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高大模板支撑系统安全技术高大模板支撑系统安全技术中建三局股份公司工程总承包公司刘宏林目录一、高大模板工程定义二、高大模板支撑架坍塌事故案例三、高大模板支撑系统安全专项方案管理四、高大模板支撑系统设计计算五、高大模板支撑系统构造六、高大模板支撑系统验收管理七、高大模板支撑系统施工管理一、高大模板工程定义高大模板工程概念来源于建设部（2004）213号文中规定：水平混凝土构件支撑系统高度超过8m，或跨度超过18m，施工总荷载大于10kN/m2，或集中荷载大于15kN/m的模板支撑系统。按老管理办法需要组织专家论证。根据新办法建质[2009]87号文规定：搭设高度5m及以上；搭设跨度10m及以上；施工总荷载10kN/m2及以上；集中线荷载15kN/m2及以上；高度大于支撑水平投影宽度且相对独立无联系构件的混凝土模板支撑工程，属危险性较大工程，需要编制专项方案。搭设高度8m及以上；搭设跨度18m及以上，施工总荷载15kN/m2及以上；集中线荷载20kN/m2及以上属超过一定规模的危险性较大工程，需要组织专家论证。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》规定：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/m2的模板支撑系统。二、高大模板支撑架坍塌事故案例据不完全统计，2000年～2007年近7年期间，我国高大模板支架发生坍塌事故26起，伤亡人数389人，死亡人数108年，受伤人数281人。从2005年到现在，近5年来中建系统有统计的一次死亡3人以上的较大生产安全事故共发生9起，死亡41人，统计的9起事故中，脚手架坍塌事故就占了4起，占到了事故起数的45％。有关数据表明，因高大模板支撑架坍塌事故造成的人身伤亡事故在所有工程施工伤亡事故中所占比例非常高（30%以上），是群死群伤工程事故的高发地。高大模板支撑体系垮塌事故现场2005年9月5日发生的北京西西工程4#地中楼盖模板支架坍塌事故：面积423㎡，总高21.9m，使用扣件钢管支架，步距1.5m，立杆间距为0.6m（梁下）和1.2-1.5m（板下），立杆顶部伸长度达1.4-1.7m。支架方案未经审批就进行搭设，在其三面邻跨楼盖未浇筑的情况下，临时改变先浇筑中庭，在浇筑快接近完成时，从楼盖中偏西南部位发生凹陷式坍塌（图1），造成死亡8人，重伤21人的重大事故。现场人员当时看到楼板形成V形下折情况和支架立杆发生多波弯曲并迅速扭转后，随即整个楼盖连同布料机一起跨塌下来（图2），落砸在地下一层顶板（首层底板）上，形成0.5-2m高堆集，至10日凌晨才挖出最后一名遇难者。地下一层和地下二层支架均有显著变形和损伤（图3）。图4则示出了中庭边部架体的变形情况。事故发生后，5名责任人判刑，责任企业不得不进行重组改貌。图2西西工程坍塌现场全貌图3西西工程相应地下室结构的支架受损与变形情况图4西西工程邻边部位支架事故发生的原因主要有三点：一是施工单位未按设计方案搭设模板支撑体系，致使支撑体系不稳定，二是工人未经验收就违章施工、浇捣混凝土，三是监管不力，相关单位没有严把方案验收关和过程管理监督关。贵阳“3·14”事故就是抢工期蛮干造成的（孙总），就是有章不循、违章管理、违章作业造成的（郭总）。3.14贵阳事故就是典型的技术管理出现了纰漏最终导致了恶性事故的发生（易总）。2010年3月14日贵阳市国际会议展览中心垮塌事故：造成9人死亡、7人受伤。深圳“3.13”贵阳“3.14”两起安全事故，瞬间吞噬了18位员工的宝贵生命，18个美满家庭随即支离破碎（孙总）。3.13深圳和3.14贵阳事故共死亡18人，涉及34个大小家庭，损失惨重，创伤巨大，对企业所带来的损失也是前所未有的（易总）。脚手架与模板安全事故原因分析人员素质低脚手架设计方案和计算有问题施工组织管理不到位施工器材质量不合格法制法规不健全脚手架与模板安全事故占50%!三、高大模板支撑系统安全专项方案一）编制说明及依据：相关法律、法规、规范性文件、标准、规范及图纸（国标图集）、施工组织设计等。