扣件式钢管脚手架在高支模施工技术中的应用研究

【摘要】扣件式钢管脚手架因其施工的通用性强、搭设高度大、装卸方便、坚固耐用等特点对建筑行业的发展起到了一定的推动作用。本文主要研究扣件式钢管脚手架在高支模施工技术中的主要应用，来清晰地了解这一技术施工的难度所在。

【关键词】扣件式钢管脚手架，高支模施工，应用研究

中图分类号： TU731.2文献标识码：A 文章编号：

一、前言

我们周围建筑中，超高、大跨度混凝土结构设计的应用已经司空见惯，但是要想支撑起这么重的构件就需要一定的技术保证措施和充分理论计算依据。近年来，扣件式钢管脚手架的使用已成为房屋建设的主流产品，并且在高大支模施工技术中得到了广泛的应用，下面就来对扣件式钢管脚手架在高支模施工技术中的应用进行探讨。

扣件式钢管脚手架与高支模

扣件式钢管脚手架

国内常用的扣件式钢管脚手架是铸铁制作，其机械性能应符合《钢管脚手架扣件式钢管脚手架》（GB15831-2006）材质不低于KT330-08。而目前市场上扣件式钢管脚手架品种鱼龙混杂、质量参差不齐，其机械性能难以满足要求不按照国家标准生产。另外，一些单位疏于管理，扣件式钢管脚手架螺丝锈蚀、滑丝仍然使用，致使拧紧力矩达不到规定要求。为此，扣件式钢管脚手架必须具有足够的强度，耐久性，和一定的弹性。

2．高大支模

住建部的建质[2009]87号文《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》规定内容：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。高支模形式的选择：目前常用的支撑形式有扣件式钢管脚手架和门式脚手架两种，扣件式钢管脚手架的特点是平面布置灵活、架设效率高、可加工性强、易形成纵横通道等；而门式脚手架的特点是构件的标准化程度高，体系自重较轻、搭设规范，但平面布置有局限性。

扣件式钢管脚手架在高支模施工技术中的应用

工程概况

义乌市行政服务中心大楼工程总建筑面积64587.6平米，地下二层，地上六层，其地下建筑面积28153平米，地上建筑面积36434．6平米。本工程超高部分主要分布在四层部分的产权交易中心、开标室、评标室、钢瓶间、办公室、空调机房。

四层结构1/L轴～1/P轴交7～12轴产权交易大厅，A轴～1/C轴交7～12轴开标室，5轴～7轴、12轴～14轴交1/M～1/P轴评标室、钢瓶间，5轴～7轴、12轴～14轴交A轴～1/B轴的空调机房、办公室均为三层架空，即：-1.600m～15.6m，最大搭设高度为17.2m。最大梁截面尺寸为500×1500㎜且为后张有粘结预应力梁，最大跨度为21米，最小梁截面尺寸为250×400㎜，板厚为110㎜和120㎜。

2、总体部署

本工程四层结构根据后浇带和设置的伸缩缝可分为六个施工段，且超高部分正好分布在后浇带范围内。超高支模体系层高大部分为15.60m，局部搭设高度为16.50m、16.70m、17.2 m。施工中，为减少超高部分柱侧向压力，保证安全顺利的施工，超高部分框架柱随楼层结构进行一体性浇筑。下面仅以开标室为例加以说明，其它超高部位支模体系同下例：

开标室部分即：A轴～1/C轴交7～12轴四层结构层浇筑时，因考虑承重架的整体稳定，一～三层框架柱应随层进行浇捣。超高部位架体搭设时，其立杆、水平牵杆应与四层模板承重架、已浇捣柱进行可靠连接。剖面示意见下图：

3、承重搭设方案

本工程超高支模架采用扣件式钢管承重架，木模板体系。梁柱板模板为木制九夹板，木搁栅及对拉螺杆固定。梁板采用48×3.5钢管搭设承重架，采用扣件对接式，木搁栅绑扎在顶端横杆上，模板支承于木搁栅上。钢管、扣件在使用前必须进行抽样检测，不合格的一律不得使用。柱模板采用10#槽钢作柱箍、内衫钢管的形式。因产权交易大厅和开标室超高部分面积及搭设高度最大、我们以其为例。

