2014.3.1满堂支撑架承载力计算

高大模板满堂扣件式钢管支撑架计算建设工程专业技术人员培训学习华中科技大学土木工程学院李惠强主要内容一、满堂支撑架概念二、满堂支撑架的类型三、模板及支架设计荷载四、模板工程设计五、满堂支撑架计算技术依据●《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011●《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011●《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008●《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013（2014年1月1日起实施）一、满堂支撑架概念满堂扣件式钢管支撑架，是指在纵、横方向，由不少于三排立杆并与水平杆、水平剪刀撑、竖向剪刀撑、扣件等构成的承力支架。该架体顶部混凝土施工作业层等施工荷载通过可调托撑轴心传力给立杆顶部，立杆呈轴心受压状态。（简称满堂支撑架）（满堂支撑架与满堂脚手架区别在于：满堂脚手架顶部作业层施工荷载通过水平杆传递给立杆，顶部立杆呈偏心受压状态）在高大厅堂混凝土楼板或屋盖结构模板工程中，支撑体系多采用满堂支撑架，其上支承的结构材料、模板自重和施工荷载等一般都很大，对其承载力能力及安全稳定性必须进行认真验算和审核。二、满堂支撑架的类型按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011，满堂支撑架分为普通型和加强型两类，应根据架体的类型设置剪刀撑，并应符合以下规定。1、普通型（1）在架体外侧周边应设置连续竖向剪刀撑；内部纵、横向每5m～8m，应由底至顶设置连续竖向剪刀撑（图1）。（2）在竖向剪刀撑顶部交点平面应设置连续水平剪刀撑。对≥8m的高支模，扫地杆层应设置水平剪刀撑。水平剪刀撑至架体底平面距离，以及上、下层水平剪刀撑间距不宜超过8m。（3）竖向剪刀撑斜杆与地面的倾角应为45º～60º，水平剪刀撑与支架纵（或横）向夹角应为45º～60º。图1普通型满堂支撑架水平、竖向剪刀撑设置图1—水平剪刀撑；2—竖向剪刀撑；3—扫地杆设置层图2加强型满堂支撑架水平、竖向剪刀撑设置图2、加强型（1）当立杆纵、横间距为0.9m×0.9m～1.2m×1.2m时，在架体外侧周边及内部纵、横向每4跨（且不大于5m），应由底至顶设置连续竖向剪刀撑。（2）当立杆纵、横间距为0.6m×0.6m～0.9m×0.9m时，在架体外侧周边及内部纵、横向每5跨（且不小于3m），应由底至顶设置连续竖向剪刀撑。（3）在满堂支撑架顶部应设置水平剪刀撑；对≥8m的高支模，扫地杆层应设置水平剪刀撑。上、下层水平剪刀撑的间距不宜超过6m，剪刀撑宽度应为3m～5m。竖向剪刀撑斜杆与地面的倾角应为45º～60º，水平剪刀撑与支架纵（或横）向夹角应为45º～60º。水平剪刀撑（加强层）平面布置形式形式之一形式之二满堂支撑架剪刀撑体系布置要求按照《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008），满堂支撑架剪刀撑体系布置应符合以下规定：（1）满堂模板和共享空间模板的支撑架，在外侧周圈应设由下至上的竖向连续式剪刀撑；中间在纵横向应每隔10m左右设由下至上的竖向连续式的剪刀撑，其宽度宜为4～6m，并在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑（见图3）。剪刀撑杆件的底端应与地面顶紧，夹角宜为45°～60°。（2）当建筑层高在8～20m时，除应满足上述规定外，还应在纵横向相邻的两竖向连续式剪刀撑之间增加之字斜撑，在有水平剪刀撑的部位，应在每个剪刀撑中间处增加一道水平剪刀撑（见图4）。（3）当建筑层高超过20m时，在满足以上规定的基础上，应将所有之字斜撑全部改为连续式剪刀撑（见图5）。图3剪刀撑布置之一四周连续式垂直剪刀撑竖向连续式垂直剪刀撑竖向剪刀撑底部和顶部加设水平剪刀撑图4剪刀撑布置之二四周连续式垂直剪刀撑竖向连续式垂直剪刀撑竖向剪刀撑底部和顶部加设水平剪刀撑剪刀撑之间加设之字撑之字撑图5剪刀撑布置之三四周连续式垂直剪刀撑连续剪刀撑连续剪刀撑竖向连续式垂直剪刀撑竖向剪刀撑底部和顶部加设水平剪刀撑无剪刀撑引起的模板支架连续倾斜歪倒[注意]采用扣件式钢管脚手架搭设高大模板支架的问题一直是模板支架安全监管的重点和难点。