高支模施工专项讲座第二讲

高支模施工专项讲座赵志刚第二讲：模板支架的基本受力形式及受力分析赵志刚本讲内容：•一、模板支架的基本受力形式•二、模板支架受力分析一、模板支架的基本受力形式（1）、轴心受压与偏心受压示意图（2）、扣件钢管支模架整架受力试验180090018001000410007126@33310001000112123110008140015100010007111000441000591--110001012110001012810001290041800900用钢管扣件搭设梁模板支架的加载试验，底模下水平钢管与立杆扣接，立杆偏心受压。扣件钢管模板支架试验用传感器在钢管底下测力。（3）、扣件钢管支模架整架试验结论：•1）、对模板支架而言，其承载力往往由扣件的抗滑承载力控制，而非由稳定承载力控制。设计模板支架时，应先验算扣件的抗滑承载力是否满足要求，其次复核稳定性是否满足要求。•2）、在扭力矩为时，旧扣件的单扣件横杆在10.2~11kN时发生扣件滑移；双扣件横杆在17.5~19.3kN时发生扣件滑移。所以，单扣件抗滑设计承载力取8kN，双扣件抗滑设计承载力取12kN，是可行的。3）、从试验结果知，设扫地杆与剪刀撑后，支架仍为扣件滑移破坏，其承载力提高不多，但值得注意的是，增设扫地杆和剪刀撑后，支架立杆的有效压力明显降低了，说明支架的整体性得到提高，支架各部分参与工作的程度加深了。本试验因条件限制未进行极限承载力试验，但根据外脚手架试验临界荷载试验，设扫地杆与剪刀撑后脚手架极限承载力提高较大，因此，钢管排架支撑设置必要的扫地杆及剪刀撑有利于提高支架的整体稳定性，防止在混凝土输送管的抖动下支架的整体失稳，增加安全储备。4）、双扣件支模中间增设一道顶撑（立杆）时，扣件的滑移破坏首先发生在中间顶撑扣件处，说明立杆受力不均匀。说明目前施工单位习惯做法（梁下木楞顺梁轴线放置）使多排立杆受力不均匀，这也是很多支架倒塌事故的原因之一。本次试验中，中间立杆的压力值明显比另两排立杆大，其值约为20％（即1.2倍）。当梁下立杆多于2排时应采取措施保证荷载均匀传递至立杆，设置多排立杆时应特别注意。梁下设置的立杆应相互拉结，形成整体，防止梁下立杆失稳引起整架坍塌。双扣件支模时中间增设一道顶撑，扣件的滑移破坏首先发生在中间顶撑扣件处5)、单扣件下设扫地杆及剪刀撑与仅设扫地杆，承载力相同（在扣件发生滑移破坏时，两种工况下支架承受的荷载比）。但增设了剪刀撑后，在相同的支架荷载下，立杆压力降低了约2.6%。6)、双扣件下设扫地杆、剪刀撑及中间增设顶撑拉结与未拉结梁下立杆荷载值对比（图6）双扣件下设扫地杆、剪刀撑及中间增设顶撑且拉结比顶撑未拉结情况承载力提高为7.4%（在扣件发生滑移破坏时，两种工况下支架承受的荷载比）。但梁下立杆压力仅增大约4.8％。二、模板支架受力分析（1）、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》对模板支架计算规定：1)、模板支架立杆轴向力设计值不组合风荷载时：N=1.2∑NGk+1.4∑NQk组合风荷载时：N=1.2∑NGk+0.85×1.4∑NQk式中∑NGk——模板支架自重、新浇砼自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和；∑NQk——施工人员及施工设备荷载标准值、振捣砼时产生的荷载标准值产生的轴向力总和。2)、模板支架立杆的计算长度l0l0=h+2a式中h——支架立杆的步距；a——模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度。a值3)、对模板支架立杆的计算长度l0=h+2a的理解为保证扣件式钢管模板支架的稳定性，规范中支架立杆的计算长度是借鉴英国标准《脚手架实施规范》（BS5975-82)的规定，即将立杆上部伸出段按悬臂考虑，这有利于限制施工现场任意增大伸出长度。若步高为1.8m，伸出长度为0.3m，则计算长度为l0=h+2a＝1.8+0.6=2.4m，其计算长度系数µ＝2.4/1.8=1.333，比目前通常取µ＝1的值提高33.3%，对保证支架稳定有利。（2）、扣件抗滑承载力的计算复核：1)、施工单位应对进场的承重杆件、（2）、扣件抗滑承载力的计算复核：（2）、扣件抗滑承载力的计算复核：扣件钢管支架的双扣件抗滑试验用钢管扣件搭设模板支架，水平杆将荷载通过扣件传给立杆。步高在1.8m以内时，其承载力主要由扣件的抗滑力决定。双扣件抗滑试验表明：扣件滑动：2t扣件抗滑设计：1.2t（3）、扣件钢管支模计算实例：预应力大梁1000*2650mm，27m跨。钢管排架间距600*600mm1）荷载计算恒载砼1×2.65×2.4=6.36t/m钢筋1×2.65×0.25=0.66t/m模板（1+2.51+2.51)×0.03=0.18t/m∑7.2t/m活载（1+1+1）×0.25=0.75t/m支撑设计荷载7.2×1.2+0.75×1.4=9.69t/m2）按双扣件抗滑设计梁下按每排5根钢管，横向间距@600，沿梁纵向钢管排架间距亦@600。梁下每延米钢管排架的承载力（按抗滑复核）5×1.75/0.6=14.58t/m＞9.69t/m(可）3)按规范给出的公式复核每根排架立杆的承载力N=205×0.412×489=41301N=4.1t其中l0=h+2a=1600+2×200=2000=l0/I=2000/15.8=127注：规范对模板支架给出的公式为将立杆顶步的步高作为计算长度的基准，当用可调托插入立杆顶时的受力状况与计算条件吻合，将立杆伸出段a按悬臂考虑，故l0=h+2a（4）、对扣件钢管高大支模架承载力计算的总结：1）位于支架底部或顶部插入可调托的立杆可以按轴心受压杆稳定性计算，立杆伸出扫地杆下的长度和可调托伸出顶部水平杆的长度即为悬臂长度。在试验量尚不足的情况下，可以按l0=h+2a计算。可调托托板离顶层水平杆的长度应限定在500mm以内。2）当采用依靠支架顶部水平杆与立杆的扣接传力模式时，在支架步高小于1.8m的条件下，模板支架已转化为由扣件抗滑力决定其承载力，因此，必须按扣件承载力规划支架尺寸和验算抗滑力。a值3)、高大支模架的支撑对象多为大截面梁，一般支架的步高为1.5～1.8m，常规的立杆纵距小于0.8m，横距小于0.6m。若钢管的截面为Ф48×3.0mm，架体高10m，步高1600mm，若根据浙江的规程试算，得出以下有意思的具有实用意义的两点结论：①大尺寸混凝土构件支模排架的立杆顶部采用水平钢管扣接立杆传力时，其承载力是由扣件抗滑力决定的；②大尺寸混凝土构件支模排架的立杆顶部采用插入可调托传力时，一般将可调托提供给工人使用时，他们往往会充分利用可调托的最大调节范围，因此，此种工况其承载力是由顶层步高及可调托伸出水平杆的长度决定的。因此，适当调小“一顶一底”的步高和限定可调托伸出长度是特别重要的。每课一问：第一题：模板支架的基本受力形式有哪些？