二）工程概况：高大模板工程特点、施工平面及立面布置、施工要求和技术保证条件，具体明确支模区域、支模标高、高度、支模范围内的梁截面尺寸、跨度、板厚、支撑的地基情况等。三）模板支撑体系设计：各区域支撑体系设计形式、架体搭设参数（立杆间距、步距）、构造做法（竖向、水平剪刀撑、斜杆、连墙件、立柱及底座或垫板、顶部伸出长度）、地基设计。要求图文并茂，绘制支模区域立杆、纵横水平杆平面布置图，支撑系统立面图、剖面图，水平剪刀撑布置平面图及竖向剪刀撑布置投影图，梁板支模大样图，支撑体系监测平面布置图及连墙件布设位置及立杆顶端和底部节点大样图等。四）施工计划：施工进度计划、材料与设备计划等。五）施工工艺技术：高大模板支撑系统的基础处理、主要搭设方法、工艺要求、材料的力学性能指标、构造设置以及检查、验收要求等。六）施工安全保证措施：模板支撑体系搭设及混凝土浇筑区域管理人员组织机构、施工技术措施、模板安装和拆除的安全技术措施、施工应急救援预案，模板支撑系统在搭设、钢筋安装、混凝土浇捣过程中及混凝土终凝前后模板支撑体系位移的监测监控措施等。七）劳动力计划：包括专职安全生产管理人员、特种作业人员的配置等。八）计算书及相关图纸：验算项目及计算内容包括模板、模板支撑系统的主要结构强度和截面特征及各项荷载设计值及荷载组合，梁、板模板支撑系统的强度和刚度计算，梁板下立杆稳定性计算，立杆基础承载力验算，支撑系统支撑层承载力验算，转换层下支撑层承载力验算等。每项计算列出计算简图和截面构造大样图，注明材料尺寸、规格、纵横支撑间距。四、高大模板支撑系统设计计算1、根据梁板结构平面图，绘制模板支撑架立杆平面布置图；2、绘制架体顶部梁板结构及顶杆剖面图；3、面板、次楞和主楞等受弯构件计算；4、计算最不利单肢立杆轴向力及承载力；5、绘制架体风荷载结构计算简图，架体倾覆验算；6、斜杆扣件连接强度验算；7、地基承载力验算。一）模板支撑架设计计算内容二）模板支撑架设计计算实例1、工程概况支撑楼板净开间为6300×4800mm；层高为11.2m；设计楼板厚度为200mm；楼板为无梁楼板。2、方案确定支撑架采用碗扣架，立杆纵距为900mm,横距为1200mm；模板材料选择竹胶板，厚度为14mm；相邻模板的小楞采用50×100的木方，间距为300mm；顶托梁（主楞）采用100×100的木方。脚手架搭设高度为11米，步距为1.5米，立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度a为：0.5米。3、支撑架立杆平面布置图4、板结构及顶杆剖面图（略）5、面板计算模板面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板按照三跨连续梁计算。面板所受荷载有：新浇混凝土及钢筋自重；施工人员及施工设备荷载；倾倒和振捣混凝土产生的荷载。计算宽度取1米。•模板面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板按照三跨连续梁计算。面板所受荷载有：新浇混凝土及钢筋自重；施工人员及施工设备荷载；倾倒和振捣混凝土产生的荷载。计算宽度取1米。5.1、面板荷载计算1）恒荷载标准值：q1=Q2Db+模板自重×b=25×0.2×1+0.35×1=5.350kN/m式中：Q2——混凝土自重标准值；D——混凝土楼板厚度；b——面板计算宽度；2）活荷载标准值：q2=(Q3+Q4)×b=2×1=2.0kN/m式中：Q3——施工人员及设备荷载；取1.0KN/m2；Q4——浇筑和振捣混凝土时产生的荷载标准值，可取1.0KN/m2。注：规范对活荷载的取值偏小，相对于大型设备，活荷载取值则应按实际情况考虑。面板荷载设计值：q=1.2q1+1.4q2=9.22kN/m5.2、强度计算：强度计算简图1）抗弯强度计算：f=M/W[f]其中f——面板的抗弯强度计算值(N/mm2)；M——面板的最大弯距(N.mm)；W——面板的净截面抵抗矩，W=1/6×bh2=100.00×1.42/6=32.67cm3；M=-0.100ql2其中：q——模板荷载设计值(kN/m)，l——面板跨度，即次梁间距。