高支模体系构造的施工稳定性探讨

王永生

摘 要：本文主要针对高支模体系构造的施工稳定性展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对模板及支撑体系设计、构造要求及注意事项作了论述，并系统分析了高支模系统的稳定性，以期能为有关方面的需要提供参考和借鉴。

关键词：高支模；构造；稳定性

所谓的高支模，指的是支模高度大于或等于8m 时的支模作业。随着我国高层建筑数量的增多，高支模施工也得到了广泛的应用。但由于高支模属于高危型工程施工，因此，我们必须要确保其构造的稳定性，以保障工程施工的质量和安全。

1工程概况

某工程，建筑面积为124417m2。地下结构为3层，1#、2#、3#主楼的地上楼层数分别为43、48、29层，建筑高度分别为142.00、157.25、97.65m，主楼结构为剪力墙结构；裙房为地上3层，建筑高度为11.80m，裙房结构为框架结构。

裙房工程设计复杂，结构标高变化大，房屋净空高，大部分区域模板支撑高度超7m，为便于施工，确保施工质量，梁板模板支撑采用了扣件式、碗扣式钢管支撑体系。

2模板及支撑体系设计

2.1模板设计

2.1.1板模板设计

楼板厚度为100～200mm，板底模采用15mm厚多层板，板底次龙骨采用50mm×100mm木方，间距为200mm，板底主龙骨采用100mm×100mm木方，间距为900mm。

2.1.2梁模板设计

梁断面尺寸250mm×600mm、400mm×1250mm、400mm×1400mm、500mm×1600mm等，梁底模和侧模均采用15mm厚多层板，次龙骨均采用50mm×100mm木方，梁截面高度700mm及以上的梁底次龙骨均匀布置4道，梁截面高度700mm以下的梁底次龙骨均匀布置3道，梁侧次龙骨间距≯190mm；梁底采用双钢管托梁，间距与梁底立杆间距一致；梁侧采用双钢管梁夹，间距为500mm。

2.2板底支撑设计

2.2.1扣件式钢管支撑

支撑高度超8m区域，板底支撑采用满堂扣件式钢管（准48mm×2.8mm）支撑体系，立杆的纵、横间距均为900mm，步距为1200mm，立杆底部铺设50mm厚通长木跳板，立杆底加设钢垫板。

2.2.2碗扣式钢管支撑

支撑高度7～8m区域，板底支撑采用满堂碗扣式钢管（准48mm×2.8mm）支撑体系，立杆的纵、横间距均为900mm，步距为1200mm，每两根立杆下垫设50mm厚通长木垫板；非标准跨区域板底支撑支设根据实际情况搭设，保证纵横向间距不超过900mm。

2.3梁底支撑设计

2.3.1梁高700mm及以下

梁底增加一根承重立杆，沿梁纵向间距为900mm并且梁底承重立杆用通长钢管连接在一起，同时与周围支撑架体连接形成整体。

2.3.2梁高750～900mm

梁底增加一根承重立杆，沿梁纵向间距为450mm并且梁底承重立杆用通长钢管连接在一起，同时与周围支撑架体连接形成整体。

2.3.3梁高900mm以上

梁底增加两根承重立杆，沿梁纵向间距为300mm并且梁底承重立杆用通长钢管连接在一起，同时与周围支撑架体连接形成整体。高度为1600mm的梁底承重立杆采用双扣件与横杆锁紧。

2.4剪刀撑设计

2.4.1竖向剪刀撑

支撑架体周边应设置连续竖向剪刀撑，在架体中部每隔4.5m设置一道纵向、横向连续竖向剪刀撑并与周围架体拉结牢固。

2.4.2水平剪力撑

支撑高度超8m区域，水平剪刀撑的设置不应少于3道，即在底部、顶部、中间各设置一道水平剪刀撑，水平剪刀撑宜在竖向剪刀撑斜杆相交平面设置。支撑高度7～8m區域，在底部扫地杆和顶端封顶杆有竖向剪刀撑的部位分别设置水平剪刀撑。

2.5支撑拉结设计

为保证高支模区域支撑架体的整体稳定性，在现场条件允许的情况下，将支撑架体与结构框架柱、框架梁或剪力墙门洞进行有效连接，增加架体的稳定性。在架体周圈外侧和中间有结构柱或梁的位置，按水平间距6～9m、竖向间距2～3m与建筑结构设置一个固结点。

3支撑体系构造要求

3.1扣件式钢管支撑

（1）扣件式钢管支撑立杆底部加设100mm×100mm钢垫板，下铺50mm厚通长木跳板。

（2）立杆接长严禁搭接，须采用对接扣件连接，相邻立杆的对接接头不得在同步内且对接接头竖向错开的距离≮500mm，各接头中心距主节点不宜>400mm。

（3）立杆顶端可调U托螺杆外径不应<36mm，螺杆插入钢管的长度不应<150mm，螺杆伸出钢管的长度不应>300mm，可调U托伸出顶层水平杆的悬臂长度不应>500mm。

（4）立杆纵向和横向应设置扫地杆，纵向扫地杆距立杆底部≯200mm。当立杆基础不在同一标高上时，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>1m。

（5）剪刀撑应用旋转扣件固定在与之相交的水平杆或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离>150mm。

