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1、房屋建筑扣件式钢管模板支架立杆间距的确定刘建民曹普田李慧民（1.西安建筑科技高校，陕西西安7100552西 北工业高校，陕西西安710072）摘 要:以10个典型工程的调研数据为基础，依据现场模板支架的实际构造，提 出了模板支架立杆计算长度的确定方法,用这种方法分析并给出了楼板模板支架和 梁模板支架兼作楼板模板支架时立杆的平安间距，分析结果和现场调研结果有较好 的一样性，可用于指导实际施工。关键词:扣件式钢管模板支架;立杆间距;计算长 度中图分类号：0前 言在目前的大多数房屋建筑工程施工中,对模板支架的稳定性都未进 行过设计计算，其立杆间距、步距等都是依据阅历确定的。本文作者依据对西安市 正在
2、施工的一些建筑工地的实地调查结果所进行的分析探讨,给出常见状况下民用 建筑施工模板支架立杆的间距计算方法及典型结果。1扣件式钢管模板支架施工的现实状况作者共走访了 10个典型工地（9个工程模板支架高度大于4m）,和各项目技术 负贡人进行了交谈,察看了施工组织设计，并对模板支架的实际构造状况进行了视 察记录，还实地量测了模板支架的立杆间距、步距、扣件拧紧程度等,由于所调研的 工程都还正在施工，此处略去相关的其它详细资料。大体状况如下：（1）支架立杆间距最大值为1.5m,一般在0.61.4m之间,纵向和横向间距一般 不一样，沿着大楞木方向间距较小。两个方向上立杆间距都不匀整，且差异较大（最大 者达
3、30cm）o(2)和立杆相交的水平杆布置:绝大多数工程只在一个方向上是比较齐全的，而在另一个方向上一般隔一见一布置。(3)一般无扫地杆,无水平向及竖直向剪刀撑。(4)连接立杆和各横杆的直角扣件拧紧合格率只有30%左右;主要是偏松。(5)全部梁下设置的立杆或沿着梁两侧设置的立杆，均是通过纵横向水平杆和 板下支架的立杆连接在一起的。(6)几乎全部项口都没有详细的模板支架施工方案或施工图，也未见模板支架 设计的计算过程资料。2关于扣件式钢管模板支架的计算模型对于脚手架的计算，目前人们已有了较为深化的相识，提出了多种计算模型：较接架模型1、排架模型2、刚性节点框架模型3、半刚性节点框架模型 4,5等，
4、其中，利用半刚性节点框架模型进行的有限元分析和整架试验结果取得 了很好的一样性。由于在某种意义上，脚手架可以看作是模板支架的特殊情形，这样, 将脚手架的半刚性节点框架模型用于模板支架分析似乎是顺理成章的，但前提是全 部扣件的拧紧程度应达到规范6规定的数值。也有探讨者7从升板结构的施工 计算模型推论提出，按排架进行模板支架的计算。但如上所述，由于大部分扣件拧紧程度达不到规范规定的扭矩,致使立杆和水 平杆件之间的连接远远达不到半刚接的程度;又因水平杆件布置数量上的严峻不足, 使其起不到连接各立杆，同时发生水平向变形的作用。由于顶层水平杆件往往并不 齐全，且绝大多数状况下也无扫地杆，因此，认为水平杆
5、件仅仅对立杆起定位作用是比较合适的;可以认为它对模板支架立杆稳定承载力的贡献和支架本身的自重相抵 消。这样，可以认为模板支架的各单根立杆互不相连,各立杆可以简化成两端钱支 的受压杆件,其计算长度即为支架高度。和排架模型相比，本模型取消了全部立杆同 步变形的架设;和半刚性节点框架模型相比，木模型忽视了水平杆件对立杆弯曲的 约束作用。很明显,本模型是特殊保守的，用它确定的立杆间距,本文称之为保守的立 杆平安间距。下面，利用本模型对模板支架立杆的平安间距进行分析。3现实施工状态下模板钢管支架立杆的平安间距分析3.1模板支架高度的确定对砖混结构及剪力墙结构,其标准层层高一般在2.93.2m之间，而楼板
