某工程12米高支模设计及施工技术实例钢施23091113.docx
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某工程12米高支模设计及施工技术实例钢施23091113
某工程12米高支模设计与施工技术
胡冰刘涛
（东莞富恒商住开发有限公司东莞523112）（浙江省机电设计研究院有限公司杭州310002）
第一作者：
胡冰男1975年3月出生本科工程师一级注册建造师E-mail:
hubing0325@
摘要：
本文结合珠海某层高12m高大模板工程实例，详细阐述了该工程在材料选用、扣件式钢管高支撑架设计验算、施工及构造措施、安装拆除要求以及施工监测方案。
通过实践检验，模板与其支架未发生任何问题,保证了本工程的施工质量及施工安全。
关键词：
扣件式钢管脚手架高支模设计施工监测
Designandconstructionofa12mhighformworkinaproject
HuBing
（DongguanFuhengCommercialResidentialBuildingDevelopmentLtd;CoDongguan523112）
LiuTao
（ZhejiangInstituteofMechanical&ElectricalEngineeringCo.,LtdHangzhou310002）
ABSTRACT：
ThepaperisbasedonaprojectinZhuhaiCity,andintroducesa12mhighscaffoldingformworksupportincludingmaterialselection,bearingcapacitycalculation,installationanddismantlementprocedure,detailsofconstruction,inspectionprocedure,etc.Itisasuccessfulcasethatthefinalresultisjustasdesignedandtheconstructionreachedtheahighstandardofqualityandsafetyrequirements.
KEYWORDS:
steelpipeandfastenerscaffoldingsystem，highformworksupport,design,construction，inspection
1工程概况
本工程为单层框架结构，由A1、A2两栋厂房组成，单栋建筑面积2156.22㎡，总建筑面积4394.83㎡。
该建筑平面呈矩形，长70m，宽30米，层高12m，建筑高度为13.4m，柱网尺寸10mx10m。
地上框架柱截面为600mmx800mm；框架梁截面为300mmx900mm及250mmx700mm；屋面楼板厚度为120mm；梁、板、柱混凝土标号均为C25。
厂房地面250厚C20混凝土。
所有扣件式钢管脚手架均以混凝土地面作为基层进行搭设，搭设时要求该地面混凝土强度达到100%。
水平混凝土构件模板支撑系统高度超过8m，属于高大模板专项工程。
2高支模系统选择
模板支撑系统采用Φ48X3.5扣件式Q235-A钢管满堂红脚手架。
立杆采用顶部带可调上托、底部套150X150X8定型钢板底座，通过调整上托来调节模板支撑的高度。
柱侧梁底（侧）及板底模板采用18厚胶合板,采用50X100木枋作为支撑材料。
2.1柱模板系统的设计
柱截面为600X800mm，柱模板采用18mm厚胶合板。
柱800mm侧板上每隔275mm钉50×100mm木方，柱600mm侧板上每隔250mm钉50×100mm木方，增强其刚度。
采用2Φ48×3.5mm钢管柱箍加固，配合紧固螺栓，间距均为500mm。
柱模支撑系统施工做法见图1。
图1柱模支撑系统施工做法示意图
2.2梁模板系统的设计
300×900mm及250×700mm梁：
梁底模板采用18厚胶合板，50×100mm木方作横楞，间距300mm，用Φ48×3.5mm钢管作纵楞，间距800mm；梁侧模板采用50×100mm木枋作纵楞，间距300mm，用Φ48×3.5mm钢管作横档，间距300mm，应用对拉螺栓加套管控制梁断面尺寸，其水平间距600mm，起步距模板边缘不大于300mm。
梁模支撑系统施工做法见图2。
图2梁模支撑系统施工做法示意图
2.3楼板模板系统的设计
楼板模板采用18厚胶合板，搁栅采用50×100mm木枋，间距300mm。
模板支撑用Φ48×3.5mm钢管搭设满堂红支架，立杆横距纵距均为1000mm，立杆步距1500mm。
并按构造要求设置剪刀撑,以确保支模架的刚度及整体稳定性。
3柱模板及支撑计算
3.1柱（600X800）模板做法
B方向H方向设对拉螺栓1道，柱模板的计算高度L=5000mm，柱箍间距计算跨度d=500mm，柱箍采用双Ф48×3.5mm钢管。
竖楞木方截面50X100mm。
B方向竖楞3根，H方向竖楞4根。
3.2柱模板荷载标准值计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。
新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
F=0.22γct0β1β2VF=γcH
式中：