3.2碗扣式钢管支撑

（1）碗扣支撑架的水平杆与立柱的扣接应牢靠，不应滑脱。

（2）插入立杆顶端可调托座伸出顶层水平杆的长度不应>650mm，螺杆插入钢管的长度不应<150mm。

（3）立杆接头应采用交错布置。

（4）立杆底部垫设50mm厚木垫板，木垫板至少两跨通长铺设。

4搭设作业注意事项

4.1扣件式钢管支撑

（1）严禁不同规格钢管及其相应扣件混用。

（2）底立杆应按立杆接长要求选择不同长度的钢管交错设置，至少应有两种适合不同长度的立杆。

（3）在设置第一排连墙件前，约每隔6跨设一道抛撑，以确保架体稳定。

（4）采取先搭设起始段从后向前延伸的方式，当两组作业时，可分别从相对角开始搭设。

（5）连墙件和剪刀撑应及时设置，之后不得超过2步。

（6）杆件端部伸出扣件之外的长度≮100mm。

4.2碗扣式钢管支撑

（1）垫板应准确地放置在定位线上，立杆的轴心线应与地面垂直。

（2）底立杆应采用不同的长度交错布置，扫地杆严禁拆除。

（3）支撑搭设应按立杆、横杆、连墙件的顺序逐层搭设，每次上升高度≯3m。

（4）支撑搭设应分段进行，第一阶段的撂底高度一般为6m，搭设后必须经检查验收后方可正式投入使用。

（5）连墙件等构造必须随架体上升及时在规定位置处设置，严禁任意拆除。

5模板支撑系统稳定性分析

以160mm厚板（扣件式钢管支撑）模板面板为例，验算满堂支撑架稳定性。钢管强度205.0N/mm2，钢管强度折减系数取1.00，回转半径，截面积，截面模量，模板支架搭设高度9.44m，立杆的纵距，立杆的横距，立杆的步距，模板自重标准值为0.30kN/m2，钢筋自重标准值为1.10kN/m3，混凝土自重标准值为24.00kN/m3，满堂支撑架自重标准值为0.1716kN/m，施工人员及施工设备荷载标准值为1.50kN/m2，振捣混凝土时产生的荷载标准值为2.00kN/m2。

5.1不考虑风荷载组合时立杆的稳定性分析

5.1.1顶部立杆

永久荷载0.30×0.9×0.9+（1.10+24.00）×0.16×0.9×0.9=3.496（kN）

施工人员、设备及振捣混凝土产生的荷载（1.5+2.0）×0.9×0.9=2.835（kN）

顶部立杆的计算长度l0=kμ1（h+2α）

式中：k为满堂支撑架计算长度附加系数；μ1为满堂支撑架立杆计算长度系数；h为立杆步距；α为立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度。依据规范JGJ130—2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中附表，查得k=1.185。

当α=0.2m时，μ1=1.719，l0=1.185×1.719×（1.2+2×0.2）=3.259（m）

当α=0.5m时，μ1=1.301，l0=1.185×1.301×（1.2+2×0.5）=3.392（m）

因此当α=0.3m时，线性内插值计算得出l0=3.303m长细比λ=l0/i=3.303×1000/16=206.44

根据长细比，依据规范JGJ130-2011中附表，查出轴心受压稳定系数φ=0.170。

顶部立杆的轴向力N=1.2×3.496+1.4×2.835=8.164（kN）

顶部立杆的应力σ=N/ A=（8.164×1000）/（0.170×397.44）=120.83<205.00（kN），满足要求。

5.1.2非顶部立杆

永久荷载0.30×0.9×0.9+（1.10+24.00）×0.16×0.9×0.9+0.1716×9.44=5.116（kN）

施工人员、设备及振捣混凝土产生的荷载（1.5+2.0）×0.9×0.9=2.835（kN）

顶部立杆的计算长度l0=kμ2h

式中：μ2为满堂支撑架立杆计算长度系数。

依据规范JGJ130—2011中附表，查得k=1.185，μ2=2.292，l0=1.185×2.292×1.2=3.259（m）

长细比λ=l0/i=3.259×1000/16=203.69

根据长细比，依据规范JGJ130—2011中附表，查得出轴心受压稳定系数 =0.174

非顶部立杆的轴向力N=1.2×5.116+1.4×2.835=10.108（kN）

非顶部立杆的应力σ=N/ A=（10.108×1000）/（0.170×397.44）=146.17<205.00（kN），滿足要求。

5.2考虑风荷载组合时立杆的稳定性分析

5.2.1顶部立杆

风荷载标准值wk=μzμsw0=0.62×1.2×0.300=0.223（kN/m2）

式中：μz为风压高度变化系数；μs为风荷载体型系数；w0为基本风压值。风荷载产生的弯矩Mw=0.9×1.4×wklαh2/10=0.9×1.4×0.223×0.9×1.22×105=36415（N·mm）

式中：lα为立杆纵距；h为立杆步距。

顶部立杆的轴向力N=1.2×3.496+0.9×1.4×（2.835+36415×10-6/0.9）=7.818（kN）

顶部立杆的应力σ=N/ A+Mw/W=（7.818×1000）/（0.170×397.44）+36415/4248=124.28<205.00（kN），满足要求。

5.2.2非顶部立杆

非顶部立杆的轴向力N=1.2×5.116+0.9×1.4×（2.835+36415×10-6/0.9）=9.762（kN）

非顶部立杆的应力

σ=N/ A+Mw/W=（9.762×1000）/（0.174×397.44）+36415/4248=149.73<205.00（kN），满足要求。

综上，对顶部立杆和非顶部立杆在考虑风荷载组合和不考虑风荷载组合情况下，其稳定性均能满足施工要求。

6小结

综上所述，高支模的施工属于大型高危工程，因此，我们必须要确保其构造的稳定性，并要采取合理的施工方案，做好相应方面的施工，以保障模板支架系统安全、稳定、可靠，从而为工程的施工建设带来帮助。

参考文献

[1]刘莉、王芳、王博、王聚超.混凝土浇筑顺序对高大模板支撑体系稳定性影响[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版）.2014（01）.

[2]陈阁琳、张艾、杜泽飞.扣件式钢管模板高支撑架的设计与施工[J].重庆建筑.2007（09）.