6、厚度一般在1012cm,通常不超过14cm,若层高按3.2m 考虑,板厚度14cm,再考虑到模板下木楞的厚度，实际模板支架的高度一般不超过 3.0m,此处按3.0m计。对剪力墙结构，一层层高可达5m以上，此处取模板支架高 度为5m。对框架结构,其标准层层高一般在3.64.2m,底层层高可达6.0m多，若 标准层按4.2m考虑,模板支架高度可取为4.0m;在底层，施工方式有两种:先做基础 回填再支设第1层模板或先支设第1层模板;按前者施工时，实际支架高度可取为 6.0m,而按后者施工时,实际支架高度可取为7.0 m或更高。综上所述，对常见房屋 建筑工程模板支架的高度可分别考虑为:3.0m,4.0
7、m,5.0m,6.0m,7.0m,共5种情 形。3.2 不同支架高度下立杆的稳定承载力在本文所提出的计算模型下，支架立 杆的计算长度即为模板支架的高度。利用规范10规定的方法，可求得各支架高 度下立杆的稳定承载力，见表1(计算过程略)。表1不同支架高度下的立杆稳定承载力支架高度/m3.04.0 5.06.07.0立杆承载力/kN 19.94 11.42 7.31 5.113.713.3 模板体系的荷载计算对钢筋混凝土结构的楼板而言，其通常厚度不超过14cm,此处按14cm计算其荷载。而对框架结构的主梁，按 高层建筑混凝土结构 技术规程JGJ3!2002,框架梁的高跨比应为1/10-1/18o
8、一般框架结构中,常见的 柱网尺寸为8m左右，故框架梁的高度通常取500mm左右，而梁的宽度通常取350400mm左4网.为平安计，计算荷初/1Vl=400mmV500mm口 加范 GB50204-1992,Qli充板单位面积上所承受的竖向荷载计算结果见表20表2楼板及梁底模板单位面积竖向荷载序号各项荷载名称板底模板各项荷载值/(kN/m2)梁底模板各项荷载值/(kN/m2)1.1 模板自重0.50.51.5V0.5=0.753624V0.5=12.01.2(0.5+0.75+12.0)=15.92.01.4V2.0=2.8qb=15.9+2.8=18.70(.k)VlllKl.lV0.14=0
9、.154324V0.14=3.4 恒载设计值 1.2(0.5+0.154+3.36)=4.825施工人员及设备荷载 1.06振捣混凝土时产生的荷载1.4V1.0=1.48荷载总设计值qp=4.82 + 1.4=6.223.4 各种支架高度下的立杆平安间距确定板下支架立杆的平安间距调研中发觉，实际施工中，小楞木的间距很小(净距约为 1015cm),在大楞木的每一跨内，都有若干根小楞木存在，为简化计算，可将小楞木 并入模板内，认为模板干脆搁置在大楞木上,而大楞木则搁置在支架立杆的顶托 o这样，作用于大楞木上的荷载可按均布荷载处理。在力学分析上，大楞木的受力状况属于多跨连续梁，一般认为9:多跨连续梁
10、按 两跨连续梁计算时的最大弯矩和最大支反力比按3,4,5跨连续梁的计算值要大;故 本文按两跨连续梁进行支反力分析。板下支架立杆的荷载为：Q=1.25qL2 (1)式中L为立杆间距，设立杆纵横间距相同。按立杆稳定条件,必需：Q小于等于Ncr即L小于等于Ncr1.25q开平方(2)将表1及表2中的数值代入公式(2),得立杆的安全间距见表3。表3板下模 板支架立杆平安间距支架高度/m3.0 4.0 5.0 6.0 7.0立杆平安间距/m 1.60 1.21 0.97 0.81 0.71此处未考虑梁荷载的作用，故此结果只适用于剪力墙结构及砖混结构的楼板模 板支架。梁下支撑兼做板下支撑时的立杆平安间距对
