大梁模板支撑系统的简便计算与选用

张思达

摘要：通过工程实例介绍大型现浇混凝土梁板脚手架计算、实施措施、搭设要求及注意事项，供类似工程施工时借鉴。

关键词：脚手架；模板支撑；扣件式；计算

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）32-0205-02

目前，建筑业所用梁模板支撑类型较多，主要有：木脚手架支撑、门式钢管脚手架支撑、扣件式钢管脚手架支撑。由于扣件式钢管脚手架所用材料比较简单，技术要求并不复杂，可根据建筑形体的要求灵活搭设，因此，市场存有量也较大，使用量占市场的70%以上。笔者依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ30-2001，对重荷载下扣件式钢管脚手架支撑应注意的问题进行讨论，请工程界同仁指正。

一、钢管扣件式模板支撑

近年来，随着建筑物向超大型化发展，超高脚手架支撑超重的大型现浇混凝土梁板，由于计算不当或支撑扣件滑移或地基承载力考虑不周、措施不利，使正在浇筑的混凝土梁板支撑变形，导致跨塌，造成重大人员伤亡的事故屡屡发生。他们的共性，就是由于支撑了较大的荷载，新浇筑混凝土没有硬化，由于支撑系统变形，混凝土成液体状流动，造成了局部质量增加，支撑系统失稳，形成了支撑系统整体跨塌。所以，必须进行支撑系统的计算，特别是对大型现浇混凝土梁板的支撑系统要进行精确计算；而且在浇筑混凝土前，必须对支撑系统进行仔细检查。

（一）有关支撑的计算

对于混凝土厚板类施工的支模，作用在模板支架上的荷载可简化为每平方米荷载；对于混凝土梁类支模荷载，可简化为每延米的线荷载，梁模板下的木方应平行梁方向，木方下设置与梁垂直的水平钢管，立杆支撑水平钢管，支撑钢管立杆的间距可由计算得出。

（二）荷载的选取

模板支架上的荷载应考虑混凝土自重、钢筋及模板等恒载以及附加荷载、施工活荷载、震动棒产生的荷载、泵送混凝土的冲击荷载、混凝土局部堆积荷载等。设计荷载按恒载×1.2+活荷载×1.4（暂不考虑风荷载）。

（三）地基承载力计算

要进行立杆地基承载力计算。如果立杆支撑在回填土上，必须采取措施。

二、工程实例

（一）立杆的计算与选用

某现浇混凝土柱梁板，其梁的截面尺寸为2100 mm×600 mm（高×宽），板厚120 mm，模板采用复合胶木板，满堂钢管扣件式脚手架做模板支撑，泵送混凝土，支撑高度10m。梁按每延米线荷载计算。

1.恒荷载：混凝土梁自重：2.1×0.6×25=31.5 kN/m；木模板自重：1.2 kN/m。

2.活荷载：施工荷载：3（ kN/㎡）×0.6=1.8 kN/m； 泵送混凝土冲击荷载：5 kN/m；混凝土局部堆载（200 mm厚）：0.2×0.6×25=3 kN/m；混凝土震捣棒产生的震动荷载：0.6×4=2.4 kN/m。

3.每延米荷载计算。

N=1.2ΣNGK+1.4ΣNQK，

N=1.2×（31.5+1.2）+1.4×（1.8+5+3+2.4）=56.32 kN/m。

4.采用双扣件支撑梁底荷载。每组双扣件最多可承担12kN，因采用双扣件其承载力低于立杆所受压力，故根据荷载可直接计算出每延米所用支撑立杆的数量，56.32÷12=4.7（需要5个双扣件的立杆支撑）。

5.采用直顶式用可调丝杆托撑做顶部支撑。立杆轴心受压状态每延米所需支撑数量：已知钢管48×3.5，A=489 mm2，f=205 N。

由公式λ=L0÷i=μh/i=1.3×1600/15.8=131.8（暂取支撑步距为1.6 m）。查表得稳定性系数：φ=0.38，

由公式0.9 N/（Φ×A）≤fX，得出：X≥0.9 N/（Φ×A×f）；X≥0.9×56.32×1/（0.38×489×205）=1.48，取X=2，采用直顶式用可调丝杆托撑做顶部支撑，梁底每延米需要2根立杆支撑。

（二）实施措施

大梁及其支撑系统采用双扣件支顶，梁下立杆顶撑数量为：垂直于梁方向每排2根立杆支撑，平行于梁方向的立杆排距@≤400 mm，步距1600mm。大梁及其支撑系统采用可调丝杠托撑支顶；

