房屋建筑扣件式鋼管實用實用模板支架立桿間距地確定

1、房屋建筑扣件式鋼管模板支架立桿間距的確定 劉建民 曹普田 李慧民 （1.西安建筑科技大學，陜 西西安 7100552 西北工業(yè)大學，陜西西安 710072） :以10個典型工程的調(diào)研數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)場模板支架 的實際構(gòu)造，提出了模板支架立桿計算長度的確定方法，用這種方法 分析并給出了樓板模板支架和梁模板支架兼作樓板模板支架時立桿 的安全間距，分析結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果有較好的一致性，可用于指導 實際施工。關(guān)鍵詞:扣件式鋼管模板支架；立桿間距；計算長度 中 圖分類號： 0在目前的大多數(shù)房屋建筑工程施工中，對模板支 架的穩(wěn)定性都未進行過設(shè)計計算，其立桿間距、步距等都是依據(jù)經(jīng) 驗確定的。本文作者根據(jù)對

2、西安市正在施工的一些建筑工地的實地調(diào) 查結(jié)果所進行的分析研究，給出常見情況下民用建筑施工模板支架立 桿的間距計算方法及典型結(jié)果。 1 作者共走訪了 10個典型工地（9個工程模板支架高度大于4m）, 與各項目技術(shù)負責人進行了交談，察看了施工組織設(shè)計，并對模板支 架的實際構(gòu)造情況進行了觀察記錄，還實地量測了模板支架的立桿間 距、步距、扣件擰緊程度等，由于所調(diào)研的工程都還正在施工，此處略 去相關(guān)的其它詳細資料。 大體情況如下： (1) 支架立桿間距最大值為1.5m, 一般在0.61.4m之間，縱向和 橫向間距一般不一致，沿著大楞木方向間距較小。兩個方向上立桿間 距都不均勻，且差異較大(最大者達30c

3、m)。 (2) 與立桿相交的水平桿布置：絕大多數(shù)工程只在一個方向上是 比較齊全的，而在另一個方向上一般隔一見一布置。 (3) 一般無掃地桿，無水平向及豎直向剪刀撐。 (4) 連接立桿與各橫桿的直角扣件擰緊合格率只有30噓右;主要 是偏松。 (5) 所有梁下設(shè)置的立桿或沿著梁兩側(cè)設(shè)置的立桿，均是通過縱 橫向水平桿與板下支架的立桿連接在一起的。 (6) 幾乎所有項目都沒有詳細的模板支架施工方案或施工圖，也 未見模板支架設(shè)計的計算過程資料。 2 模型，目前人們已有了較為深入的認識 提出了多種計算模型： 鉸接架模型1、排架模型2、剛性節(jié)點框架模型3、 半剛性節(jié)點框架模型4,5等，其中，利用半剛性節(jié)點框

4、架模型進行 的有限元分析與整架試驗結(jié)果取得了很好的一致性。由于在某種意義 上，腳手架可以看作是模板支架的特殊情形，這樣,將腳手架的半剛性 節(jié)點框架模型用于模板支架分析似乎是順理成章的，但前提是所有扣 件的擰緊程度應(yīng)達到規(guī)范6 規(guī)定的數(shù)值。也有研究者7 從升 板結(jié)構(gòu)的施工計算模型推論提出，按排架進行模板支架的計算。 但如上所述，由于大部分扣件擰緊程度達不到規(guī)范規(guī)定的扭矩， 致使立桿與水平桿件之間的連接遠遠達不到半剛接的程度；又因水平 桿件布置數(shù)量上的嚴重不足，使其起不到連接各立桿，同時發(fā)生水平 向變形的作用。由于頂層水平桿件往往并不齊全，且絕大多數(shù)情況下 也無掃地桿，因此,認為水平桿件僅僅對立桿

5、起定位作用是比較合適 的;可以認為它對模板支架立桿穩(wěn)定承載力的貢獻與支架本身的自重 相抵消。 這樣,可以認為模板支架的各單根立桿互不相連，各立桿可以簡 化成兩端鉸支的受壓桿件，其計算長度即為支架高度。與排架模型相 比,本模型取消了所有立桿同步變形的架設(shè)；與半剛性節(jié)點框架模型 相比,本模型忽略了水平桿件對立桿彎曲的約束作用。很明顯,本模型 是非常保守的，用它確定的立桿間距，本文稱之為保守的立桿安全間 距。 下面,利用本模型對模板支架立桿的安全間距進行分析。 3 3.1 對磚混結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)，其標準 層層高一般在2.93.2m之間，而樓板厚度一般在1012cm通常不超 過14cm,若層高按3.2