11、框架结构，还涉及框架梁模板支架的设计计算问题。调研中发觉，框架梁模板 支架通常为在梁两侧各布置一排立杆,该立杆同时还用于支撑楼板模板。假设梁两侧立杆的纵向间距和板下立杆相同，均为L,则该立杆所受到的梁的荷载为：Ql=0.5V1.25qbBL=0.5 V1.25 V18.70 V0.4L =4.68L而梁两侧的支架立杆作为板卜.支撑杆时，其处于板的边沿，可能出现两种情形。(1)梁和楼板下的大楞木垂直这时的梁侧立杆在板下立杆中属于多跨连续梁 的边跨支座，当跨数为3跨时，边支座的反力最大，此时所承受板的荷载为：Q2=0.45qpL2=0.45V6.22L2=2.80L2(4)(2)梁和楼板下的大楞木
12、平行此时梁两侧立杆上的大楞木仍为多跨连续梁，只 是该多跨连续梁上的荷载为一般板下大楞木的一半，即立杆的荷载也为板下立杆的 一半。由(1)式可得：Q2=0.5V1.25qpL2=0.5/1.256.221_2=3.891_平方(5)比较这两种情形，第2种情形的立杆荷载要大些。由于梁和楼板作用于立杆t 的荷载不在同一高度上，为简化分析，从平安角度考虑，可认为其都作用于立杆顶部， 故梁下支撑同时用作板下支撑时，立杆的荷载为：Q=Q1+Q2=4.68L+3.89L 平方 由立杆稳定条件有:Q=Q1+Q2=4.68L+3.89L平方小于等于Ncr (7)将各种支架高度下立杆的稳定承载力数值(表1)代入(
13、7)式，可求得这种状况下 立杆的平安间距，见表4。表4梁下支撑兼做板下支撑时的立杆平安间距支架高度/m3.0 4.0 5.06.07.0立杆平安间距/m 1.74 1.21 0.90 0.700.55此处应说明，对一般民用建筑的框架结构,支架高度一般均大于3m。3.5 对上述分析结果的探讨本文的分析结果和现场实际支架的对比比较表3及表4和现场实际量测值的差 异，可以看到，对于3m左右的支架，现场的立杆间距一般比表3所给数值小,这主要 是因为要限制模板挠曲变形的缘由。对高度为45m的支架，板下支架立杆间距的 实际观测值和表3及表4的分析结果基本一样;对于高度为67m的支架(框架结 构)，表4给出
14、的立杆间距较现场实测结果稍偏小，这主要是由于本文的计算模型忽 视了水平杆件对立杆变形的约束作用，同时在计算过程中，始终接受了最大反力作 为立杆荷载且作用于最不利位置的缘由。本文所给分析结果的适用性Q)本文所提出的计算模型是建立在对目前实际现场施工状况的基础上的，运用的 前提应不脱离目前施工现场一般管理水平下的模板支架构造。(2)所接受的施工方法都是先浇筑墙、柱混凝土，再进行梁板施工;这种状况下，一般 不会发生模板支架整体侧向失稳。(3)梁截面尺寸及楼板厚度应不大于本文所给数值。若支架构造能达到规范规定的要求，立杆间距接受木文的结果，确定是能保证平安 的。4结论Q)依据对施工现场扣件式钢管模板支
15、架的实际调研结果，本文提出了适用于目前 实际施工现场的模板支架稳定性计算模型。(2)依据该计算模型，本文分析了板下支架和梁下支架兼做板下支架时模板支架立 杆的平安间距，并给出了常见施工条件下的参考值,可供实际的建筑施工参考 参考文献：1余宗明.钢管脚手架较接计算法J.建筑技术开发,1997, 24(3).2刘宗仁，涂新华，丁永胜.扣件式钢管脚手架临界力计算方法J.建筑技术,2001,32 .3杜荣军.脚手架设计和计算的一般方法J.建筑科技情报,1994,(3). 4徐崇宝, 黄宝魁，等.双排扣件式钢管脚手架工作性能的理论分析和试验探讨J.哈尔滨建筑 工程学院学报,1989,22(2).5敖鸿斐，李国强.双排扣件式钢管脚手架的极限稳定承载力研究人力学季刊,2004,25(2).6施炳华.探讨扣件式钢管脚手架的稳定计算问题J.施工技术,2004,33(2).7 JGJ130!2001,建筑施工扣件式钢管脚手架平安技术规范.8徐培福，黄小坤.高层建筑混凝土结构技术规程理解和应用M.北京:中国建筑 工业出版社,2003.113 114.9刘 群,袁必勤.建筑施工扣件式钢管脚手架构造和计算M.北京:中国物价出 版社,2004