扣件式钢管脚手架的搭设灵活性也带来了随意性，如：模板支架的立杆上每步纵、横向水平钢管设置不全，扣件螺栓的拧紧力矩不够，水平剪刀撑设置不符规定等。连接构造不完整是扣件钢管模板支架整体坍塌的主要原因。因此，特别强调高大模板支架扣件钢管搭设应完整，支架中部纵向或横向的竖向剪刀撑、之字撑、水平剪刀撑、立杆上每步的双向水平杆与立杆的扣接、螺栓的拧紧力矩等应将其作为模板支架安装中的检查重点。混凝土结构工程施工规范GB50666-2011讲座三、模板及支架设计荷载《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011附录A对作用在模板及支架上的荷载标准值规定如下。A·0·l模板及支架自重(G1)的标准值应根据模板施工图确定。有梁楼板及无粱楼板的模板及支架自重的标准值，可按表A.0.1采用。1.100.75楼板模板及支架(楼高4m以下)0.750.50有梁楼板模板(包含粱的模饭)0.500.30无梁楼板的模板及小楞定型组合钢模板木模板项目名称表A.0.1模板及支架的自重标准值(kN／m2)（与《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008规定一致）A·0·2新浇筑混凝土自重(G2)的标准值宜根据混凝土实际密度γc确定，普通混凝土γc可取24kN／m3。A·0·3钢筋自重(G3)的标准值应根据施工图确定。一般梁板结构，楼板的钢筋自重可取1.1kN／m3，梁的钢筋自重可取1.5kN／m3。A·0·4采用插入式振动器且浇筑速度不大于10m／h、混凝土坍落度不大于180mm时，新浇筑混凝土对模板的侧压力(G4)的标准值，可按下列公式分别计算，并应取其中的较小值：混凝土结构工程施工规范GB50666-2011讲座21028.0VtFCHFC(A.0.4-2)(A.0.4-1)式中：F——新浇筑混凝土作用于模板的最大侧压力标准值(kN／m2)；γc——混凝土的重力密度(kN／m3)；t0——新浇混凝土的初凝时间(h)，可按实测确定；当缺乏试验资料时可采用下式计算：t0=200／(T+15)，T为混凝土的温度（℃）；β——混凝土坍落度影响修正系数，当：50mm＜坍落度≤90mm时，β取0.85；90mm＜坍落度≤130mm时，β取0.9；130mm＜坍落度≤180mm时，β取1.0；V——混凝土浇筑高度（厚度）与浇筑时间的比值，即浇筑速度(m／h)；混凝土结构工程施工规范GB50666-2011讲座（原规范为1.0）（原规范为1.15）H——混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度(m)；混凝土侧压力的计算分布图形如图A.0.4所示。混凝土结构工程施工规范GB50666-2011讲座F—最大侧压力；H—模板内混凝土总高度；h—有效压头高度：h=F/γc。图A.0.4当浇筑速度大于10m／h，或混凝土坍落度大于180mm时,侧压力(G4)的标准值可按公式(A.04-2)计算。（即：）混凝土结构工程施工规范GB50666-2011讲座HFC原GB50204-92，以及JGJ162-2008的公式为：〔说明〕新规范计算公式中的固定系数由原0.22提高到0.28，但原β1及β2值的取值与修订后的β取值不同，修订后公式计算的新浇混凝土的侧压力的设计值并未增大，见下对比图。2121022.0VtFCHFC（掺缓凝剂时β1=1.2）修订后的混凝土侧压力公式与原92规范公式对比A.0.5施工人员及施工设备产生的荷载(Q1)的标准值，可按实际情况计算，且不应小于2.5kN／m2。（本条变动较大）原《混凝土结构施工及验收规范》GB50204-92,《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008中，施工人员及设备荷载标准值为：●当计算模板和直接支承模板的小梁时，均布活荷载可取2.5kN/m2，再用集中荷载2.5kN进行验算，比较两者所得的弯矩值取其大值；●当计算直接支承小梁的主梁时，均布活荷载标准值可取1.5kN/m2；●当计算支架立柱及其它支承结构构件时，均布活荷载标准值可取1.0kN/m2。