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扣件式钢管高大模板支架技术要点高级工程师、国家一级注册结构工程师徐子林一.高大模板支架的定义建设工程施工现场混凝土构件模板支撑高度超过8m，或搭设跨度超过18m，或施工总荷载大于15KN/m2,或集中线荷载大于20KN/m的模板支架系统。上述四种数据，只要符合其中一项，即为高大模板支架。荷载是指：混凝土构件自重加施工荷载。二.方案编制和设计计算主要技术依据•省标《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》DB33/1035-2006•国标《建筑施工模板安全技术规程》JGJ162-2008•住建部建质[2009]87号文《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》•住建部建质[2009]254号文《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》•桐规建[2009]187号文《桐乡市房屋建筑（市政）深基坑、高支模工程管理规定》等。三.材料选用及要求1.材料钢管：标准规格φ48×3.5mm，壁厚≥3.0mm；单根最大质量不宜大于25kg。扣件：螺栓拧紧扭力矩在40~65N.m之间。方木：常用松木、杉木，规格50×100mm、60×80mm等。胶合板：木胶合板，复合纤维板，厚度12mm、15mm、18mm。也可用竹胶合板。三.材料选用及要求2.质量要求•钢管：严禁钢管上打孔；表面平直光滑，无裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕、和深的滑道；外径、壁厚、端面等的偏差和表面锈蚀深度、弯曲变形应符合相关规范规定；应进行防锈处理。•扣件：螺栓拧紧扭力矩达65N.m时，不得发生破坏；严禁使用有裂缝、变形或螺栓出现滑丝的扣件；应进行防锈处理。•方木：无腐朽、霉变、虫蛀、折裂、枯节等，含水率≤25%。•胶合板：表面应平整光滑，具有防水、耐磨、耐酸碱的保护膜，并应有保温性能好、易脱模和可两面使用等特点。含水率≤15%。四.荷载的确定1.荷载分类作用在模板支架上的荷载可分永久荷载（恒载）和可变荷载（活载）。恒载包括：模板及支架自重、新浇混凝土自重、钢筋自重。活载包括：施工人员及施工设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载；风荷载。2.荷载标准值和荷载效应组合（1）荷载标准值模板自重标准值：无梁楼板模板为0.30KN/m2；肋形楼板模板为0.50KN/m2；支架自重标准值：根据模板支架布置确定；新浇混凝土自重标准值：普通混凝土可采用24KN/m3，其它混凝土按实际重力密度确定；钢筋自重标准值：对楼板采用1.1KN/m3，梁可采用1.5KN/m3，型钢混凝土中型钢重量按实际情况确定；四.荷载的确定四.荷载的确定作用在模板支架上的水平风荷载标准值：wk=0.7·μz·μs·w0μz为风压高度变化系数，按“荷载规范”确定（地面粗糙度和离地面高度两参数）μs为模板支架风荷载体型系数，封闭式支架取0；敞开式支架取φwμstw；模板取1.0。μstw值将模板支架视为桁架，按“荷载规范”规定计算；φw为挡风系数，按DB33/1035-2006确定。w0为基本风压，桐乡一般取0.45KN/m2水平风荷载会使计算单元立杆产生弯矩和附加轴力，引起的计立杆附加轴力可按线性分布确定。具体按DB33/1035-2006计算。（2）荷载效应组合四.荷载的确定五设计计算1、计算内容：•水平杆件计算（抗弯、抗剪、挠度）；•立杆稳定性计算；•连接扣件抗滑承载力计算；•立杆地基承载力计算。计算构件的强度、稳定性时，应采用荷载效应基本组合的设计值，计算水平杆件挠度时，应采用荷载效应标准组合的设计值。五设计计算•永久荷载分项系数：对由永久荷载效应控制的组合，取1.35，对由可变荷载效应控制的组合，取1.2；•可变荷载分项系数：取1.4纵横水平杆的轴线对立杆轴线的偏心距不大于55mm时，立杆稳定性计算可不考虑偏心距的影响。