扣件式钢管高大模板支撑系统安全技术方案编制相关问题的探讨

文/邹晓戎 江苏精享裕建工有限公司 江苏无锡 214000

扣件式钢管高大模板支撑系统安全技术方案编制相关问题的探讨

文/邹晓戎 江苏精享裕建工有限公司 江苏无锡 214000

针对扣件式钢管高大模板支撑系统，结合当地材料及构配件市场实际情况，解读了涉及扣件式钢管支架的相关现行规范主要条文，就编制扣件式钢管支架高大模板支撑系统安全技术方案的使用规范、荷载取值、计算方法、构造要求、编制内容提出了建议。

模板支撑；计算；编制

1、施工总荷载

住建部关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》通知“建质[2009]87号文”规定， 搭设高度8m及以上；搭设跨度18m及以上；施工总荷载15KN/㎡及以上；集中线荷载20KN/m及以上的混凝土模板支撑工程为危险性较大的分部分项工程。文件对施工总荷载取值未作明确规定，建议施工总荷载应取荷载设计值。

（1）面荷载的计算方法（按普通混凝土）：面荷载=分项系数×永久荷载（钢筋混凝土自重标准值+模板及小愣自重标准值）+分项系数×可变荷载（施工人员及设备产生的荷载标准值）=1.35×（ 板 厚（m）×25.1+0.3)+1.4×2.5。例：设板厚为M，计算可得M=0.33m 即板厚达330mm时，需按高大模板支撑系统设计施工。

（2）集中线荷载的计算方法（按普通混凝土）：集中线荷载=分项系数×永久荷载（钢筋混凝土自重标准值+模板及小愣自重标准值）+分项系数×可变荷载（施工人员及设备产生的荷载标准值）=1.35×（梁截面面积（m2）×25.5KN/m3+0.3×（2×梁 高+梁宽））+1.4×（2.5×梁宽）例：梁宽600，梁高1200，计算得集中线荷载为21.36KN/m＞20KN/m，需按高大模板支撑系统设计施工。

2、使用规范

目前涉及到扣件式钢管模板支撑架的规范主要有：

（1）行业标准：

建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008)（以下简称模板规范）

建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011)（以下简称扣件脚手架规范）

建筑施工临时支撑结构技术规范（JGJ300-2013)（以下简称临时支撑规范）

（2）国家标准：

混凝土结构工程施工规范（GB50666-2011）（以下简称混凝土施工规范）

上述规范中模板规范为2008年实施，在住建部“建质【2009】87号文”之前，因此该规范不宜作为编制高大模板支撑系统安全技术方案的基本规范。作为扣件式钢管支撑系统，建议采用扣件脚手规范作为方案编制的基本规范，并根据混凝土施工规范和借鉴临时支撑规范对高支模的相关要求进行调整。

3、计算方面的几个问题

3.1 荷载计算

3.1.1 永久荷载分项系数

扣件脚手规范4.3.2条：满堂支撑架用于混凝土结构施工时，荷载组合与荷载设计值应符合现行行业标准《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162的规定。模板规范表4.2.3中永久荷载的分项系数：“当其效应对结构不利时，对有永久荷载效应控制的组合，应取1.35”。但扣件脚手规范5.4.4条：计算立杆段的轴向力设计值N的永久荷载分项系数取1.2，比较其他规范：混凝土施工规范4.3.6条规定模板及支架荷载基本组合的效应设计值的计算，分项系数为1.35。《建筑结构荷载规范》50009-2012中3.2.4条“当永久荷载效应对结构不利时，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35”。如何理解和上述条文？扣件脚手规范5.4.4条指的是立杆稳定计算，立杆轴向力设计值N＝1.2NGK+1.4NQK时，立杆计算长度附加系数k取1.155（满堂支撑架高度≤8m时)与容许应力法稳定安全系数K≥2是相当或等同的，（k是支撑架安全度的一个换算系数）。扣件脚手规范规定支撑架顶部施工层荷载应通过可调托撑传递给立杆，支架水平杆件不承担上部施工荷载，因此对支撑架水平构件未给出计算公式。水平受力构件（模板、次楞、主楞）应根据所用材料采用相应的专业规范进行计算。

