建筑施工之脚手架结构模板支撑架的构造和设计

建筑施工之脚手架结构模板支撑架的构造和设计采用脚手架杆配件搭设模板支撑架是常用的施工方法之一。

此类模板支撑架（主要是梁板模板支撑架）承受的荷载作用既不同于，又显著大于相应的脚手架，必须加强构造和按脚手架结构进行设计和计算，以满足施工要求和确保使用安全。

本节主要介绍采用脚手架杆配件搭设的、按脚手架结构计算的模板支撑架。

5-3-1 脚手架结构模板支撑架的类别和一般构造5-3-1-1 脚手架结构模板支撑架的类别和构造要求1．类别用脚手架材料可以搭设各类模板支撑架，包括梁模、板模、梁板模和箱基模等，并大量用于梁板模板的支架中。

在板模和梁板模支架中，支撑高度＞4.0m 者，称为“高支撑架”，有早拆要求及其装置者，称为“早撑模板体系支撑架”。

扣件式、碗扣式和门式钢管脚手架材料均可用于构造模板支撑架，并各具特点。

按其构造情况可作以下分类：（1）按构造类型划分1）支柱式支撑架（支柱承载的构架）；2）片（排架）式支撑架（由一排有水平拉杆联结的支柱形成的构架）；3）双排支撑架（两排立杆形成的支撑架）；4）空间框架式支撑架（多排或满堂设置的空间构架）。

（2）按杆系结构体系划分1）几何不可变杆系结构支撑架（杆件长细比符合桁架规定、竖平面斜杆设置不小于均占两个方向构架框格的1/2的构架）；2）非几何不可变杆系结构支撑架（符合脚手架构架规定，但有竖平面斜杆设置的框格低于其总数1/2的构架）。

（3）按支柱类型划分1）单立杆支撑架；2）双立杆支撑架；3）格构柱群支撑架（由格构柱群体形成的支撑架）；4）混合支柱支撑架（混用单立杆、双立杆、格构柱的支撑架）。

（4）按水平构架情况划分1）水平构造层不设或少量设置斜杆或剪力撑的支撑架；2）有1或数道水平加强层设置的支撑架，又可分为：a．板式水平加强层（每道仅为单层设置，斜杆设置≥1/3水平框格）；b．桁架式水平加强层（每道为双层，并有竖向斜杆设置）。

此外，单双排支撑架还有设附墙拉结（或斜撑）与不设之分，后者的支撑高度不宜大于4m。

支撑架的所受荷载一般为竖向荷载，但箱基模板（墙板模板）支撑架则同时受竖向和水平荷载作用。

2．设置要求支撑架的设置应满足可靠承受模板荷载、确保沉降、变形、位移均符合规定、绝对避免出现坍塌和垮架的要求，并应特别注意确保以下三点：（1）承力点应设在支柱或靠近支柱处，避免水平杆跨中受力；（2）充分考虑施工中可能出现的最大荷载作用，并确保其仍有2倍的安全系数；（3）支柱的基底绝对可靠，不得发生严重沉降变形。

3．构造的一般要求（1）梁模板支撑架的构造型式梁模板支撑架的常见构造形式有以下5种（图5-94）：1）由劲性支柱（如4根立杆的“格构柱”、双立杆的“梯形柱”和“粗管柱”等）加多层水平拉杆和剪力撑构成的“支柱式结构”，其支撑（架）高度超过4m 时，应视需要加设侧向（出平面）斜撑（即“抛撑”）；2）由密设（取较小的立杆纵距）的单立杆与水平杆、斜杆或剪刀撑构成的单排（片式）构架，支架高度不宜超过4m，并视需要设置侧向斜撑；3）由单列多层门架与相应的水平架、交叉支撑、纵向扫地杆、封口杆（设于首层门架底部的横向扫地杆）和纵向水平加强杆构成的单列门式支撑架，其构造相近于双排立杆支架。

在需要时加设外侧长剪刀撑；4）由相互交错或交错重叠布置的双列多层门架与相应交叉拉杆和以扣件连接的纵向水平杆、扫地杆、封口杆组成的双列重叠门式支撑架，其构造相近于四排立杆支架。