3．11/L轴～1/P轴、A轴～1/C轴分别交7～12轴板承重架搭设

本工程开标室、产权交易大厅设置在四层结构，起止标高为(-1.60～15.55)，四层以下均为漏空，考虑此部分承重架整体稳定，承重架应与周边剪力墙连接成一体（在剪力墙两端及跨中位置按两步三跨设置埋件与钢管进行连接），楼板承重架立杆计算间距取0.9m×0.9m，具体搭设尺寸应根据现场情况以不超过0.9m×0.9m进行布置。

主梁尺寸分布为500×1500㎜、300×1200㎜、350×1100、300×1000㎜，次梁分布为250×500㎜、250×700㎜，板厚为120㎜。层高为15.65、16.5、16.7、17.2，我们取最大搭设高度为17.2m进行计算。楼板承重架搭设尺寸为：立杆的纵距 b=0.8米，立杆的横距 l=0.8米，立杆的步距 h=1.50米，板底铺设60×80方木，铺设间距为0.300m，采用的钢管类型为48×3.5，出于安全考虑，计算时钢管壁厚取3.2㎜。同时，为满足钢管扣件的抗滑移要求，板底钢管需采用两个扣件，且模板承重架其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。（以开标室为例，见右图）

3．21/L轴～1/P轴、A轴～1/C轴分别交7～12轴梁承重架搭设

在1/L轴～1/P轴、A轴～1/C轴分别交7～12轴范围内主要分布主梁截面尺寸为500×1500㎜、300×1200㎜、350×1100、300×1000㎜，板厚120，层高为15.65、16.5、16.7、17.2，最大层高17.2m，钢管采用48×3.5，方木采用60×80，出于安全考虑，计算时钢管壁厚取3.2㎜。我们取500×1500㎜做为计算对象，脚手架搭设高度取17.2m。其搭设尺寸为：梁两侧立杆的间距 b=0.8米，梁跨度方向立杆的间距 l=0.4米，立杆的步距 h=1.50米，为满足小横杆抗弯，梁底横杆0.20米一道，横杆上60×80方木间距0.15米，共放四道。对于梁高大于0.6m小等于1.2m的，梁中设置一道M12的对拉螺栓，对于梁高为1.5m的，梁中设置两道对拉螺杆，梁两侧立杆需采用两个扣件。同时，为保证架体稳定性，梁底立杆沿跨度方向每隔四排立杆设置一道剪刀撑。

次梁主要分布为250×700㎜、250×500㎜，其搭设尺寸同其范围内楼板模板搭设布置，梁底钢管需采用两个扣件。

4、地基承载力计算

本工程超高部分承重架立杆基础为地下室顶板，为此，需要我们对其承载力进行验算。

1）对于局部承重架所在板面标高为-0.05的室内板部位，根据设计回复的有关承载力限载为5.0KN/㎡，因此，四层结构施工时，地下一层、地下二层相应位置模板不得拆除，以使荷载传至底板。

2）承重架所在部位大部分坐落在地下室顶板厚度为160mm、14＠150双层双向布置部位，根据设计文件给出的使用荷载标准值为: 20.0KN/㎡。

鉴于本工程产权交易中心、开标室四层结构层部分梁截面尺寸、楼板厚度，跨度和高度基本雷同，为此，验算中仅以轴～轴/轴～轴开标室为例进行计算。

各项参数(根据浙江省工程建设标准建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程有关规定取值)

1.模板支架参数

横向间距或排距(m):0.80；纵距(m):0.80；步距(m):1.50；

立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.10；模板支架最大搭设高度(m):17.20；

采用的钢管(mm):Φ48×3.2 ；板底支撑连接方式:方木支撑；

立杆承重连接方式:双扣件，考虑扣件的保养情况，扣件抗滑承载力系数:0.80；

2.荷载参数

1)、模板与木板自重(kN/m2): 0.350，模板展开面积S=443.41㎡，模板总重量 N1=15.52 t；

2)、混凝土与钢筋自重(kN/m3): 24.000，轴～轴/轴～轴混凝土方量V=69.24 m3，混凝土总重量 N2= 166.18t；

3)、￠48×3.2 钢管(N/M)0.035 kN/m轴～轴/轴～轴 承重架搭设用量为20476m，总重量 N3=72.69t ；

4)、扣件根据施工经验每吨钢管250只扣件取值，查五金手册得出:每只扣件按 2.2kg计取，总重量N4=72.69t×250×2.2=39.98t;

