模板安全技术

二○一○年五月安全技术讲座——高大模板及钢管支撑体系主要内容:(1)设计计算要点(2)破坏分析(3)构造要求及施工(4)坍蹋案例分析1.关于印发《福建省建筑模板技术政策公告》的通知（闽建科〔2002〕9号）淘汰松木小模板，禁止使用弯曲的小直径杂木支撑，限制使用木支撑2.《建筑工程预防高空坠落、坍塌事故若干规定》(建质[2003]82号)3.福建省建设厅关于加强模板工程安全生产管理的通知（闽建建〔2003〕47号）木支撑不超过3.5米，门式架支撑高度不超过8米4.福建省建设厅关于加强建筑模板工程钢管支撑体系施工安全管理的通知（闽建建〔2004〕35号）针对师大图书馆坍塌，加强对高大模板的监控及方案审核5.福建省建设厅关于印发《高大模板扣件式钢管支撑体系施工安全管理规定》（闽建建[2007]32号）的通知6.《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]87号)7.《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》（建质[2009]254号）8.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）9.《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008）10.《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162—2008）一、模板行政文件、规范高大模板工程属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，指水平混凝土构件模板支撑系统满足以下四条件之一：（1）高度超过8m（2）跨度超过18m（3）施工总荷载大于15kN/m2（4）集中线荷载大于20kN/m的模板支撑体系。上述条件是根据建设部印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）中规定的超过一定规模的危险性较大的混凝土模板支撑工程（需专家论证的）。二、高大模板范围荷载应为荷载设计值⑴由可变荷载效应控制的组合⑵由永久荷载效应控制的组合二、高大模板范围kQikGQGSni111niikQikGQGS117.01、钢管钢管应采用Q235-A焊接钢管。目前大部分工地使用的钢管只能达到Φ48×3.0，计算时以此截面尺寸作为计算依据。钢管应有产品合格证、质量检验报告，钢管表面应平直光滑，弯曲、压扁、锈蚀严重及打孔的钢管不得使用。钢管必须涂防锈漆。三、材料要求2、扣件扣件应采用可锻铸铁制作的扣件，不推荐采用钢板冲压扣件。其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定。扣件螺栓拧紧扭力矩达65N•m时，不得破坏。应有生产许可证、产品质量合格证、法定检测单位的测试报告和产品标识，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。扣件应进行防锈处理。三、材料要求3、碗扣上碗扣应采用可锻铸铁或铸钢制造。下碗扣、横杆接头、斜杆接头应采用碳素铸钢制造。采用钢板热冲压整体成形的下碗扣，钢板应符合GB/T700标准中Q235A级钢的要求，板材厚度不得小于6mm。并经600～650•C的时效处理。严禁利用废旧锈蚀钢板改制（小于5mm）。立杆连接外套管与立杆间隙应小于或等于2mm，外套管长度不得小于160mm，外伸长度不小于110mm。杆件的焊接应在专用工装上进行，各焊接部位应牢固可靠，焊缝高度不小于3.5mm，三、材料要求三、材料要求三、材料要求碗扣节点构成图4、盘扣、轮扣国家尚无相关标准，可参考《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》（征求意见稿），并进行相关试验、论证。三、材料要求三、材料要求5、木材、胶合板市场上提供方木基本上达不到50×100，100×100，计算时应按实际截面尺寸（如45×95,90×90）。三、材料要求6、可调底座、顶托可调底座及可调顶托螺母应采用可锻铸铁或铸钢制造,可调底座钢板厚度不得小于6mm(省规为8mm），可调顶托不小于5mm。