采用直顶式用可调丝杆托撑做顶部支撑，梁下立杆顶撑设置为：垂直于梁方向每排1根立杆，平行于梁方向的立杆排距@≤500 mm，步距1600mm。为抵抗混凝土流动与泵送混凝土时产生的力，每跨应加设双向剪刀撑。为加强支撑系统的稳定性，扫地杆必不可少。

（三）需要注意的问题

1.当直角扣件的拧紧力矩达40—65 N.m时，试验表明：单扣件在12 kN的荷载下会向下滑动，其抗滑移承载力设计值可取8.5kN；双扣件在20 kN荷载下会滑动，其抗滑承载力可取12 kN。对比可知，扣件的承载力小于偏心受压状态下的稳定承载力，尤其是当扣件螺栓的拧紧力矩没有确切保证时，更是如此。经抽查，扣件式钢管排架支模的扣件螺栓的拧紧状况，首次检查有45%的扣件螺栓拧紧力不足40N.m。该支模方式的承载力主要由顶部水平钢管与立杆的扣件抗滑力决定。

2.支架立杆用对接扣件作钢管接长的承载力，当支模高度与单根钢管长度不相符时，木工通常用2只旋转扣件搭接钢管接长。若顶部立杆用单直角扣件扣接在下一步水平钢管上作高度调整时，此时该顶部立杆的承载力决定于单扣件的抗滑移力，以小于8 kN考虑为宜。

3.目前，大量的次品扣件与钢管充斥市场，尤其是扣件螺栓，达不到40 N.m就已经滑丝。钢管的壁厚2—3.5 mm不等，计算时必须予以考虑。

4.钢管立杆顶端安装可调丝杠托座传力支模，在钢管顶端插入可调丝杠托座，它可使立杆成为典型的轴心受压构件，承载力大，且可调整高度。用于超大型梁的支撑，效果较好，且节约架材。但须注意，对超过一杆高（6 m）的高度时，必须使用对接扣件，如中间采用扣件搭接或将该立杆与支撑系统横向水平杆以直角扣件连接，将失去它的作用。该种方法在高架桥梁施工中常用到，目前建筑物用这种方法作顶撑的也逐渐增多。

5.要注意扫地杆和梁下横向水平杆的设置对立杆承载力的影响。设置纵横向扫地杆，可使脚手架的承载力提高5.24%。在立杆与纵向水平的相交处间隔设置横向水平杆和不设扫地杆的，使立杆的极限承载能力降低11.1%。由此可见，大梁下的支架的每步横向水平钢管和底部的扫地杆都是必须设置的。

6.设置必要的剪刀撑有利于钢管排架的整体稳定性，特别是对超大构件重荷载支模，合理设置剪刀撑，能防止在混凝土泵送管震动下的支架整體失稳，以及防止由于新浇混凝土的流动性对模板系统产生的横向力。试验对比表明，合理设置剪刀撑的其支撑体系能够提高立杆的极限承载力约17%。

7.超高满堂排架支模时，在梁中区域加设临时支柱（如大于108 mm的钢管或槽钢对焊支柱）是一种防止突发性的整体坍塌事故的有效方法。

三、搭设要求

1.要制订脚手架支撑设计方案，坚持先有方案，再搭设脚手架支撑，对超高超重的支撑系统不能凭经验或按一般构造做法搭设脚手架。

2.严格按脚手架支撑设计方案要求的尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开一定间距。坚决杜绝偷工现象（对较大面积的满堂脚手架，施工时常常减少水平横杆的数量）。

3.立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差不大于规范的规定。确保每个扣件的拧紧力矩都能控制在40—65 N.m的范围内。剪刀撑应尽量与立杆连接，节点构造符合规范的规定。地基支座的设置和承载力应达到设计要求；

4.脚手架支撑搭设完成后，混凝土浇筑前应对支撑系统进行全面检查，（包括对扣件螺栓拧紧力的检查）对薄弱环节应及时采取加固措施。施工中严格控制实际施工荷载不超过设计计算荷载；在荷载计算时应考虑出现的最大荷载，并提出控制要求，在施工中设专人随施工荷载进行监控。浇筑混凝土开始后，派专人监视、检查脚手架支撑情况，发现有下沉、松动移位和变形、跑模等情况时，及时予以解决，确保安全。

参考文献：

[1]JGJ30-2001，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[2]王珮云，肖绪文，等.建筑施工手册（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.