经计算得到M=0.1×9.22×0.32=0.083kN.m经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.083×10002/326700=0.254N/mm2；面板的抗弯强度验算f[f],满足要求![f]——面板的抗弯强度设计值，取25.00N/mm2；弯矩图2）抗剪强度计算：T=3Q/2bh[T]式中Q——面板最大剪力；Q=0.6ql=0.6×9.22×0.3=1.660kN;截面抗剪强度计算值：T=3×1660/(2×1000×14)=0.178N/mm2；截面抗剪强度允许设计值[T]=1.40N/mm2。抗剪强度验算T[T]，满足要求!5.3、挠度计算：挠度计算简图挠度图v=0.677q12/100EI[v]=l/250其中：q1为恒荷载标准值，q1=5.350kN/m；L为面板支座间距，即次龙骨间距，取0.3m；E为面板的弹性模量，取3500mm；I为面板惯性矩I=1/12bh3=100×1.43/12=22.87cm4；面板最大挠度计算:v=0.677×5.350×3004/(100×3500×228700)=0.367mm面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求!6、次梁（次龙骨）计算次梁为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度次梁按照三跨连续梁计算。次梁所受荷载有：新浇混凝土及钢筋自重，面板自重；施工人员及施工设备荷载；倾倒和振捣混凝土产生的荷载。计算宽度取次梁的间距0.3m。次梁计算宽度次梁（次龙骨）托梁（主龙骨）6.1、荷载的计算：1）钢筋混凝土板自重(kN/m)：q11=25.000×0.200×0.300=1.5kN/m2）模板面板的自重线荷载(kN/m)：q12=0.350×0.300=0.105kN/m；强度计算永久荷载设计值q1=1.2（q11+q12）=1.926kN/m；变形计算永久荷载标准值q=q11+q12=1.605kN/m；3）可变荷载标准值q2=1.4（Q3+Q4）×0.3=1.4×2×0.30=0.84kN/m；6.2、次梁的强度计算：1）荷载计算及组合：按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算及组合如下:强度计算恒荷载简图注：此图中最大支座力为：P1=1.1q1l=1.1×1.926×1.2=2.542kN。强度计算活荷载组合简图注：此图中最大支座力为：P2=1.2q2l=1.2×0.84×1.2=1.210kN；组合以后最大支座力为P=2.542+1.210=3.752kN（此值即为计算主龙骨强度的集中力）。6.3、次龙骨抗弯强度计算：1）恒荷载最大弯矩：恒荷载弯矩图恒荷载最大弯矩：M1=0.1q1l2=0.1×1.926×1.22=0.277kN.m2）活荷载最大弯矩：活荷载弯矩图活荷载最大弯矩M2=0.117q2l2=0.117×0.84×1.22=0.142kN.m次龙骨最大弯矩M=M1+M2=0.277+0.142=0.419kN.m3）次龙骨抗弯设计强度：f=M/W=0.419×106/83330=5.02N/mm2式中W——次梁截面抵抗矩，W=bh2/6=5.00×10.002/6=83.33cm3其中：b——木方截面宽度；h——木方截面高度。次梁的抗弯设计强度小于木方的容许应力14N/mm2,满足要求!6.4、次梁挠度计算：变形计算永久荷载标准值q=q11+q12=1.605kN/m；挠度计算简图注：此图中最大支座力为：P=1.1ql=2.119kN（此值即为计算主龙骨挠度的集中力）最大挠度：变形图最大挠度：v=0.677×ql4/100EI=0.677×1.605×12004/(100×9500×4166700)=0.570mm；式中：E——次梁的弹性模量，取9500N/mm2；I——次梁的惯性矩，I=bh3/12=5.00×10.003/12=416.67cm4。次龙