可调底座及顶托丝杆与调节螺母啮合长度不得小于6扣，插入立杆内长度不得小于150mm。丝杆直径与钢管的内径相差不得超过3mm。1、永久荷载（1）模板及其支架自重标准值G1k；（2）新浇筑混凝土自重标准值G2k；（3）钢筋自重标准值G3k；（4）新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力标准值G4k；2、可变荷载（1）施工人员及设备荷载标准值Q1k（2）振捣混凝土时产生的荷载标准值Q2k（3）倾倒混凝土时，对垂直面模板产生的水平荷载标准值Q3k（4）风荷载标准值Wk（5）施工水平荷载四、荷载及变形值的规定四、荷载及变形值的规定泵送混凝土对水平模板的冲击作用当管径125，Qo=60-100m3/h，Vo=1.47-2.46m/s时，F随Vo减小而增大，随Qo增大而增大，随θ1增大而减小θ1=15o，F=491-1162N可产生1.96-4.65KN/m2冲击力θ1=30o，F=299-638N可产生1.2-2.56KN/m2冲击力F随h增大而增大，随Vo增大而增大，随Qo增大而增大h=0.75m，F=98-189N可产生0.39-0.76KN/m2冲击力h=0.9m，F=103-196N可产生0.41-0.78KN/m2冲击力F随Vo增大而增大,随Qo增大而增大h=0.75m，F=72-230N可产生0.29-0.92KN/m2冲击力h=0.9m，F=72-215N可产生o.29-0.86KN/m2冲击力3、荷载组合参与计算模板及其支架荷载效应组合的各项荷载的标准值组合应符合表4.3.2的规定。四、荷载及变形值的规定4、变形值规定当验算模板及其支架的刚度时，其最大变形值不得超过下列容许值：（1）对结构表面外露的模板，为模板构件计算跨度的1/400；（2）对结构表面隐蔽的模板，为模板构件计算跨度的1/250；（3）支架的压缩变形或弹性挠度，为相应的结构计算跨度的1/1000。四、荷载及变形值的规定五、设计计算模板设计计算包括：1、模板、次楞、主楞2、扣件、穿梁螺栓3、立杆4、地基基础5、支承楼板验算6、抗倾覆板厚120对拉螺栓水平拉杆扫地杆剪刀撑垂直立杆@500U型顶托次楞@300次楞@300五、设计计算1、模板、次楞、主楞抗弯验算：σ＝M/W≤f抗剪验算：τ=VS0/(Ib)≤fv挠度验算：ν=αqgL4/(100EI)+βPL3/(100EI)≤[v]其中：木材强度可取fm=11~13MPa，fv=1.3~1.5Mpa；胶合板fjm=12.5MPa五、设计计算2、扣件、穿梁螺栓（1）扣件承载力R≤Rc单扣件Rc=8kN，双扣件Rc=12kN（2）穿梁螺栓验算公式如下:NNtb=Anftb其中N--穿梁螺栓所受的拉力；Ntb--穿梁螺栓轴向拉力设计值；An--穿梁螺栓有效面积(mm2)；ftb--穿梁螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2；五、设计计算3、立杆σ=N/(φA)≤f其中N--立杆的轴心压力设计值；φ--轴心受压立杆的稳定系数，由长细比λ=lo/i查表得到；（λ限值：≤150（模板）；210（扣件式）；230（碗扣式）i--计算立杆的截面回转半径(cm)；A--立杆净截面面积(cm2)；σ--钢管立杆轴心受压应力计算值(N/mm2)；f--钢管立杆抗压强度设计值：f=205N/mm2；lo--计算长度(m)；根据《脚手架规范》，立杆计算长度lo=h+2a，式中a为立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a≤0.3m；根据《模板规范》，立杆计算长度lo=h，但其对顶皮水平杆拉结要求更严。五、设计计算公式①②③④lo=h+2alo=kμhlo=k1k2（h+2a）且a≤0.5(u′－1)hlo=k1k2u′hlo=kμ(h+2a)公式出处《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130第5.6.2条给出的模板支架稳定计算公式《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130第5.3.3条给出的双排脚手架稳定计算公式专家建议采用修正法计算单肢立杆稳定时的公式合并①②式认为用于高大模板支模较安全主要参数h、a反映了支架结构的尺寸参数，与结构边界条件无关■k值相当于h=1.8-2.1时，按“概率极限状态设计法”可以达到：强度计算K≥1.5，稳定计算K≥2.0的安全保证要求。