6、m考慮，板厚度14cm再考慮到模板下木楞的厚 度,實際模板支架的高度一般不超過 3.0m,此處按3.0m計。對剪力墻 結(jié)構(gòu),一層層高可達5m以上，此處取模板支架高度為5m對框架結(jié) 構(gòu),其標準層層高一般在3.64.2m,底層層高可達6.0m多，若標準層 按4.2m考慮,模板支架高度可取為4.0m;在底層,施工方式有兩種：先 做基礎(chǔ)回填再支設(shè)第1層模板或先支設(shè)第1層模板;按前者施工時, 實際支架高度可取為6.0m,而按后者施工時，實際支架高度可取為 7.0 m或更高。 綜上所述,對常見房屋建筑工程模板支架的高度可 分別考慮為：3.0m,4.0m,5.0m,6.0m,7.0m,共 5 種情形。 3.

7、2 型下,支架立桿的計算長度即為模板支架的高度。利用規(guī) 范10規(guī)定的方 法,可求得各支架高度下立桿的穩(wěn)定承載力， 見表 1（計算過程略）。 表1 支架高度 /m 3.0 4.0 5.0 6.0 7 0 立桿承載力 /kN 19.9411.42 7.31 5.11 3.71 3.3 對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的樓板而言 其 5/、 通常厚度不超過14cm,此處按14cm計算其荷載。而對框架結(jié)構(gòu)的 主梁，JGJ3!2002,框架梁的高跨 比應(yīng)為1/101/18。一般框架結(jié)構(gòu)中，常見的柱網(wǎng)尺寸為8m左右,故 框架梁的高度通常取500mn左右,而梁的寬度通常取350400mr左 右8。為安全計，計算荷載時，取梁

8、的尺寸為：寬？高=400mm 500mmGB50204-1992,板和 梁底模板單位面積上所承受的豎向荷載計算結(jié)果見表2。 序號 各項荷載名稱板底模板各項荷載值/(kN/m2) 值 /(kN/m2) 1模板自 重0.5 2樓板(或梁)鋼筋自重1.1 ? 0.14=0.154 0.5=0.75 3新澆混凝土自重 24? 0.14=3. 4恒載設(shè)計 值 1.2(0.5+0.154+3.36)=4.82 2.0)=15.9 5施工人員及設(shè)備荷載 6振搗混凝土時產(chǎn)生的荷 載 7可變荷載設(shè)計值 1.0=1.4 8荷載總設(shè)計 梁底模板各項荷載 0.5 1.5? 3624? 0.5=12.0 1.2(0.5

9、+0.75+1 2.0 qb=15.9+2.8=18 1.0 1.4 ? 1.4? 2.0=2.8 qp=4.82+1.4=6.22 .70 3.4 3.4.1 調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，實際施工中，小楞木 的間距很小(凈距約為1015cm),在大楞木的每一跨內(nèi)，都有若干根小 楞木存在,為簡化計算，可將小楞木并入模 板內(nèi),認為模板直接擱置 在大楞木上，而大楞木則擱 置在支架立桿的頂托上。這樣，作用于大 楞木上的荷載可按均布荷載處理。 在力學分析上，大楞木的受力情況屬于多跨連續(xù)梁，一般認為9: 多跨連續(xù)梁按兩跨連續(xù)梁計算時的最大彎矩與最大支反力比按3,4,5 跨連續(xù)梁的計算值要大；故本文按兩跨連續(xù)梁進行支反力

10、分析。板下 支架立桿的荷載為： Q=1.25qL 2 (1) 式中 L為立桿間距，設(shè)立桿縱橫間距相同。 按立桿穩(wěn)定條件，必須： QNcr 即 LNcr1.25q 開平方(2) 將表1及表2中的數(shù)值代入公式(2),得立桿的安全間距見表 3。 表3 支架高度 /m3.04.05.06.07.0 立桿安全間距 /m1.601.210.970.810.71 此處未考慮梁荷載的作用，故此結(jié)果只適用于剪力墻結(jié)構(gòu)及磚混 結(jié)構(gòu)的樓板模板支架。 3.4.2 對框架結(jié)構(gòu)，還涉及框架梁模板支架的設(shè)計計算問題。調(diào)研中發(fā) 現(xiàn),框架梁模板支架通常為在梁兩側(cè)各布置一排立桿，該立桿同時還 用于支撐樓板模板。假設(shè)梁兩側(cè)立桿的縱