5)、14#工字钢理论重量 16.89㎏/m, 总长度420m，总重量N5=7.094t；

6)、施工人员及设备荷载标准值，按N6=1. 0kN/m2取值；

7）、振捣混凝土时产生的荷载标准值，对水平模板按N7=2. 0kN/m2取值；

8）、轴～轴/轴～轴面积A =210㎡；

根据地基承载力计算公式：

P=N1+ N2+ + N3+……/A≤fa

即：P=(15.52＋166.18＋72.69＋39.98＋7.094＋0.1＋0.2)/210㎡

=301.764t/210㎡

=1.436t/㎡=14.36KN/㎡≤fa(20.0KN/㎡)

四层结构层产权交易中心、开标室部分施工中，地下室顶板已浇筑近一个月之久，基本达到设计强度，但出于安全考虑，要求地下一层相应位置模板不得拆除，且超高支架部位立杆垫板采用14#工字钢并用￠14钢筋焊接成整体，因此地基承载力满足要求。

对于超高支架立杆基础板厚为160㎜承载力为5KN/㎡的部位，要求地下室两层模板支架不得拆除，以满足立杆地基承载力要求。

5. 钢管扣件式支撑排架的搭设

5．1支撑排架搭设流程

立杆定位放线铺设底座(垫板)放置立杆放置扫地杆第一步纵向水平杆第一步横向水平杆如此重复往上设置剪刀撑放置顶插、方木和模板检查、验收。

5．1.1承重架构造要求

1）每根立杆底部应设置底座，并必须按有关规定设置纵、横扫地杆。

2）支架立杆应竖直设置，2m高度的垂直允许偏差为15mm。当梁模板支架立杆采用单根立杆时，立杆应设在梁模板中心线处，其偏心距不应大于 25mm。

3）采用6米钢管、5米钢管、4米钢管进行对接，立杆接长时，同步内隔一根立杆的两个相邻接头在高度方向错开的距离不宜小于500㎜，各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。

承重架除应设置扫地杆外，还应在每隔1.5米处设置一道纵横水平牵杠，牵杆接头要相互错开。

4）模板支架两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑；模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置。每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6m。

5）立杆的纵距最大不超过0.9米，横向间距最大不超过0.9米，沿梁底纵向水平钢管不得在两立杆中间对接，以防浇筑砼，造成梁下沉。

6）螺栓拧紧力矩应不小于40N/m，且不应大于65N/m。

7）模板承重架与已浇捣柱做可靠连接，且应做好柱子的成品保护工作，钢管抱柱垫设方木。

5．1.2梁板模板

根据本区块特点，考虑承重架整体稳定，本区块柱混凝土先行随层浇捣，承重架与浇捣完成的柱连接，因此模板的施工顺序应为：柱模板加固柱混凝土浇捣铺放梁底梁侧板梁柱节点平台板承重架加固与柱连接。这样不但可以保证梁柱的轴线位置准确，还可以保证梁柱节点的拼装质量，绝不可先铺梁板模板，再封柱模，最后拼装梁柱节点，梁板模板施工主要注意以下几个方面：

a、严格控制梁板标高、截面尺寸、轴线尺寸以及梁墙板的垂直度。

b、不得将铜板锯直接放在操作面，以免锯末泛滥。

c、绑扎钢筋前，应将模板上的锯沫、垃圾清扫干净，再涂刷脱模油。

d、模板拼缝要作到密缝，螺杆孔洞采用塑料扣钉封。

e、当梁板跨度大于4米时，应按1/1000～3/1000起拱。

f、本工程梁高超过500，应采用单面封模，待钢筋绑扎完毕后，再封闭另一侧模板。

g、浇筑砼前，应对承重架及模板加固做仔细检查，发现不对地方应及时整改加固，浇筑砼时，应有专人负责看模。

5．2支撑排架搭设的构造要求

(1)支撑排架的立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、扣件、立杆底部垫板和立杆顶托等均必须符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》要求；