建议：荷载基本组合永久荷载分项系数取值：计算受弯构件（模板、次楞、主楞）时取1.35，计算立杆稳定性时取1.2。

3.1.2 可变荷载中施工人员及施工设备产生的荷载标准值

扣件脚手规范取的是模板规范的荷载值即：“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最大值；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他支承结构构件时，均布活荷载标准值可取1.0KN/m2”。扣件脚手规范条文说明4.3.2：对于高大、重载荷及大跨度支撑架稳定计算时，施工人员及施工设备荷载、混凝土施工产生的荷载（水平支撑板为2kN/m2)按最不利考虑（考虑同时参与组合）。即计算模板小梁时为2.5+2=4.5KN/m2，计算主梁时为1.5+2=3.5KN/m2，计算支架立柱时1+2=3.0KN/m2，模板规范表4.3.2两项荷载不同时参与组合。混凝土施工规范附录A作用在模板及支架上的荷载标准值中A.0.5条规定：施工人员及施工设备产生的荷载标准值，可按实际情况计算，且不应小于2.5KN/m2，该条条文说明做了明确的阐述。临时支撑规范为2.5KN/m2。

建议在计算模板、小愣、主楞和支架立杆时，可变荷载取值均取2.5KN/m2。对大型浇筑设备应按实际情况计算。

3.1.3 永久荷载中，模板侧压力标准值

混凝土施工规范附录A：采用插入式振动器且浇筑速度不大于10m/h、混凝土塌落度不大于180mm时，新浇筑混凝土对模板的侧压力的标准值，可按下列公式分别计算，并应取其中的较小值：

当浇筑速度大于10m/h，或混凝土塌落度大于180mm时，侧压力的标准值可按（A0.4-2)计算。

建议：应按混凝土施工规范规定进行新浇混凝土对模板侧压力的标准值计算。

3.1.4 附加水平荷载标准值

混凝土施工规范附录A中A.0.7条规定：泵送混凝土或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载的标准值，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。扣件脚手规范、模板规范无此项内容，临时支撑规范有此项荷载但无计算方法和计算项，（临时支撑规范条文说明4.2.5条：“泵送混凝土或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载按照计算工况下竖向永久荷载标准值的2%取值，并作用在支撑结构上端水平方向上。通过理论分析，对支撑结构稳定影响较小，不考虑其影响。”）

建议附加水平荷载不列入计算。但在施工时应控制不均匀堆载，并应有泵管不得冲击模板、支架的措施。

3.1.5 支撑架结构风荷载下抗倾覆验算

混凝土施工规范4.3.2条规定模板及支架设计应包括模板支架的抗倾覆验算，脚手架规范未涉及，但规定支撑架高宽比不应大于3，临时支撑规范规定“符合下列情况之一时，可不进行支撑结构的抗倾覆验算：1支撑结构与既有结构有可靠连接时；2支撑结构高度（H）小于或等于支撑结构横向宽度（B）的3倍时。”

建议：支撑架高宽比不大于3时，可不进行该项验算。

3.2 支架立杆偏心和轴心受力时的承载力计算

扣件脚手规范5.4.1条规定：满堂支撑架顶部施工层荷载应通过可调托撑传递给立杆。

临时支撑规范中规定立杆稳定性计算N为立杆轴力设计值。

混凝土施工规范4.3.15条规定：采用钢管和扣件搭设的支架设计时，应符合下列规定：1钢管和扣件搭设的支架宜采用中心传力方式；2高大模板支架单根立杆的轴力标准值不宜大于10KN；3立杆顶部承受水平杆扣件传递的竖向荷载时，高大模板支架的立杆应按不小于100mm的偏心距进行承载力验算。

不妨采用《冷弯薄壁型钢技术规范》GB50018-2002中双轴对称截面的压弯构件弯矩作用平面内稳定性计算公式

N——轴心力(N)； M——弯矩(N.mm)；f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值(205KN/ mm2)；——有效截面面积(mm2)；——有效截面模量(mm3)； Π——轴心受压构件的稳定系数；ΘM——等效弯矩系数(取值0.6、1）；——立杆的欧拉临界力（N)；； E ——钢材的弹性模量(2.06 ×105KN/mm2)；L——构件在弯矩作用平面内的长细比；

钢管48×3，Q235钢材，偏心距100时，ΘM取1，计算结果见下表：

步高（mm）偏心距100mm时立杆承受最大轴力N(KN）1500 7.50 1400 7.59 1200 7.75 1000 7.90

建议：对较大梁和较厚板支架立杆顶端应采用可调托撑支承；立杆顶部采用扣件传递竖向荷载的，步距1.5m时，立杆承载力设计值不宜超过7.5kN。

3.3 结构重要性系数γ0、可变荷载的组合值系数Ψci的取值

模板规范4.3.1条规定γ0均取0.9。混凝土施工规范4.3.5条规定对重要的模板及支架作出规定，宜取γ0≥1.0，对一般的模板及支架应取γ0≥0.9。建议高大模板支架取γ0≥1.0。