典型的模板支架的传力路线为：荷载首先作用在板底模板上，按照“底模→底模方木/钢管→横向水平钢管→扣件/可调托座→立杆→基础传力。五设计计算2.水平构件计算1)抗弯强度：σm=M／W≤fm其中弯矩设计值：M=γG∑MGK+1.4∑MQK2)抗剪强度：τ=3Q／2bh≤fV3)挠度：ν≤[ν]简支梁承受均布荷载时ν=5ql4／384EI简支梁跨中承受集中荷载时ν=Pl3／48EI等跨（二跨、三跨）连续梁挠度计算见DB33/1035-2006附录容许挠度[ν]，不应大于受弯构件计算跨度的1/150或10mm。计算横向、纵向水平杆的内力和挠度时，横向水平杆宜按简支梁计算；纵向水平杆宜按三跨连续梁计算。五设计计算3.立杆计算（1）立杆轴力设计值Nut：不组合风荷载Nut=γG∑NGK+1.4∑NQK组合风荷载Nut=γG∑NGK+0.85×1.4∑NQK（2）立杆的稳定性：不组合风荷载(1.05)Nut／φAKH≤f组合风荷载(1.05)Nut／φAKH+Mw／W≤f注：括号内数字“1.05”仅对两层及两层以上模板支架考虑叠合效应时采用。高度超4m时高度调整系数KH=1／[1+0.005(H-4)]风荷载产生的弯矩设计值Mw=0.85×1.4Mwk=(0.85×1.4wklah2)／10五设计计算4.扣件抗滑承载力计算(1.05)R≤RC注：括号内数字“1.05”仅对两层及两层以上模板支架考虑叠合效应时采用。R≤8KN时，可采用单扣件；8.0KN＜R≤12KN时，应采用双扣件；R＞12KN时，应采用可调托座。5.立杆地基承载力计算p≤fa式中p=N/AN为立杆传至基础顶面的轴向力设计值；A为立杆基础底面面积。六．构造要求1.立杆（1）立杆基础承载力应满足受力要求，防止产生不均匀沉降。应对土体采取压实、铺设块石或浇筑混凝土垫层等措施。立杆底部应设底座或垫板；（2）模板支架必须设纵、横向扫地杆。（3）立杆纵、横距离除满足设计要求外，不应大900mm。（3）模板支架步距，应满足设计要求，且不宜大于1.5m。（4）立杆接长除顶步可采用搭接外，其余各步接头须采用对接扣件连接。对接、搭接具体要求见规范。六．构造要求2.水平杆（1）水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接，具体要求按规范。（2）主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。（3）每步的纵、横向水平杆应双向拉通，且所有水平杆的端部应与四周主体结构顶紧。3.剪刀撑（1）四周、中间均须设竖向剪刀撑和水平剪刀撑，具体要求见规范。六．构造要求4.其它（1）柱、墙板与梁板混凝土应分二次浇筑（超4m）。（2）模板支架应与施工区域内及周边已具备一定强度的构件（墙、柱等）通过刚性连墙件进行可靠连接。连接间距按水平间距4~9m，竖向间距2~3m。对斜梁、板结构的模板支架，还应采取设置抛撑等措施，以抵抗水平荷载的影响。（3）模板支架的整体高宽比不应大于5。七．计算实例某体操馆层高15m，其建筑平面图见下图，图外圈为四层框架结构办公、宿舍楼的框架柱，中间一跨为18m，截面为600×1800mm，梁与梁之间，板跨为6m，其板厚为180mm。1.板模板支架计算（1）工程概况1.板模板支架计算1.板模板支架计算设计简图如下：模板设计平面图1.板模板支架计算模板设计纵向剖面图1.板模板支架计算模板设计横向剖面图1.板模板支架计算（3）荷载设计1.板模板支架计算（4）模板验算1.板模板支架计算取1.0m单位宽度计算。计算简图如下：W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4q=γGΣqGk+1.4ΣqQk=1.35×[0.3+(24+1.1)×0.18]×1.0+1.4×(1+2)×1.0=10.704kN/m1.板模板支架计算1、抗弯验算Mmax=0.1ql2=0.1×10.704×0.42=0.171kN·mσmax=Mmax/W=0.171×106/54000=3.172N/mm2≤fm=15N/mm2符合要求！