F新浇混凝土对模板的最大侧压力，取两式中较小值；t0为初凝时间,β1为外加剂影晌修正系数；β2为混凝土塌落度影响修正系数；γc为混凝土容重；H为混凝土浇筑高度；V为混凝土浇筑速度。
新浇混凝土侧压力标准值F=40.00kN/m2。
倒混凝土时产生的水平荷载：
F=4.00kN/m2。
3.3柱模板面板荷载计算
面板直接承受模板传递的荷载，按照均布荷载下的三跨连续梁计算，面板的计算宽度取柱箍间距500mm。
面板荷载计算简图见图3。
图3面板计算简图
荷载计算值q=26.800kN/m
3.4柱模板面板抗弯强度计算
弯矩设计值M=0.100ql2=0.222kN.m
抗弯强度值f=M/W=8.222N/mm2<抗弯强度设计值[f]=15.0N/mm2，满足要求。
3.4柱模板面板挠度计算
挠度v=0.677ql4/100EI=0.629mm<容许挠度[v]=l/150=1.833mm与10mm，满足要求。
3.5柱模板竖楞木方的计算
竖楞木方直接承受模板传递的荷载，按照均布荷载下的三跨连续梁计算。
竖楞木方的计算宽度取B、H两方向最大间距0.275m。
木方计算简图见图4。
荷载计算值q=14.74kN/m
按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算如下:
图4竖愣木方计算简图
最大弯矩M=0.369kN.m
最大剪力Q=4.422kN
最大支座力N=8.107kN
3.5.1抗弯强度计算
抗弯强度f=4.428N/mm2，小于抗弯强度设计值[f]=13.0N/mm2,满足要求。
3.5.2挠度计算
挠度v=0.155mm,满足要求。
3.6B方向柱箍的计算
柱箍按照集中荷载作用下的连续梁计算。
B向柱箍计算简图见图5。
图5B向柱箍计算简图
柱箍按照集中荷载P=6.365kN
最大弯矩Mmax=-0.314kN.m
最大变形Vmax=0.214mm
最大支座力Qmax=5.547kN
柱箍抗弯强度f=30.91N/mm2，小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求。
3.7B方向对拉螺栓的计算
N<[N]=fA
f--对拉螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2；
对拉螺栓有效面积:
A=144mm2
对拉螺栓最大容许拉力值:
[N]=24.5kN
对拉螺栓所受的最大拉力:
N=5.547kN，对拉螺栓强度验算，满足要求。
3.8H方向柱箍的计算
柱箍按照集中荷载作用下的连续梁计算，集中荷载P取木方传递力。
H向柱箍计算简图见图6。
图6H向柱箍计算简图
柱箍按照集中荷载P=6.365KN
最大弯矩Mmax=-0.541KN.m
最大变形Vmax=0.321mm
最大支座力Qmax=21.052KN
柱箍抗弯强度f=53.25N/mm2，小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求。
3.9H方向对拉螺栓的计算
N<[N]=fA
对拉螺栓最大容许拉力值:
[N]=24.5kN
对拉螺栓所受的最大拉力:
N=21.052kN，强度验算满足要求。
4楼板模板及钢管高支撑架计算
4.1计算参数
模板支架搭设高度为11.88米，采用钢管φ48×3.5。
搭设尺寸为：
立杆的纵距b=1米，立杆的横距L=1米，立杆的步距h=1.50米。
计算简图见图10，11。
图10楼板支撑架立面简图图11楼板支撑架立杆稳定性荷载计算单元简图
4.2模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度，模板面板的按照三跨连续梁计算。
静荷载标准值q1=6.400kN/m；活荷载标准值q2=3.007kN/m
4.2.1抗弯强度计算
f=M/W=1.17N/mm2<[f]=15N/mm2[1]满足要求。
[f]——面板的抗弯强度设计值。
4.2.2挠度计算
v=0.042mm<[v]=l/150=1.53mm,满足要求。
4.2.3纵横向支撑钢管计算
纵横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算，集中荷载P取木方支撑传递力。
纵横向支撑钢管计算简图见图12。
图12纵横向支撑钢管计算简图
经过连续梁的计算得到：
最大弯矩Mmax=1.015kN.m
最大变形vmax=2.270mm,最大挠度小于1000/150与10mm[1],满足要求。
最大支座力Qmax=9.824kN
f=199.80N/mm2,小于205.0N/mm2,满足要求。
4.2.4扣件抗滑移的计算
纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算:
R≤Rc[1]
其中Rc——扣件抗滑承载力设计值取8.0kN，双扣件抗滑承载力可取12.0kN。
R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
R=最大支座力Qmax=9.824Kn，因此，应该采用直角双扣件。
4.3楼板支撑木方设计计算
木方按照均布荷载下连续梁计算。
钢筋混凝土板自重（kN/m）：
q11=1.438kN/m
模板的自重线荷载（kN/m）：
q12=0.035kN/m
