1、高大空间扣件式钢管模板支撑体系的设计与施工【摘要】：随着国家经济的发展，全国各地高楼大厦拔地而起。在大型商业、工业、公共、高层等建筑中超高、超重、大跨度的结构越来越多。但建筑施工过程中混凝土现浇结构高大空间扣件式钢管模板支撑体系坍塌事故时有发生。为了确保施工安全，杜绝人员伤亡、减少经济损失。结合吉安文化艺术中心 22M 高观众大厅上空混凝土现浇结构梁板施工的工程实例，系统阐述高大空间扣件式钢管模板支撑体系的的设计与施工。 【关键词】：高大空间钢管模板 支撑体系 设计 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 一、概述 1、工程概况 吉安文化艺术中心工程总建筑面积 22500m2，地上建
2、筑面积18800m2，地下建筑面积 3700m2。为一座集文艺演出、群众娱乐、会议功能为一体的大型公益性民用建筑。其中 A 座剧场观众大厅高度 22m，大厅顶部为大跨度预应力现浇混凝土梁板屋盖。主梁截面尺寸为600mm2000mm,跨度 32m；次梁界面尺寸为 500mm2000m，跨度 32m；顶板厚度 150mm，混凝土强度等级为 C30。 2、风险辨识 根据建质200987 号文规定，对于搭设高度 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/m 及以上的混凝土模板支撑体系属于危险性较大的分部分项工程，必须编制专项施工方案并组织专家论证。
3、吉安文化艺术中心 22m 高观众大厅上空混凝土现浇结构梁板施工高度、跨度、荷载均超过规定要求，必须予以重视，加强安全控制。 二、高大空间支撑体系的设计 1、支撑材料的选择 高大空间扣件式钢管模板支撑体系选用材料包括 15mm 厚多层板、50100mm 木方、50100mm 的方钢、600mm 长可调支撑顶托、12 的穿梁螺栓、483.5mm 钢管、钢管扣件。重点控制钢管、钢管扣件材料质量。 （1）钢管：要求所有钢管附有材质单、产品合格证, 进入现场后进行复试, 合格后方可投入使用。钢管现场重点检查项目为外径和壁厚。 （2）钢管扣件：要求所有钢管扣件附有材质单、产品合格证, 进入现场后进行复试,
4、 扣件必须通过抗滑移性能试验、抗破坏性能试验、扭转刚度性能试验、对接扣件拉性能试验。合格后方可投入使用。 2、关键节点的设计 图 1-1 梁板支撑节点图 如图 1-1 梁板支撑节点所示，拟定梁底钢管顶部设置支撑顶托，采取轴心受压方式传递荷载，梁两侧和顶板支撑钢管扣件连接方式，采取偏心受压抗滑移方式传递荷载。 3、支撑材料间距的选择 结合图 1-1 中梁板支撑节点设计图初步拟定楼板部分和主次梁部分支撑材料的间距。 楼板部分：支撑立杆水平间距 1200mm1200mm，步距 1500mm。板底次龙骨采用 50100mm 的方木，间距 300mm,板底主龙骨采用483.5mm 钢管,间距 600mm
5、。 主次梁：支撑立杆横向间距 400mm，纵向间距 600mm，步距 1500mm。梁底次龙骨采用 50100mm 的方木，间距 150mm, 梁底主龙骨采用483.5mm 钢管，间距 300mm；主龙骨底部沿梁纵向设置两道50100mm 的方钢，用于支撑顶托的托顶。梁侧次龙骨采用 50100mm 的方木，间距 300mm，梁侧主龙骨采用 483.5mm 双钢管，间距 600mm，便于穿梁螺栓的固定。穿梁螺栓采用 12 的拉筋，水平间距 600mm 纵向间距 300mm。 4、设计体系的验算 （1）验算项目：结合图 1-1 中梁板支撑节点设计图和已选定支撑材料间距，确定各个受力杆件的受力简图。
6、对板底主次龙骨力学性能、板底下钢管扣件的抗滑移能力和立杆稳定性进行验算；对主次梁底下主次龙骨、主次梁梁侧主次龙骨、穿墙螺栓、进行力学性能，梁底钢管支撑稳定性、梁两侧钢管扣件抗滑移能力进行验算。目前计算高大模架的软件有 PKPM、AYSYS、安必行等。 （2）对选定支撑材料间距的调整： 根据以往发生坍塌事故原因分析，造成高大空间扣件式钢管模板支撑体系发生坍塌事故大致因素为：1、顶层直角扣件抗滑移能力不足；2、顶层立杆悬臂端长度过大，导致顶层刚度不够，局部失稳。3、扫地杆、纵横向水平杆、水平竖向剪刀撑等构造措施设置不当，导致整体失稳。4、施工过程中混凝土浇筑方法不当，导致局部承载力过大失稳。其中