模板规范4.3.1中由永久荷载效应控制的组合，可变荷载的组合值系数Ψci为0.7，而混凝土施工规范4.3.6中宜取Ψci≥0.9，建议可变荷载的组合系数取Ψci≥0.9。

3.4 立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度a取值

对扣件支承的可取0.2m；对可调托撑支承的应按实际，宜取0.5m。

3.5 支架自重

应按实际重量计算，不应统一取0.75KN，可按扣件脚手规范附录A表A.0.3根据钢管实际重量折减计算。

4、构造要求

（1）支架步距不应大于1.5m，立杆纵横向间距不宜大于0.9m。梁两侧立杆横距宜取梁宽加500～600mm，即立杆距梁侧距离250～300mm。梁底不宜采用1根立杆受力构造。

（2）当板支架立杆纵横向间距不一致时，支承小梁宜搁置在短跨水平杆上。

（3）采用可调托撑支承时，可调托撑插入钢管的长度不应小于150mm，螺杆伸出钢管的长度不应大于300mm，插入立杆顶端可调托撑伸出顶层水平杆的悬臂长度不应大于500mm。楞梁应居U型托中，确保上部荷载轴心传递。可调托撑底部的立柱顶端应沿纵横向设置水平杆。

（4）.剪刀撑布置除应满足扣件脚手规范规定外，还应注意：1对梁高超过1m的框架梁宜两侧均设置竖向剪刀撑；2对非正交框架梁应沿梁方向两侧设置竖向剪刀撑，必要时尚需设置横向斜撑；3竖向剪刀撑端部交点、水平剪刀撑端部交点、以及与之相连的纵横向水平杆和立杆交点宜为一个主节点；4最上层水平剪刀撑应尽可能贴近梁（板）底；5竖向剪刀撑两个方向的斜杆宜布置在立杆两侧，底端应与地面顶紧；6竖向剪刀撑、水平剪刀撑应采用旋转扣件固定在与之相交的立杆或水平杆上。

（5）支架高宽比不宜大于2，不应大于3；对无板梁或单根梁应增加架体宽度，满足高宽比要求；对非正交梁，其支架横向水平杆应伸进正交满堂支撑架内两跨，步距相同。

（6）当承受荷载较大梁部位立杆需加密时，加密区的水平杆应向非加密区延伸至少两跨。非加密区立杆水平杆间距应为加密区间距的倍数。

（7）对先浇竖向结构的支架，应与已浇筑建筑结构的柱（墙）、梁有效连接，连接点间距：水平6～9 m(根据竖向结构间距），竖向2～3m，优先布置在水平剪刀撑处。

5、方案编制内容

专项方案编制内容应符合住建部危险性较大的分部分项工程安全管理办法“建质[2009]87号文和建设工程高大模板支撑系统支撑系统施工安全监督管理导则”建质[2009]254号文的规定。

6、设计图纸

（1）设计说明。应包括：设计依据；构配件规格、质量及检测要求；搭设要点：各主要结构构件尺寸，搭设高度，架体步距，立杆间距，杆件连接和接长，剪刀撑布置和构造要求，特殊部位加强加固处理，混凝土浇筑要求，监测要求，模板拆除及条件，多层支架设置及拆除规定；架体基础，架体验收；

（2）支模区域立杆、纵横向水平杆、附加立杆、水平杆平面布置图（含结构梁、柱位置截面尺寸，板厚）；

（3）支撑系统立面图、剖面图（立杆、水平杆、竖向剪刀撑及水平剪刀撑投影）；

（4）水平剪刀撑布置平面图及竖向剪刀撑布置投影图；

（5）柱、梁、板支模大样图；

（6）架体与结构拉结点平面图及拉结点做法详图；

（7）支撑体系监测平面布置图。

[1]JGJ130-2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[s].

[2]JGJ162-2008，建筑施工模板安全技术规范[s].

[3]JGJ300-2013，建筑施工临时支撑结构技术规范[s].

[4]GB50666-2011，混凝土结构工程施工规范[s].

[5]建设部，危险性较大的分部分项工程安全管理办法，建质[2009]87号.

[6]建设部，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.

邹晓戎（1957-），男，江苏省无锡人，高级工程师，主要研究方向为房屋建筑施工技术。