活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN/m）：
活荷载标准值q2=0.690kN/m
静荷载q1=1.768kN/m
活荷载q2=0.966kN/m
4.3.1楼板支撑木方抗弯计算强度
按照两跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:
均布荷载q=2.734kN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.273kN.m
最大剪力Q=1.709kN
最大支座力N=3.007kN
木方抗弯强度f=1.64N/mm2,小于13N/mm2,满足要求。
4.3.2楼板支撑木方挠度计算
最大变形v=0.126mm,小于1000.0/150=6.7mm及10mm,满足要求。
4.4立杆的稳定性计算
4.4.1作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
静荷载标准值包括以下内容：
脚手架钢管的自重（kN）：
查《建筑施工手册》P194页，标准值取0.1087；
NG1=1.3044kN
模板的自重（kN）：
NG2=0.096kN
钢筋混凝土楼板自重（kN）：
NG3=4kN
静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=5.4kN。
活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载，经计算活荷载标准值为：
NQ=1.92kN
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式:
N=1.2NG+1.4NQ=9.17kN
立杆的稳定性计算公式：
[1]
其中N——立杆的轴心压力设计值，N=9.17kN；
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/I=197查表得：
0.186；
A——立杆截面面积（cm2）；A=4.89
[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205N/mm2；
经计算得：
=100.82N/mm2<[f],满足要求。
4.5基础承载力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
p≤fg[1]
其中p——立杆基础底面的平均压力（kN/m2），p=N/A=p=183.4
N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值（kN）；N=9.17
A——基础底面面积（m2）；A=0.05
fg——地基承载力设计值（kN/m2）,fg=1060
地基承载力设计值:
fg=Kc×fgK
其中：
kc——脚手架地基承载力调整系数；kc=1
fgk——地基承载力标准值；fgk=1060（C20砼）[2]
由计算得：
P≤fg地基承载力满足要求。
5.高支模构造和施工要求
5.1每根立杆应该底座或垫板。
脚手架必须设置纵、横向扫地杆。
纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。
横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。
当产杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1m。
靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm。
5．2脚手架底层步距不应大于2m。
立杆接长除顶层顶步可采用搭接处，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。
对接、搭接应符合下列规定：
5.2.1立杆上的对接扣件应交错布置：
两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3；
5.2.2搭接长度不应小于1m，应采用不少于2个旋转和扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。
5．3支架立杆应竖直设置，2m高度的垂直允许偏差为15mm；设支架立杆根部的可调底座，当其伸出长度超过300mm时，应采用取可靠措施固定；当梁模板支架立杆采用单根立杆时，立杆应设在梁模板中心线外，其偏心距不应大于25mm。
6．4满堂模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置；高于4m的模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。
5.5剪刀撑的设计
5.5.1满堂模板支架四周外立面设置剪刀撑，板跨中部立杆应设置一道纵横向剪刀撑,支撑主梁的立杆设置一道剪刀撑。
5.5.2在支架顶部、中部及底部扫地杆各设一道水平剪刀撑。
5.5.3剪刀撑由底至顶连续设置，剪刀撑与地面呈45-60度夹角。
6.6施工要求
6.6.1高支模施工方案必须经过专家论证，施工应按审批的施工方案进行。
方案若需修改,则应重新履行审批程序,并进行专家论证,严禁擅自修改搭设方案。