计算面板及小楞施工活载2.5kN/m2计算支撑小楞的大楞施工活载1.5kN/m2计算支撑大楞的支架施工活载1.0kN/m2原92《施工规范》施工人员及设备荷载计算方法A.0.6混凝土下料产生的水平荷载(Q2)的标准值可按表A.0.6采用，其作用范围可取为新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度h之内。表A.0.6混凝土下料产生的水平荷载(Q2)标准值(kN／m2)4吊车配备斗容器下料或小车直接倾倒2溜槽、串简、导管或泵管下料水平荷载下料方式混凝土结构工程施工规范GB50666-2011讲座补充说明1：《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008中规定倾倒混凝土时，当斗容器下料容量大于0.8m3时，产生的水平荷载可取6kN／m2。补充说明2：《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008第4.1.2条施工活荷载标准值有：“振捣混凝土时产生的荷载标准值（Q2K），对水平面模板可采用2kN/m2，对垂直面模板可采用4kN/m2（作用范围在新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度之内）”。而在《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011中未考虑此项荷载，并说明在考虑了A.0.5等施工荷载后，不再重复考虑此荷载。A.0.7泵送混凝土或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载(Q3)的标准值，可取计算工况下竖向永久荷载标准值的2％，并应作用在模板支架上端水平方向。【说明】此条为本次规范修订新增荷载项。是考虑施工中泵送混凝土和浇筑斜面混凝土等未预见因素产生的附加水平荷载。主要用于支架结构整体稳定验算。A.0.8风荷载(Q4)的标准值，可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012)的有关规定确定，基本风压可按10年一遇的风压采用，但不应小于0.20kN／m2。（本次规范修订新增荷载项）混凝土结构工程施工规范GB50666-2011讲座武汉某桥墩高支模板浇筑过程中整体倾到事故2008年，高铁武广客运专线，武汉光谷某桥墩施工，混凝土已浇筑到桥墩上部，突然桥墩下部一侧钢模板崩开，尚未凝固的新浇混凝土倾泄而出，巨大的反冲击作用力，使10多米高的桥墩钢模体系整体倾到，两名作业工人从10多米高摔下受伤。混凝土结构工程施工规范GB50666-2011讲座案例1因模板侧压力超载导致的模板垮塌事故案例武康铁路桥墩浇灌中整体坍塌5人受伤2009-9-24日凌晨，湖北汉西一座10多米高的铁路桥墩，浇灌时突然整体坍塌，造成5人受伤，其中一人伤势严重。整个桥墩高为13.85米，坍塌前浇灌的高度约8米，混凝土量约225立方米。现场发现泵送的混凝土偏稀，浇筑速度过快，导致桥墩模板承受侧压力增大，引发了垮塌。混凝土结构工程施工规范GB50666-2011讲座案例2湖北汉宜铁路在建铁路桥墩垮塌2009年09月11日上午，湖北汉宜铁路汉江边的202号桥墩垮塌，造成1死3伤。现场202号桥墩只剩一个基座混凝土碎块和一堆变形的钢筋。混凝土结构工程施工规范GB50666-2011讲座垮塌的桥墩案例32008年4月1日下午３时许,深圳地铁3号线3106标段，第19号墩的桥墩混凝土浇注时，模板突然发生坍塌，造成３死２伤。案例4　　2009年5月18日6时40分，上海闵行区嘉闵高架在建工地中，一座10多米高的立柱模板和外围的脚手架突然发生坍塌，导致1死6伤。案例5　　羊城晚报讯2013年9月15日零时许，位于梅州市大埔县茶阳镇梅林村的梅大高速公路东延线4标段施工工地发生意外事故，造成2死1重伤。　　该工地一立柱在浇筑混凝土时，底部第一节模板的横向连接螺栓突然断裂，此时混凝土还未凝固，立柱模板瞬间倾倒而下，致使现场作业的2位工人死亡，1人重伤。多年来因模板侧压力超载导致的模板垮塌事故时有发生，必须引起高度重视！案例6以上这类事故主要原因是混凝土浇筑速度过快，新浇混凝土沿模板上升速度很快，底部混凝土尚未初凝，上部混凝土又不断增高，致使底部四侧模板受到的流态混凝土侧压力越来越大，超出底部