按照最新规范对楼板模板及支架进行设计

董素侠 杨东明 郑显春

(1.河北建工集团有限责任公司，河北 石家庄 050000；2.张家口市住建局华工建设有限公司，河北 张家口 075000；3.河北建筑工程学院，河北 张家口 075000)

0 引 言

《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)，自2012年8月1日起实施.该规范的模板工程一章，在设计内容方面，许多规定与《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ 162-2008)中的相关规定存在很多差异，而前者比后者考虑更全面，更安全，更合理，所以，混凝土结构工程的模板设计应遵照《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)执行.

本文结合最新规范，以某工程楼板模板设计为实例，给出一种手算的楼板模板及支撑架的设计方法.

1 两个规范的比较

为了方便，本文把《混凝土结构工程施工规范》称为规范一，把《建筑施工模板安全技术规范》称为规范二，这里只是比较楼板模板及支架设计的不同之处.

1.1 荷载规定不同

(1)规范一

附录中A.0.5条，施工人员及施工设备产生的荷载标准值Q1k

可按实际情况计算，且不应小于2.5 kN/m2.

(2)规范二

第4.1.2条，施工人员及施工设备产生的荷载标准值Q1k

计算模板及直接支承模板的小楞时，对均布荷载取2.5 kN/m2，另应以集中荷载2.5 KN再行验算，比较两者所得的弯矩值，按其中较大者采用；

计算直接支承小楞结构构件时，均布活荷载取1.5 kN/m2；

计算支架立柱及其他支承结构构件时，均布活荷载取1.0 kN/m2.

对大型浇筑设备如上料平台、混凝土输送泵等，按实际情况计算.混凝土堆集料高度超过100 mm以上者，按实际高度计算.模板单块宽度小于150 mm时，集中荷载可分布在相邻的两块板上.

(3)结论

中国建筑科学研究院，通过现场模拟平板浇筑时的施工活荷载的测试试验，得出在局部荷载作用的区域内的立杆承受了约90%的荷载，相邻的立杆承担相当少的荷载，而且由于水平杆的作用，某些杆件呈现出受拉状态，在距离两个柱距的杆件几乎不受影响，所以规范二中过多考虑了局部荷载作用下的扩散作用，从2.5 kN/m2、1.5 kN/m2扩散到1.0 kN/m2来计算立杆有失妥当.

1.2 荷载组合不同

(1)规范一

第4.3.7条，计算底面模板的承载力时，参与组合的荷载包括模板及支架自重、新浇混凝土自重、钢筋自重、施工人员及设备荷载；计算支架立杆的承载力时，参与组合的荷载包括模板及支架自重、新浇混凝土自重、钢筋自重、施工人员及设备荷载、风荷载.

(2)规范二

4.3.2条，计算平板和薄壳的模板及支架的承载力时，参与组合的荷载包括模板及支架自重、新浇混凝土自重、钢筋自重、施工人员及设备荷载.

(3)结论

随着高层、超高层建筑物的不断增加，计算支架的承载力时，应该考虑风荷载.

1.3 荷载分项系数不同

(1)规范一

第4.3.6条，模板及支架的荷载基本组合的效应设计值，可按下式计算：

(1)

式中：SGik——第i个永久荷载标准值产生的效应值；

SQjk——第j个可变荷载标准值产生的效应值；

α——模板及支架的类型系数：对侧面模板，取0.9；对底面模板及支架，取1.0；

ψcj——第j个可变荷载的组合值系数，宜取ψcj≥0.9.

(2)规范二

4.2.3条，永久荷载的分项系数，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35；可变荷载的分项系数，应取1.4.

(3)结论

基于目前房屋建筑的混凝土楼板厚度以120 mm以上为主，其单位面积自重与施工荷载相当，因此规范一规定永久荷载的分项系数取为1.35.从理论和设计习惯两个方面考虑，侧面模板设计时模板侧压力永久荷载分项系数取1.2更为合理，公式中通过引入系数α解决此问题，1.35乘以0.9近似等于1.2.

2 楼板模板及支架设计

以张家口市某工程楼板设计为例，介绍楼板模板及支架的设计方法.

2.1 工程概况

张家口市某高层住宅楼，结构形式为短肢剪力墙结构，基础形式为筏板基础.建筑平面形状呈一字形，建筑面积12 402.09 m2，地下一层，地上十八层，地下一层为停车场，层高4.6 m，地上标准层层高均为3.0 m，建筑物总高54.8 m.