在需要时加设外侧长剪刀撑；5）采用单立杆或双立杆的双排模板支架。

图5-94 梁模板支撑架构造形式1）劲性支柱构造；2）密设单立杆排架构造；3）单列门架构造；4）交错重叠双列门架构造；5）双排支架构造1-侧向支撑；2-扫地杆；3-封口杆；4-交错间隔布置门架；5-交错重叠布置门架；6-门架上部加强杆；7-门架顶面加强杆3）～5）三种形式支架的高度一般不宜大于10m，否则应考虑采取扩座（即加宽底部构造，以加强其整体稳定性）措施。

当支架边侧有相距较近（例如≤2.0m）的墙体结构可供设置附墙拉结时，支架高度可以超过10m。

（2）梁板模板支撑架的构造形式梁板模板支撑架是梁模板支撑架和（楼）板模板支撑架的组合，构成整体空间框架（图5-95）。

当楼板梁（框架梁、肋梁、井字梁）的截面和梁间距较大时，需要梁下支撑立杆的间距显著小于板下支撑立杆的间距，即需要采用支架立杆的变距布置；当楼板梁的截面和梁间距较小时，则常可采用支架立杆的等距布置。

而采用等距布置，但即使不同的立杆（单立杆、双立杆、组合立杆）时，也能适应梁和板的荷载相差较大的情况。

图5-95 梁板模板支撑架构造形式A-几何不可变杆系结构；a-非几何不可变杆系结构；B-有水平加强层；m-变杆距；n-变步距高度≤4m者，称为“普通梁板模板支撑架”，高度＞4m者，称为“梁板模板高支撑架”，高支撑架需要相应缩小构架的柱距（立杆纵距、横距）、步距（水平杆竖向间距）和增加斜杆、剪刀撑的设置，当高度超过10m时，还应视需要设置一到数层水平加强层构造。

梁板模板支撑架，采用整体空间框架结构时的构造形式，按4种构架因素组合，可形成表5-82所示的14种。

空间框架结构支架的构造因素和构造形式表5-82⑭原表有移动，看不清。

（3）梁模板、梁板模板支撑架构造的一般要求梁和梁板模板支撑架的构造参数需经验算确定，其初选参数应符合表5-83和表5-84的构造要求。

梁模板支撑架构造的一般要求表5-83梁板模板支撑架构造的一般要求表5-84注：1．水平加强层的作用为加强支架整体刚度和分布不均匀的集中荷载，其下的竖向斜杆一般只设于周边；2．非几何不可变杆系结构的剪刀撑和斜杆设置不低于相应脚手架的构造规定；3．依承载需要和计算结果决定是否采用变杆距和变步距。

5-3-1-2 脚手架结构模板支撑架的一般构造1．使用碗扣架材料搭设的模板支撑架用碗扣式脚手架系列构件可以组装各种类型的支撑架。

其一般组架结构见图5-96，由立杆垫座（或立杆可调座）、立杆、顶杆、可调托撑以及横杆和斜杆（或斜撑、剪刀撑）等组成。

使用不同长度的横杆可组成不同立杆间距的支撑架。

当所需要的立杆间距与标准横杆长度（或现有横杆长度）不符时，可采用两组或多组组架交叉叠合布置，横杆错层连接（图5-97）。

图5-96 支撑架结构图5-97 支撑架交叉布置对于楼板等荷载较小，但支撑面积较大的模板支架，一般不必把所有立杆连成整体，可分成几个独立支架，只要高宽（以窄边计）比小于3：1即可，但至少应有两跨（即三根立杆）连成一整体。

对一些重载支撑架或支撑高度较高（大于10m）的支撑架，则需把所有立杆连成一整体，并根据具体情况适当加设斜撑、横托撑或扩大底部架（图5-98）。

可调横托撑可用作侧向支撑（图5-99），应与横杆相对，并两侧对称设置。

图5-99 横托撑设置构造位于支架外侧面的斜杆可设于节点处。

但支架中间立杆节点处的碗扣中因已有横杆装入，可装于立杆的其他碗扣接头中（见图5-98中的2、4跨斜杆）或采用扣件式钢管杆件。

支架高度≤4m的普通模板支撑架的一般构造示于图5-100中。

图5-100 以板为主的布置方式碗扣架由于杆件轴心受力、杆件和节点间距定型、整架稳定性好和承载力大，而特别适合于构造超高、超重的梁板模板支撑架，用于高大厅堂（如电视台的演播大厅、宾馆门厅、剧院等）、结构转换层和道桥工程施工中。

图5-101所示即为一箱型截面桥梁模板的支撑架，其设计荷载达30kN/m2，立杆沿桥梁横向布置，依上部荷载要求采用变杆距（0.6m、0.9m、1.2m和 1.5m），纵向采用等杆距，以利于水平杆的设置。