其值取1.155■μ值反映了脚手架各杆件对立杆的约束作用■k1——考虑安全保证（K≥2.0）要求的立杆计算长度调整系数，k1相当于公式②中的k■k2——考虑搭设高度影响的立杆计算长度调整系数，k2值与Ho与有关■μ′——非几何不可变杆系结构支架立杆的计算长度系数适用条件非满堂脚手架或支撑高度不高的梁、板支模满堂脚手架当模撑高度≥4m可以采用，适用于立杆步距较小的用于几何不可变杆系结构支架用于非几何不可变杆系结构支架高大模板不适用适用可作参考，与②对比选用可作参考，但意义不大五、设计计算4、地基基础立柱底地基承载力应按下列公式计算：p=N/A≤mffak式中p──立柱底垫木的底面平均压力；N──上部立柱传至垫木顶面的轴向力设计值；A──垫木底面面积；fak──地基土承载力设计值，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》的规定或工程地质报告提供的数据采用；mf──立柱垫木地基土承载力折减系数，应按表5.2.6采用。其取值与《脚手架规范》不同，对作用在原土上取值比《脚手架规范》大。五、设计计算5、支承楼板验算必须验算支承楼板能否承受上部传来的模板和砼自重以及浇砼时的施工荷载。如果支承楼板砼已达到设计强度，可以根据设计院提供的楼板活荷载及恒荷载验算。6、抗倾覆框架和剪力墙的模板、钢筋全部安装完毕后，应验算在本地区规定的风压作用下，整个模板系统的稳定性。其验算方法应将要求的风力与模板系统、钢筋的自重乘以相应荷载分项系数后，求其合力作用线不得超过背风面的柱脚或墙底脚的外边。六、高大模板支架破坏形式1、地基下沉2、扣件失效3、侧向变形4、立杆失稳5、倾覆六、高大模板支架破坏形式——地基下沉1、地基下沉地基下沉引起局部立杆下沉，最后导致整个支架下沉甚至失稳破坏。影响因素1：地基承载力不足；影响因素2：地基泡水过长，承载力降低；影响因素3：地基局部回填土未进行处理；影响因素4：立杆垫板过小或放置不稳；六、高大模板支架破坏形式——扣件失效2、扣件失效扣件沿立杆下滑，引起扣件连锁失效下滑，导致模板坍蹋。影响因素1：立杆间距过大；影响因素2：扣件未拧紧（45～60N•m）；扭力矩(N-m)00-1010-2020-3030-40≥40大学城南27335530116162丹灵顿776160322235287家天下493216300100总计15312613165334154928%23%24%12%6%7%六、高大模板支架破坏形式——侧向变形3、侧向变形架体受水平力产生较大侧向变形，并在竖向力共同作用下引起架体倒塌。六、高大模板支架破坏形式——侧向变形影响因素1：水平荷载施工中产生水平荷载如人员走动、大梁砼不均匀浇灌，泵送管出料、斜楼板等如果超载，容易侧向变形过大而破坏。六、高大模板支架破坏形式——侧向变形影响因素2：剪刀撑或与结构拉结六、高大模板支架破坏形式——侧向变形影响因素3：立杆倾斜受垂直力的立杆倾斜相当于额外增加水平力。六、高大模板支架破坏形式——立杆失稳4、立杆失稳立杆受压弯荷载失稳，模板大幅下陷，最后引起整体坍蹋。六、高大模板支架破坏形式——立杆失稳lo=h=1.5m,N=54.8kN影响因素1：立杆步距lo=H=4.5m,N=7.94kN六、高大模板支架破坏形式——立杆失稳lo=h=1.5m,N=54.8kN影响因素2：与结构拉结lo=kuh=2.5-3mN=10-20kN六、高大模板支架破坏形式——立杆失稳lo=kuh=2-2.5mN=20-30kN影响因素3：剪刀撑lo=kuh=2.5-3mN=10-20kN六、高大模板支架破坏形式——立杆失稳lo=h=1.5m,N=54.8kN影响因素4：顶部外伸长度lo=h+2a=4.5m,N=7.94kN六、高大模板支架破坏形式——立杆失稳lo=kuh=2-2.5mN=20-30kN影响因素5：顶部拉结lo=kuh=2.5-3mN=10-20kN六、高大模板支架破坏形式——立杆失稳lo=kuh=2.5-3mN=