6.6.2施工前进行技术安全交底、对构配件进行验收、清除搭设场地杂物,平整搭设场地，并使排水畅通。
明确支摸施工现场安全责任人,负责施工全过程的安全管理工作。
在高支摸搭设、拆除和混凝土浇筑前向作业人员进行安全技术交底。
支模分段或整体搭设安装完毕,经技术、安全负责人和监理单位综合验收合格后方能进行钢筋安装。
6.6.3支架的搭设是由专业脚手架公司实施,支架上的模板系统则由专业木工来完成。
支架搭设人员必须持证上岗,并戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋,夜间施工时必须保证有充分的灯光照明[4]。
6.6.4柱及柱间联系梁先浇筑，设水平加强杆与柱梁顶紧，间隙用木楔、垫片顶牢，保证架体与柱网的整体性。
6.6.5梁下部沿轴线设构造加固钢管φ48×3.5，间距500，梁下部采用立管双扣件连接。
6.7模板的拆除
6.7.1在施工现场作好试块,与结构混凝土同条件养护,以试验确定具体的拆模时间。
拆模的时间应按同条件养护的混凝土试块强度来确定，其标准为：
跨度大于8m的板、梁，混凝土的强度须达到100%。
侧模的拆除，其混凝土的强度应在其表面及棱角不致因拆模而受损伤时，方可拆除。
6.7.2拆除顺序：
柱侧模→梁侧模→板底模→梁底模）。
拆除侧墙、柱、梁模板时，应先分块或分段拆除其支撑、卡具及连接件，然后拆除模板。
如模板与混凝土粘结较紧，可用木槌敲击模板使之松动，然后拉下，不得乱砸。
6.7.3拆下的模板、配件等，严禁抛扔，要有专人接应传递，按指定的地点堆放，并做到及时清理、维修和涂刷好隔离剂。
7．高支模监测措施
7.1混凝土施工过程监控
由现场专职安全员对施工过程模板及其顶架安全进行监控。
监控内容有：
模板、顶架竖向的位移情况；支撑架的水平位移情况；混凝土浇注过程中堆积过高的情况；施工荷载情况。
7.2混凝土浇注控制
7.2.1在浇捣混凝土前，脚手架由专业施工公司自检、项目部和监理公司检查、公司质检部检查合格后报安监站检查，合格后才开能浇砼。
浇砼的过程中，由质安员，施工员对架架检查，随时观测架体变形，发现隐患，及时停止。
7.2.2混凝土浇注时，为减少施工过程中支撑架体的水平荷载和位移，确保架体稳定，混凝土输送方式方面，我们选择了不会产生水平荷载的臂架泵，而弃用产生水平荷载较大的地泵。
浇注时应随浇随平，不得堆积。
7.3高支模位移监测措施
7.3.1班组日常进行安全检查，项目部每周进行安全检查，分公司每月进行安全检查，所有安全检查记录必须形成书面材料。
7.3.2高支模日常检查，巡查重点部位：
1）杆件的设置和连接、连墙件、支撑、剪刀撑等构件是否符合要求。
2）地基是否积水，底座是否松动，立杆是否悬空。
3）连接扣件是否松动。
4）架体是否有不均匀的沉降、垂直度。
5）施工过程中是否有超载现象。
6）安全防护措施是否符合规范要求。
7）支架与杆件是否有变形的现象。
7.3.3支架在承受六级大风或大暴雨后必须进行全面检查。
7.3.4监测项目：
立杆顶水平位移、支架整体水平位移及立杆的基础沉降。
7.3.5监测点布设
支架监测点布设应按监测项目分别选取在受力最大的立杆、支架周边稳定性薄弱的立杆及受力最大或地基承载力低的立杆设监测点。
监测点设置见图14，以①~②/A~B轴一个柱网10mx10m为例，其沉降监测值见表一。
表一①~②/A~B轴沉降监测记录表
项目
实测值（mm）
变形允许值（mm）
变形预警值（mm）
1号点
8
10
15
2号点
9
3号点
9
4号点
9
5号点
9
图14监测点布置平面示意图
监测点布置每个柱网内设置2个立杆顶水平位移和支架整体水平位移点，水平位移观测点设在粱底下部及板中部位置，梁板跨中各设1个沉降监测点[5]。
在混凝土施工过程中，以10mm沉降量为预警值，15mm沉降量为报警值，当沉降量大于15mm必须立刻停止施工，并组织人员对支撑进行加固[3]。
7.3.6监测频率
在浇筑砼过程中应实施实时监测，一般监测频率不宜超过20～30分钟一次。
监测时间从混凝土浇注前开始直至砼终凝。
7.3.7当梁模下沉出现突变趋势时，应加强监测，必要时通知项目经理和模板设计人员，并停止浇注混凝土，分析梁模下沉原因，采取加强措施后方可继续浇注。
当监测数据超过上表预警值时必须立即停止浇筑砼，疏散人员，并进行加固处理。
8.结语
本方案实施前组织了高大模板专项工程方案专家论证审查。
由于方案设计正确、规范施工、构造措施合理及监测措施得当，得到专家组的认可并通过了审查。
该钢筋混凝土主体工程目前已经完工，模板及支架系统均未发生任何变形及安全问题。
参考文献
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）
2、《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ50007—2002）
3、官海斌.高支模的设计及施工技术的探讨,广东科技,2007,07增:
37~40.
4、刘屹东.钢管扣件式高大模板支撑体系的技术与安全控制,四川建材,2008,04:
167~168.
5、陈正华.门式钢管脚手架在高支模中的应用及构造措施,施工技术,2008,12增刊:
371~373.
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