層作用可以忽略。

3.1.4荷載計算

施工人員、設(shè)備、混凝土振搗：取均布荷載2.0kN/m2。

3.2梁下支架強度和穩(wěn)定性驗算

3.2.1強度驗算方法[2]

支撐架強度驗算方法：根據(jù)架體平方米單位面積所受荷載（荷載標(biāo)準(zhǔn)值，N/m2）換算單根立桿所承受荷載（立桿軸向力設(shè)計值，kN），再與立桿鋼管材料強度標(biāo)準(zhǔn)值進行比較。

軸向力設(shè)計值N，按式（1）計算：

立桿軸向力設(shè)計值N應(yīng)滿足式（2）要求：

式中，f為鋼管強度設(shè)計值，N/mm2；A為立桿鋼管截面積，可查鋼管截面幾何特性表。

3.2.2穩(wěn)定性驗算方法

支撐架穩(wěn)定性應(yīng)滿足式（3）計算結(jié)果：

式中，l0為立桿計算長度；k為計算長度附加系數(shù)，查表取用；為腳手架整體穩(wěn)定因素的單桿計算長度系數(shù)，查表取用；h為立桿步距；為長細(xì)比；i為鋼管截面回轉(zhuǎn)半徑，查表取用。

立桿步距h是控制支撐架整體穩(wěn)定性的主要參數(shù)，步距設(shè)置是否合理，通過支架穩(wěn)定性驗算來檢驗。

3.2.3支撐架強度驗算

3.2.4穩(wěn)定性驗算

4　混凝土澆注過程中應(yīng)注意的問題

模板支撐架所受荷載主要來自混凝土自重和澆注產(chǎn)生的振搗力，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他荷載，并隨著混凝土拌合物澆注荷載逐漸增加、隨著混凝土強度增長荷載又發(fā)生減少。在混凝土澆注過程中，不合理的施工會造成支架超預(yù)期偏載，尤其用于大斷面、大跨度、高凈空梁板混凝土澆注時，意想之外的架體坍塌事故卻偶有發(fā)生。因此，必須對澆注順序、一次澆注量和其他有關(guān)風(fēng)險因素作出明確規(guī)定。

4.1建筑物梁、板、柱、墻的施工順序

嚴(yán)禁將結(jié)構(gòu)柱與梁同時澆注。一些工地為圖施工方便將梁柱一同澆注，而引發(fā)支架坍塌事故的案例很多。施工必須先澆注結(jié)構(gòu)柱，有側(cè)墻時還應(yīng)將側(cè)墻先澆注好，搭設(shè)支架時便可以利用柱子和墻體進行拉結(jié)。

4.2梁部厚大構(gòu)件的澆注

澆注梁部混凝土?xí)r，應(yīng)從跨中開始向兩端延伸，并應(yīng)分層澆注，每層厚度不宜大于30cm。這是由于跨中的沉降量可能較大，要使其先完成較大沉降，再控制分層較少支架偏壓，這樣可以更好地保證支架穩(wěn)定。

當(dāng)梁部與屋板同時支模一次性澆注時，每個單元應(yīng)先澆注梁再澆注屋板。

4.3斜坡或臺階澆注

建筑工程中高低不平的結(jié)構(gòu)多數(shù)采用錯臺方式。遇到較大坡度或錯臺澆注混凝土?xí)r，應(yīng)該先從低處開始再向高處順序澆注，從而保證支架安全穩(wěn)定。

5　結(jié)語

利用鋼管腳手架搭設(shè)模板支撐架是施工現(xiàn)場常用的臨時結(jié)構(gòu)，正確設(shè)計和使用是施工技術(shù)人員應(yīng)該掌握的一種技能。

1）模板支撐架的設(shè)計計算應(yīng)抓住重點。根據(jù)建筑物的平面和高度、結(jié)構(gòu)斷面尺寸、施工流水步驟對模板支撐架設(shè)計做出總體考慮，再具體選定和驗算架體的立桿縱距、橫距和橫桿步距等主要參數(shù)。

2）架體設(shè)計時應(yīng)避免懸臂使用，盡量減少桿件偏心受力和承受彎矩桿件的長度，要滿足架體整體強度和穩(wěn)定性驗算。

3）支撐架高寬比、剪刀撐和連墻件設(shè)置、不同材料連接、特殊部位的處理等，必須遵守《建筑施工臨時支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（JGJ300—2013）關(guān)于架體構(gòu)造的規(guī)定。

4）對于混凝土澆筑順序、一次澆筑量和其他有關(guān)風(fēng)險因素控制應(yīng)做出明確規(guī)定，避免發(fā)生超預(yù)期偏載，保證支撐架合理使用。

【1】JGJ 300—2013建筑施工臨時支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范[S].

【2】JGJ 130—2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

【3】JGJ 166—2008建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)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，吉林長春人，工程師，從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究，（電子信箱）gb130@163.com。

2015-11-17