(2)钢管:采用48×3.5脚手管,弯曲变形、锈蚀钢管不得使用；

(3)扣件:可锻铸件制作,材质符合《钢管脚手架扣件》(GB15831)的规定,分直角扣件、旋转扣件、对接扣件；

(4)方木:10cm×10cm×300cm;14cm×14cm×400cm,有腐烂或变形弯曲的,不得使用。

四、模板支架施工

1.施工准备：进行技术交底；对构配件进行验收；清除搭设场地杂物，平整搭设场地， 并使排水畅通。

2.支架基础必须满足支模施工和计算要求，验收合格后按施工方案的要求放线定位。由 于支撑搭设在斜道上，坡度为14.6％，因此，搭设立杆前，要先根据支模平面图放出每根立杆的位置，然后在斜道上凿平不小于150×150平面，以确保放置底座面水平，保证立杆垂直 。

3.按施工方案和上述构造要求搭设模板支架，并应满足《混凝土结构工程施工质量验收 规范》（GB50204—2002）的有关规定。

4.支架的拆除

（1）支模的拆除必须经验算复核并符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB502 04—2002）及其它有关规定，严格控制拆模时间，拆模前必须有拆模申请及经审批。

（2）拆除时应遵循先上后下，先搭后拆，后搭先拆，一步一清的原则，部件拆除的顺 序与安装顺序相反，严禁上下同时作业，拆除时应采用可靠的安全措施。

（3）卸料时应由作业人员将各配件逐次传递到地面，严禁抛掷。

（4）运至地面的构配件应及时检查、整修与保养，清除杆件及螺纹上的沾污物，变形 严重的，送回仓库修整。配件经检查、修整后，按品种、规格分类存放，妥善保管。

五、设计与施工体会

1.按照规范要求，对木模板系统的计算是采用概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行的。因此，在高支模设计中，各种参数的取值是否合理，将影响计算数据的准确性和支撑系统的安全性。

2.本模板支架的基础虽为台阶式，但支承在已浇筑完成的混凝土的顶板上，支架基础很容易满足支模施工和使用要求，因此，通过对地基承载力的设计计算并经设计院确认满足要求。

当高、重、大跨度梁板模板支架支承在下层结构楼面上时，则要考虑下层楼面的结构承载力，必要时要进行加固处理。 当模板支架支承在泥土地面上时，应在平整、夯实后加设满足承载力要求的垫块支承立杆, 并采取排水措施。

3.经计算分析，钢管的承载力较大（可用步距调整），其平面间距主要受木枋的强度和刚度影响。当木枋的强度和刚度满足不了要求时，可考虑使用双木枋（即两条木枋叠起来使用）。由于木枋长度一般都是长2m，因此设计时垂直梁轴线方向的间距可以先定下来，一般为2m的1/2、1/4或比之略小，而沿梁轴线方向的间距则要通过试算来决定。

4.由于施工中产生的振动荷载较大，竖向支撑由扣件式钢管脚手架组成，而安装的误差很难保证杆件在竖直的一条线上，因此扣件式钢管脚手架要排列整齐和顺直，并要及时安设好纵横向水平拉杆、剪刀撑等。上下层立杆采用的对接扣件应按规范要求交错布置。

5.由于支架的搭设是由架子工作业的，而支架上的模板系统则由木工来完成，因此，在设计与施工过程中，要综合考虑各班组的情况，协调好各班组的工作，才能设计出既确保安全、方便施工，又节约钢管用量的支模系统。

六、结束语

扣件式钢管脚手架在高支模施工中一定要按照有关规范要求，把扣件式钢管脚手架在其中的作用发挥出来。义乌市行政服务中心通过对承重架体系的设计、架体搭设、模板选型、钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护有关等内容的控制和施工方案的认真实施，其施工质量得到了根本保障并收到了良好的社会和经济效益。

参考文献：

[1]刘金砺桩基础设计与计算北京：中国建筑工业出版社 2008

[2]施炳华 探讨扣件式钢管脚手架的稳定计算问题施工技术2004

[3]赵滇生田兴长章雪峰等扣件式钢管模板高支撑架整体稳定分析 浙江工业大学学报 2007