73《建筑施工模板安全技术规范》解读

第一节《建筑施工模板安全技术规范》解读扣件式钢管梁板模板支撑架计算及算例分析一、新规范出台的目的及背景二、材料的选择三、荷载及变形值的规定四、设计计算五、构造措施《建筑施工模板安全技术规范》解读新规范出台目的、背景•在重大建筑施工安全事故发生的引起原因中，施工安全管理方面的因素很多、带有普遍性，且常为主要原因，但是，造成事故的技术安全原因却相当明显和突出。这就提醒我们，建筑安全技术是建筑施工安全管理的基础和保障。•建筑安全技术工作的薄弱、滞后、不适应及不被认真重视的情况，成为重大事故发生的主要或重要原因。•此规范的出台，填补了模板安装工程没有规范指导的局面，为安全技术工作奠定了理论基础。新规范功能及特点(1)明确了荷载取值以及各种模板的基本设计指标；(2)明确了面板、主次龙骨的强度挠度计算方法和公式；(3)明确了模板计算依据；材料的选用为了保证模板结构的承载能力，新规范中钢材宜采用Q235钢和Q345钢，而原来的《组合钢模板技术规范》和《大模板技术规程》中只提到了Q235钢，对于≤16mm厚的钢材，其抗弯强度由215310。新规范中没有提到对拉螺栓的材料要求,《大模板技术规程》中要求对拉螺栓材质应不低于Q235的钢材。（注意下表与组合模板一致）材料的选用新模板技术规范中增加了采用铝合金型材作为建筑模板结构或构件，并给出了铝合金型材的机械性能表。板材中直接给出了竹、木胶合板、复合纤维模板的参数性能值，并对材料进行了细致的划分，具体可查看附录A提供的表。荷载及变形值的规定•荷载标准值•荷载设计值•荷载组合•变形值规定荷载标准值•永久荷载标准值应符合下列规定：•1、模板及其支架自重标准值（G1k）应根据模板设计图纸计算确定。肋形或无梁楼板模板自重标准值应按表4.1.1采用。模板构件的名称木模板定型组合钢模板平板的模板及小梁0.300.50楼板模板（其中包括梁模板）0.500.75楼板模板及其支架（楼层高度为4m以下）0.751.10注：除刚、木外，其它材质模板重量见本规范附录B中的附表B。4.1.1楼板模板自重标准值（kN/m2）荷载标准值•2、新浇混凝土自重标准值（G2k），对普通混凝土可采用24kN/m3，其它混凝土可根据实际重力密度或按本规范附录B表B确定。•3、钢筋自重标准值（G3k）应根据工程设计图确定。对一般梁板结构每立方米钢筋混凝土的钢筋自重标准值：楼板可取1.1kN；梁可取1.5kN.荷载标准值•4、当采用内部振捣器时，新浇筑的混凝土作用于模板的侧压力标准值，可按下列公式计算，并取其中的较小值：2121022.0vtrFcHFcγc——混凝土的重力密度，取24kN/m3；t0—新浇筑混凝土的初凝时间（h），可按实测确定。当缺乏试验资料时，可采用t0=200/(T+15)计算（T为混凝土的温度℃）；取2h；T——混凝土的入模温度，取20℃；V——混凝土的浇筑速度，取1.5m/h；H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取3.05m；β1——外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；β2——混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50-90mm时，取1.0；110-150mm时，取1.15。；荷载标准值(永久荷载)•新浇混凝土模板侧压力计算公式是以流体静压力原理为基础，并结合浇筑速度与侧压力的国内试验结果而建立的，考虑了不同密度混凝土的凝固时间、坍落度和掺缓凝剂的影响等因素。它适用于浇筑速度在6m/h以下的普通混凝土及轻骨料混凝土。荷载标准值(可变荷载)•可变荷载标准值应符合下列规定：•1、施工人员及设备荷载标准值（Q1k），当计算模板和直接支承模板的小梁时，均布活荷载可取2.5kN/m2，再用集中荷载2.5kN进行验算，比较两者所得的弯矩值取其大值；当计算直接支承小梁的主梁时，均布荷载标准值可取1.5KN/m2；当计算支架立柱及其他支承结构构件时，均布荷载标准值可取1.0KN/m2。•注：1、对大型浇筑设备，如上料平台、混凝土输送泵等按实际情况计算；采用布料机上料进行浇筑混凝土时，活荷载标准值取4kN/m2.•2、混凝土堆积高度超过100mm以上者按实际高度计算。•3、模板单块宽度小于150mm时，集中荷载可分布于相邻的2块板面上。荷载标准值(可变荷载)•2、振捣混凝土时产生的荷载标准值（Q2k），对水平模板可采用2kN/m2，对垂直模板可采用4kN/m2，且作用范围在新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度之内。•3、倾倒混凝土时，对垂直面模板产生的水平荷载标准值（Q3k），可按表4.1.2采用。•表4.1.2倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值（kN/m2）注：作用范围在有效压头高度以内。向模板内供料方法水平荷载溜槽、串筒或导管2容量小于0.2m3的运输器具2容量为0.2-0.8m3的运输器具4容量大于0.8m3的运输器具6原《大模板技术规程》中没有荷载标准值(可变荷载)•活荷载标准值系根据以往模板工程的实践和经验，总结确定了共三项活荷载。一是施工人员及设备荷载，并仅为竖向作用到面板上，从上到下分别递减传于支架立柱，此外对面板及小楞还应以集中荷载2.5kN作用于跨中，取两者中最大的一个内力弯矩值作为设计依据才能保证安全。其次是振捣混凝土时产生对水平面和垂直面的均布活荷载，其值考虑作用于垂直面的要大于水平面的均布荷载，主要是从保证模板结构安全的角度来考虑的。第三是往模板内倾倒混凝土时，对竖直模板侧面产生的水平活荷载，并以倾倒工具容积的大小来决定其值，其作用范围在有效压头高度以内来考虑。荷载标准值•风荷载标准值应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）中的规定计算，其中基本风压值应按该规范D.4中n=10年的规定采用，并取风振系数βz=1。•基本风压值系按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）的规定采用的。由于模板使用时间短暂，故采用重现期n=10年的基本风压值已属安全。•原扣件范中风荷载规定：W。