当施工期间要求不断交通时，可视需要留出车辆通道（图5-102），对通道两侧荷载显著增大的支架部分则采用密排（杆距0.6～0.9m）设置，亦可用格构式支柱组成支墩（图5-103）或支撑架（图5-104）。

格构式支撑柱由立杆、顶杆和0.30m横杆组成（横杆步距0.6m），在其底部设支座（有普通垫座、可调垫座和转角座，转角座用于斜支撑柱的底座），顶部设可调座（图5-105）。

支撑柱的允许荷载随高度的加大而降低：H≤5m时为140kN；5m＜H ≤10m时为120kN；10m＜H≤15m时为100kN。

当支撑柱间用横杆连成整体时，其承载能力将会有所提高。

当使用转角座时，应用地锚将其固定牢固。

以上构造形式均可在有相应需要的建筑工程中应用。

图5-101 现浇箱型截面钢筋混凝土桥梁模板支撑架图5-102 不中断交通的桥梁支撑架图5-103 栓焊钢梁支撑墩图5-104 由支撑柱组成的支撑架构造2．使用门架材料搭设的模板支撑架用门架构造模板支撑架时，其构架根据施工要求和荷载情况确定，其构造形式按其用途大致有以下几种：（1）作梁模板支撑1）门架垂直于梁轴线的标准构架布置。

即按1.8m间距，两侧面装交叉支撑，门架横梁上架设顺木方以支撑梁底模板（图5-106a），侧模支撑可按一般梁模构造、通过斜撑杆传给支撑架，为确保支撑架稳定，可视需要在底部加设扫地杆、封口杆和在门架上部装上水平架。

2）门架平行于梁轴线的两排布置。

排距根据需要确定，一般为0.8～1.2m，排间装以适合的交叉支撑或以横杆连接固定，同排门架间用大横杆连接固定（图5-106b）。

图5-106 梁模板支撑布置（a）垂直于梁轴线布置方式；（b）平行于梁轴线布置方式1-门架；2-交叉支撑；3-梁；4-模板；5-小楞；6-托梁；7-调节梁；8-水平加固杆3）门架垂直于梁轴线的交错布置。

这种布置可使梁的集中荷载作用点避开门架的跨中，以适应大型梁的支撑要求。

布置形式可以采用叠合或错开，即用两对（架距0.9m）或3对（架距0.6m）门架按标准构架尺寸交错布置并全部装设交叉支撑，并视需要在纵向和横向设拉杆连接固定和加强（图5-107）。

图5-107 梁模板支撑的门架交错布置（a）立面图；（b）两对门架重叠布置；（c）两对门架交错布置；（d）3对门架交错布置1-门架；2-交叉支撑（2）作梁、板模板支撑楼板的支撑可按满堂脚手架构造，梁的支撑可按上述构造，在设计时注意它们之间的整体组合和拉结。

3．使用扣件架材料搭设的模板支撑架由于扣件式钢管脚手架材料具有可任意组合的突出特点，因此，可以按设计要求组装成各种形式和承载要求的模板支撑架，本节和本章均有相应图示可供读者参考。

5-3-2 脚手架结构模板支撑架的设计计算5-3-2-1 脚手架结构模板支撑架的设计计算要求1．模板支撑架的结构工作特点无论是梁模板、楼板模板或梁板模板支撑架，当采用脚手架杆件搭设，即采用脚手架结构时，一般都具有以下结构工作特点：（1）模板支架以承受竖向荷载的压力作用为主，支架的工作安全主要受其整体或单肢立杆的稳定承载能力控制；（2）在各种结构和构造的模板支架中，无论是显形的受压柱（钢管柱、格构柱等）或是隐形的受压柱（即将单元支架或支架段就视为一轴心受压杆件），其稳定承载能力取决于压杆的柔度（即杆件的计算长细比λ）和结构的约束条件；（3）计算压杆的柔度λ随立杆步距h，立杆顶端的自由长度h1、支架的高度H及高宽比H/B的增大而增大，而约束条件则介于两端铰支（μ＝1.0）与一端固定、一端自由（μ＝2.0）之间，受构架尺寸、杆件线刚度、斜杆和附着拉结杆件设置以及杆件连接（结）的紧固程度（如扣件的拧紧程度）等因素的影响；（4）不考虑支架各立杆（柱）之间的帮忙（即应力重分布）作用。