2、抗剪验算Qmax=0.6ql=0.6×10.704×0.4=2.569kNτmax=3Qmax/(2bh)=3×2.569×103/(2×1000×18)=0.214N/mm2≤fv=1.4N/mm2符合要求！1.板模板支架计算3、挠度验算νmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×10.704×4004/(100×6000×486000)=0.636mmνmax=0.636mm≤[ν]=min[l/150，10]=min[400/150，10]=2.667mm符合要求！1.板模板支架计算（5）次楞验算1.板模板支架计算计算简图如下：q=γGΣqGk+1.4ΣqQk=1.35×[(0.3+(24+1.1)×0.18)×0.4+0.01]+1.4×(1+2)×0.4=4.295kN/m1.板模板支架计算1、强度验算Mmax=0.125ql2=0.125×4.295×0.82=0.344kN·mσmax=Mmax/W=0.344×106/64000=5.369N/mm2≤fm=13N/mm2符合要求！2、抗剪验算Qmax=0.625ql=0.625×4.295×0.8=2.148kNτmax=3Qmax/(2bh0)=3×2.148×1000/(2×60×80)=0.671N/mm2τmax=0.671N/mm2≤fv=1.3N/mm2符合要求！1.板模板支架计算3、挠度验算νmax=0.521ql4/(100EI)=0.521×4.295×8004/(100×9000×2560000)=0.398mmνmax=0.398mm≤[ν]=min[l/150,10]=min[800/150,10]=5.333mm符合要求！4、支座反力计算Rmax=1.25ql=1.25×4.295×0.8=4.295kN1.板模板支架计算（6）主楞(横向水平钢管)验算1.板模板支架计算计算简图如下：主楞弯矩图(kN·m)1.板模板支架计算主楞剪力图(kN)1.板模板支架计算主楞变形图(mm)支座反力依次为R1=5.815kN,R2=9.279kN,R3=9.279kN,R4=5.815kN1.板模板支架计算1、强度验算σmax=Mmax/W=0.604×106/4730=127.696N/mm2≤fm=205N/mm2符合要求！2、抗剪验算τmax=2Qmax/A=2×2.816×1000/489=11.519N/mm2τmax=11.519N/mm2≤fv=125N/mm2符合要求！1.板模板支架计算3、挠度验算νmax=1.018mm≤[ν]=min[l/150，10]=min[800/150，10]=5.333mm符合要求！4、扣件抗滑验算不考虑荷载叠合效应最大支座反Rmax=max[R1,R2,R3,R4]=9.279kN，9.279kN≤12kN在扭矩达到40～65N·m且无质量缺陷的情况下，双扣件能满足要求！1.板模板支架计算（7）立杆验算1.板模板支架计算（7）立杆验算1、长细比验算h/la=1500/800=1.875，h/lb=1500/800=1.875，查附录D，得k=1.167，μ=1.325l0=max[kμh，h+2a]=max[1.167×1.325×1500，1500+2×100]=2319mmλ=l0/i=2319/15.9=146≤[λ]=210长细比符合要求！查《规程》附录C得φ=0.3241.板模板支架计算（7）立杆验算2、风荷载验算1)模板支架风荷载标准值计算la=0.8m，h=1.5m，查《规程》表4.2.7得φw=0.129因风荷载沿模板支架横向作用，所以b=la=0.8m，b/h=0.8/1.5=0.533通过插入法求η，得η=0.96μzω0d2=0.74×0.45×0.0482=0.001，h/d=1.5/0.048=31.25通过插入法求μs1，得μs1=1.2因此μstw=φwμs1(1-ηn)/(1-η)=0.129×1.2×(1-0.9640)/(1-0.96)=3.114μs=φwμstw=0.129×3.114=0.402ωk=0.7μzμsω0=0.7×0.74×0.402×0.45=0.094kN/m22)