取50年基本风压值oSZkWUUW7.0荷载标准值0wwzszk荷载设计值•1、计算模板及支架结构或构件的强度、稳定性和连接强度时，应采用荷载设计值（荷载标准值乘以荷载分项系数）；•2、计算正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值。•3、荷载分项系数应按表4.2.3采用。荷载设计值•表4.2.3荷载分项系数荷载类别分项系数γi模板及支架自重标准值（G1k）永久荷载的分项系数：1、当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2；对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；2、当其效应对结构有利时：一般情况应取1；对结构的倾覆、滑移验算，应取0.9.新浇混凝土自重标准值（G2k）钢筋自重标准值（G3k）新浇混凝土对模板的侧压力标准值（G4k）施工人员及施工设备荷载标准值（Q1k）可变荷载的分项系数：一般情况下取1.4；对标准值大于4kN/m2的活荷载应取1.3。振捣混凝土时产生的荷载标准值（Q2k）倾倒混凝土时产生的荷载标准值（Q3k）风荷载（Wk）1.4荷载设计值•4、钢面板及支架作用荷载设计值可乘以系数0.95进行折减。当采用冷弯薄壁型钢时，其荷载设计值不应折减。•对钢的面板及其支架的设计规定了应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定，该规范中对临时性的结构强度设计值没有做出提高的规定，而我国《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-92第2.2.2条明确做出了提高17.6%的规定，且在使用中也未发现有什么问题，因此，我们也将荷载设计值乘以0.95折减系数和0.9的结构重要性系数予以折减，这就等于把钢的强度设计值提高了16%。但当采用冷弯薄壁型钢时，为确保模板结构的安全却不予提高。荷载组合•按极限状态设计时，其荷载组合应符合下列规定：1、对于承载能力极限状态，应该按照荷载效应基本组合，采用下式进行模板设计：RSr0其中γ0——结构重要性系数，取0.9；S——荷载效应组合设计值；R——结构构件抗力设计值，应按各有关建筑结构设计规范的规定确定。荷载组合•对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合中取最不利值确定：•1)由可变荷载效应控制的组合：KQniikGQGS111iKniQiniikGQGS119.0式中：γG——永久荷载分项系数，应按本规范表4.2.3采用；γQi——第i个可变荷载的分项系数，其中γQ1为可变荷载Q1的分项系数，应按规范4.2.3采用；GiK——按各永久荷载标准值GK计算的荷载效应值；QiK——按可变荷载标准值计算的荷载效应值，其中为诸可变荷载效应中起控制作用者；n——参与组合的可变荷载数。2)由永久荷载效应控制的组合：nikciQiikGQGS1式中：ψci——可变荷载Qi的组合值系数，当按本规范中的规定的各可变荷载采用时，其组合值系数为0.7。注：1、基本组合中的设计值近适用于荷载与荷载效应为线性的情况；2、当对Q1K无明显判断时，轮次以各可变荷载效应为Q1K，选其中最不利的荷载效应组合。3、当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。荷载组合•参与计算模板及其支架荷载效应组合的各项荷载的标准值组合符合表4.3.2的规定。•表4.3.2模板及其支架荷载效应组合的各项荷载标准值组合项目参与组合的荷载类别计算承载能力验算挠度1平板和薄壳的模板和支架G1k+G2k+G3k+Q1kG1k+G2k+G3k2梁和拱模板的底板及支架G1k+G2k+G3k+Q2kG1k+G2k+G3k3梁、拱、柱（边长不大于300mm）、墙（厚度不大于100mm）的侧面模板G4k+Q2kG4k4大体积结构、柱（边长大于300mm）、墙（厚度大于100mm）的侧面模板G4k+Q3kG4k注：验算挠度应采用荷载标准值；计算承载能力应采用荷载设计值。说明：本条参与模板及其支架荷载效应组合的各项荷载规定是按《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—92的规定采用的。荷载组合•2、对于正常使用极限状态应采用标准组合，并按下列设计表达式进行设计：•S≤C•式中C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，应符合本规范有关变形值的规定。•对于标准组合，荷载效应组合设计值S应按下式采用：niikGs1变形值规定•当验算模板及其支架的刚度时，其最大变形值不得超过下列允许值：•1、对结构表面外露的模板，为模板构件计算跨度的1/400；•2、对结构表面隐蔽的模板，为模板构件计算跨度的1/250；•3、支架的压缩变形或弹性挠度，为相应的结构计算跨度的1/1000。•说明：此变形值是按照国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—92的规定采用的。《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》关于立杆计算长度的规定：l0=(h+2a)此模型的要求：…………………普通支架平面图由此图引申的理论：……………………………………………………………………………………………………………………….模板支架的相关要求•1、参与模板支架荷载效应组合的各项荷载及其荷载标准值应符合凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）的有关规定：模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠的承受浇筑混凝土的重量、侧压力及施工荷载。2、模板支架立杆的构造应符合系列规定：2.1、每根立杆底部应设置底座或垫板；脚手架必须设置纵横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆亦应采用扣件固定在纵向扫地杆下方的立杆上。当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差应不大于1m。靠边破上方的立杆轴线到边破的距离不应小于500mm；脚手架底层步距不应大于2m；立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接；2.2、支架立