2.2 模板及支架选型及构造设计

现从标准层选择一块净长5.8 m，净宽4.7 m，板厚120 mm的楼板进行模板及支架的设计.

楼板模板选用规格为2440 mm×1220 mm×15 mm的覆面竹胶合板，根据《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ 162-2008)可知，其弹性模量为E=9898N/mm2，抗弯强度设计值fm=35N/mm2.内楞选用50 mm×100 mm木方，间距取300 mm；外楞选用100 mm×100 mm木方，间距取600 mm；内、外楞均选用红松，其弹性模量为E=9000N/mm2，fm=13N/mm2.楼板模板支架采用满堂支撑架，选用Φ48.3×3.6钢管立柱，间距沿内楞方向为0.9 m，沿外楞方向为0.6 m，纵横向水平杆步距为1.1 m.立柱底部接地采用200 mm×50 mm木垫板.

2.3 荷载计算

(1)荷载标准值

模板及支架自重标准值G1k： 0.75 KN/m2

新浇筑混凝土自重标准值G2k： 24×0.12=2.88 KN/m2

钢筋自重标准值G3k： 1.1×0.12=0.132 KN/m2

永久荷载标准值总计： 3.762 KN/m2

施工人员及设备荷载标准值Q1k： 2.5 KN/m2

(2)荷载效应基本组合的设计值

由下式计算：

取α=1.0，ψcj=0.9

则S=1.35×1.0×3.762+1.4×0.9×2.5=8.229 KN/m2

2.4 模板及支架的承载力、刚度和稳定性验算

图1 楼板模板计算简图

(1)验算模板

按三跨连续梁计算(如图1所示).

1)计算线荷载

可取1 m宽模板进行计算

q1=8.229×1=8.229 KN/m，q2=3.762×1=3.762 KN/m

2)强度验算

满足要求.

3)刚度验算

图2 内楞计算简图

满足要求.

(2)验算内楞

按三跨连续梁计算(如图2所示).

1)计算线荷载

q3=8.229×0.3=2.469KN/m，q4=3.762×0.3=1.129KN/m

2)强度验算

满足要求.

3)刚度验算

满足要求.

(3)验算外楞

外楞的验算新旧规范相同，此处略.

(4)验算立杆

1)计算荷载

计算立杆的承载力时，参与的荷载包括风荷载.

①风荷载标准值

张家口基本风压取0.35 kN/m2(按10年一遇的风压取值)；风荷载高度变化系数μz取0.84，风荷载体型系数μs取1.2.

ωk=μz·μs·ω0=0.84×1.2×0.35=0.353 kN/m2；

②立杆的轴向压力设计值

N=8.229×0.9×0.6=4.444 kN

2)强度验算

满足要求.

3)立杆的稳定性验算

①计算轴心受压构件的稳定系数φ

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)中第5.4.6条规定，立杆计算长度L0可按下列两个公式计算：

顶部立杆段：l0=kμ1(h+2a)

非顶部立杆段：l0=kμ2h

并取二者中的大值，

k——计算长度附加系数，取1.155；

μ1、μ2——考虑满堂支撑架整体稳定因素的单杆计算长度系数；

经查该规范附录C表C-2、C-4，得到μ1=1.781，μ2=2.449

a——立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度，a=0.2 m；

h——步距，h=1.1 m.

代入公式计算得到：

L0=max[1.155×1.781×(1.1+2×0.2)，1.155×2.449×1.1]=3.111

查该规范附录A表A.0.6，可得：φ=0.188

②计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩

③立杆的稳定性

3 结 论

本文所举的高层住宅楼工程，主体结构的楼板模板体系采用了本文所介绍的设计方案，并严格按照规范规定的构造要求进行搭设，混凝土强度达到规范规定才拆除底模及支架.在主体结构工程施工期间，没有发生模板及支撑架失稳倒塌的安全事故，也没有发生拆模后楼板变形过大的质量问题，取得了良好效果，受到了建设、监理单位的一致好评.

参 考 文 献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑施工模板安全技术规范(JGJ162-2008)[S].北京：中国建筑工业出版社，2008：14～22

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构工程施工规范(GB50666-2011)[S].北京：中国建筑工业出版社，2012:77～80,145～146