11、向間距與板下立桿相同，均 為L,則該立桿所受到的梁的荷載為： Q仁0.5? 1.25qbBL=0.5? 1.25? 18.70? 0.4L =4.68L(3) 而梁兩側(cè)的支架立桿作為板下支撐桿時，其處于板的邊沿，可能 出現(xiàn)兩種情形。 (1) 梁與樓板下的大楞木垂直這時的梁側(cè)立桿在板下立桿中屬 于多跨連續(xù)梁的邊跨支座，當跨數(shù)為3跨時,邊支座的反力最大，此時 所承受板的荷載為： Q2=0.45qpL2=0.45? 6.22L2=2.80L2(4) (2) 梁與樓板下的大楞木平行 此時梁兩側(cè)立桿上的大楞木仍為 多跨連續(xù)梁，只是該多跨連續(xù)梁上的荷載為一般板下大楞木的一半 ， 即立桿的荷載也為板下立桿的

12、一半。由(1)式可得： Q2=0.5? 1.25qpL2=0.5? 1.25? 6.22L2 =3.89L 平 方(5) 比較這兩種情形，第2種情形的立桿荷載要大些。由于梁與樓板 作用于立桿上的荷載不在同一高度上，為簡化分析，從安全角度考慮， 可認為其都作用于立桿頂部，故梁下支撐同時用作板下支撐時， 立桿的荷載為： Q=Q1+Q2=4.68L+3.89 平方(6) 由立桿穩(wěn)定條件有：Q=Q1+Q2=4.68L+3.89L平方小于等于Ncr (7) 將各種支架高度下立桿的穩(wěn)定承載力數(shù)值(表1)代 入(7)式,可 求得這種情況下立桿的安全間距，見表4。 表4 支架高度 /m3.04.05 .06.

13、0 7.0 立桿安全間距 /m 1.741.210.900.700.55 此處應(yīng)說明，對一般民用建筑的框架結(jié)構(gòu)，支架高度一般均大于 3m 3.5 3.5.1 比較表3及表4與 現(xiàn)場實際量測值的差異，可以看到，對于3m左右的支架，現(xiàn)場的立桿 間距一般比表3所給數(shù)值小，這主要是因為要控制模板撓曲變形的緣 故。對高度為45m的支架，板下支架立桿間距的實際觀測值與表3及 表4的分析結(jié)果基本一致；對于高度為67m的支架(框架結(jié)構(gòu))，表4 給出的立桿間距較現(xiàn)場實測結(jié)果稍偏小，這主要是由于本文的計算模 型忽略了水平桿件對立桿變形的約束作用，同時在計算過程中，始終 采用了最大反力作為立桿荷載且作用于最不利位置

14、的緣故。 3.5.2 (1) 本文所提出的計算模型是建立在對目前實際現(xiàn)場施工狀況的基礎(chǔ) 上的,使用的前提應(yīng)不脫離目前施工現(xiàn)場一般管理水平下的模板支架 構(gòu)造。 (2) 所采用的施工方法都是先澆筑墻、柱混凝土，再進行梁板施工；這 種情況下,一般不會發(fā)生模板支架整體側(cè)向失穩(wěn)。 (3) 梁截面尺寸及樓板厚度應(yīng)不大于本文所給數(shù)值。 若支架構(gòu)造能達到規(guī)范規(guī)定的要求，立桿間距采用本文的結(jié)果，肯定 是能保證安全的。 4 (1) 根據(jù)對施工現(xiàn)場扣件式鋼管模板支架的實際調(diào)研結(jié)果，本文提出 了適用于目前實際施工現(xiàn)場的模板支架穩(wěn)定性計算模型。 (2) 根據(jù)該計算模型，本文分析了板下支架和梁下支架兼做板下支架 時模板支架立桿的安全間距，并給出了常見施工條件下的參考值，可 供實際的建筑施工參考。 參考文獻： 1 .鋼管腳手架鉸接計算法J.建筑技術(shù)開發(fā)，1997, 24(3). 2 ,涂新華,丁永勝.扣件式鋼管腳手架臨界力計算方 法J.建筑技術(shù)，2001,32(8). 3 .腳手架設(shè)計與計算的一般方法J.建筑科技情報， 1994,(3). 4,黃寶魁，等.雙排扣件式鋼管腳手架工作性 能的理論分析與實驗研究J.哈爾濱建筑工程學院學