高大模板支撑体系的设计

1前言

日前,按照国家建设部建质「2009]87号文《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的规定(搭设高度8m及以上,搭设跨度18m及以上,施工总荷载15KN/m及以上,集中线荷载20KN/m及以上的),其高大模板工程在施工前必须编制专项施工方案,并经专家论证审查通过后,方能施工.如何能编制既安全,又经济合理,具可操作性强的专项施工方案,是每一个编制者所期望的,以下结合实际工程专项施工方案实践,谈谈高大模板支架体系的设计、施工中应注意的事项以及对应措施,供同行参考.

2工程概况

本文选择某工程中1-5轴/B-J轴,高度为11.7m,最大跨度为20.25m,属于大跨度高支模框架工程,梁截面高度为700*1850,楼板150厚进行计算.

3高大模板支撑体系的设计

模板支架搭设高度为11.7m,梁截面B×D等于700mm×1850mm,

计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递.

集中力大小为F等于1.20×25.500×0.200×0.500×0.300等于0.918kN.

采用的钢管类型为48×3.0.

图1梁模板支撑架立面简图

(一)梁底支撑钢管计算

1.梁底支撑横向钢管计算

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.

支撑钢管计算简图

支撑钢管弯矩图(kN.m)

支撑钢管剪力图(kN)

变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下：

支撑钢管变形计算受力图

支撑钢管变形图(mm)

经过连续梁的计算得到

最大弯矩Mmax等于0.126kN.m

最大变形vmax等于0.038mm

最大支座力Qmax等于6.228kN

抗弯计算强度f等于0.126×106/4491.0等于28.07N/mm2

支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求！

支撑钢管的最大挠度小于333.3/150与10mm,满足要求！

2.梁底支撑纵向钢管计算

纵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取横向支撑钢管传递力.

支撑钢管计算简图

支撑钢管弯矩图(kN.m)

支撑钢管剪力图(kN)

变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下：

支撑钢管变形计算受力图

支撑钢管变形图(mm)

经过连续梁的计算得到

最大弯矩Mmax等于0.N.m

最大变形vmax等于0.509mm

最大支座力Qmax等于13.389kN

抗弯计算强度f等于0.654×106/4491.0等于145.60N/mm2

支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求！

支撑钢管的最大挠度小于600.0/150与10mm,满足要求！

(二)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

其中Rc――扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN；

R――纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

计算中R取最大支座反力,R等于13.39kN

单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件！

R≤8.0kN时,可采用单扣件；8.0kN12.0kN时,应采用可调托座.

(三)立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式

其中N――立杆的轴心压力设计值,它包括：

横杆的最大支座反力N1等于13.39kN(已经包括组合系数)

脚手架钢管的自重N2等于1.20×0.118×11.650等于1.652kN

N等于13.389+1.652等于15.042kN

――轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；

i――计算立杆的截面回转半径(cm)；i等于1.60

A――立杆净截面面积(cm2)；A等于4.24

W――立杆净截面抵抗矩(cm3)；W等于4.49

――钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2)；

[f]――钢管立杆抗压强度设计值,[f]等于205.00N/mm2；

l0――计算长度(m)；

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架,由公式(1)或(2)计算

l0等于k1uh(1)

l0等于(h+2a)(2)

k1――计算长度附加系数,按照表1取值为1.167；

u――计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3；u等于1.700

a――立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a等于0.30m；

公式(1)的计算结果：l0等于1.167×1.700×1.40等于2.777m等于2777/16.0等于174.135等于0.235

等于15042/(0.235×424)等于150.854N/mm2,立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

公式(2)的计算结果：l0等于1.400+2×0.300等于2.000m等于2000/16.0等于125.392等于0.424

等于15042/(0.424×424)等于83.755N/mm2,立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由公式(3)计算

l0等于k1k2(h+2a)(3)

k2――计算长度附加系数,按照表2取值为1.022；

公式(3)的计算结果：l0等于1.167×1.022×(1.400+2×0.300)等于2.385m等于2385/16.0等于149.552等于0.312

等于15042/(0.312×424)等于113.731N/mm2,立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件,否则存在安全隐患.

4结束语

本工程高大支模施工方案符合的国家建设部建质「2009]87号文《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的规定要求,通过了专家论证.搭设过程严格按照施工方案施工,通过了成都市安监、质监、业主及监理等有关部门的综合验收.混凝土成型质量较好,支架基础没有发现下沉及开裂现象,从而保证整个工程的施工质量.