7、1、2 点是验算的重点控制项目。 结合验算数据与理论数据的偏差值大小，在非重点控制项目满足要求的条件下，对重点控制项目按照验算数据与理论数据富裕 15%左右对选定间距做适当调整，最终确定已选定支撑材料的间距满足施工安全要求和经济的合理性。 5、构造措施的设置 （1）扫地杆：严格控制立杆的纵横间距及水平横杆的歩距底部设置扫地杆，扫地杆设置在离垫板 200mm 内；立杆支撑在垫板尺寸不应小于 100mm100mm50mm 的木垫板上。 （2）纵向剪刀撑：模板支架边与中间每隔排支架立杆纵横设置剪刀撑，即间距为 4800设一道剪刀撑，由底至顶连续设置。剪刀撑与水平角度为，竖向剪刀撑与立杆交接处采用旋转
8、扣件连接。 （3）水平剪刀撑：同步搭设水平剪刀撑,沿水平方向自扫地杆层向上每隔 4 步设置一道水平剪刀撑，顶层第一步必须设置一道水平剪刀撑。（4）拉结加固：为保证支撑架的整体稳定性及抗倾覆能力，加设的水平加固杆端部应伸至周边层已浇筑的钢筋混凝土柱与剪力墙上，并用扣件将水平加固杆牢固扣在柱、剪力墙或周边梁、板上。 （5）顶托自由端：控制顶托悬臂长度不超过 200mm。 6、简单受力模型的模拟试验 针对高大模板支撑体系中危险性性较大的关键节点，在现场按照设计节点搭设模板支架（见图 6-1） ，吊装相对应的荷载进行模拟试验，试验合格后方组织施工。 图 6-1 现场模拟试验图 三、高大空间支撑体系的施
9、工 1、支撑体系的搭设 (1)安装前，先在搭设基础底板上弹出钢管立杆的位置线。安装时，按照墨线准确放置垫板、底座，垫板尺寸不小于 100m100mm8mm。 支架必须设置纵横向扫地杆。纵向扫地杆采用直角扣件固定在距底座上皮不大于 200mm 处的立杆上。横向扫地杆亦采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。 支架安装时每搭完一步架后，应立即检查并调整其水平度与垂直度，以及杆件的步距、纵距和横距。 (4)剪刀撑必须与钢管立杆、水平杆同步搭设。水平杆设于钢管立杆内侧，剪刀撑设于钢管立杆外侧，并用扣件与立杆连牢。 (5)连接钢管立杆的扣件规格应与所连钢管外径相匹配。连接扣件必须处于锁紧状态，扣件
10、螺栓拧紧扭力矩为 4065Nm，并不得小于40Nm。各杆件端头伸出扣件边缘长度不小于 100mm。 2、混凝土浇筑方法 采用商品混凝土现场浇注，商品砼用混凝土泵进行输送，并配以串筒下料。梁板砼浇注采取一次成型的方法连续施工。 （2）大截面梁砼浇筑堆进方向：采用 2 台混凝土泵连续不断的输送，为防止梁体出现裂缝和模架支撑体系的安全，浇筑顺序从两端同时向中间浇筑。浇筑时采取斜面分层推进方式。 3、支撑体系的拆除 （1）高支模支架拆除必须提供混凝土的强度报告，以同条件养护试件强度试验报告为依据。在梁板砼满足强度要求后，模板支撑体系方可拆除。 （2)高支模支架拆除前必须由项目技术负责人组织进行安全技术
11、交底。 （3）支架的拆除应从一端走向另一端、自上而下逐层地进行，严禁上下同时作业。 （4）拆除顺序：先松开顶托、然后按照先支的后拆，先拆主承重模板后拆次承重模板顺序拆除模板和支撑体系。同一层的构配件和加固件应按先上后下、先外后里的顺序进行。 （5）在拆除过程中，支架的自由悬臂高度不得超过两步，当必须超过两步时，应加设临时拉结。严禁站在悬臂结构上面巧拆底模，严禁在同一垂直平面上操作。 （6）通长水平杆和剪刀撑等，必须在支架拆卸到相关的立杆时方可拆除。 （7）拆卸连接部件时，应先将锁座上的锁板与卡钩上的锁片旋转至开启位置，不得硬拉，严禁敲击。 （8）模板拆除应按规定逐次进行，不得采用大面积撬落方法
12、，严禁使用榔头等硬物击打、撬挖。各拆除的模板、支撑、连接件等构配件严禁抛掷至地面，应用槽滑下或用绳系下。不得留有悬空模板。 小结： 通过吉安文化艺术中心 22M 高观众大厅上空混凝土现浇结构梁板施工的工程实例。对高大空间的现浇混凝土结构关键节点的精心设计和仔细验算。在施工过程中，严格按照模架设计系统和规范要求进行脚手架的搭设，并合理的组织混凝土浇筑施工。结构施工完后严格按照规范要求进行脚手架的拆除。保证了高大空间扣件式钢管模板支撑体系的切实可行性和安全性。 参考文献： 1JGJ 1302011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 2陈安英郭正兴 扣件式钢管高大支模架坍塌事故分析东南大学土木工程学院 3建筑施工手册编写组建筑施工手册 4 版中国建筑工业出版社
