高大空间扣件式钢管模板支撑体系设计与施工

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600mm×2000mm,跨度32m；次梁界面尺寸为500mm×2000m，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[2009]87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。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、50×100mm木方、50×100mm的方钢、600mm长可调支撑顶托、φ12的穿梁螺栓、φ48×3.5mm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, 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1200mm×1200mm，步距1500mm。板底次龙骨采用50×100mm的方木，间距300mm,板底主龙骨采用φ48×3.5mm钢管,间距600mm。

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50×100mm的方木，间距150mm, 梁底主龙骨采用φ48×3.5mm钢管，间距300mm；主龙骨底部沿梁纵向设置两道50×100mm的方钢，用于支撑顶托的托顶。梁侧次龙骨采用50×100mm 的方木，间距300mm，梁侧主龙骨采用φ48×3.5mm双钢管，间距600mm，便于穿梁螺栓的固定。穿梁螺栓采用φ12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。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100mm×100mm×50mm的木垫板上。

（2）纵向剪刀撑：模板支架４边与中间每隔４排支架立杆纵横设置剪刀撑，即间距为4800ｍｍ设一道剪刀撑，由底至顶连续设置。剪刀撑与水平角度为４５°～６０°，竖向剪刀撑与立杆交接处采用旋转扣件连接。

（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100m×100mm ×8mm。

⑵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。

⑶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