超高支模架设计与工程应用

摘要：以烟草公司物流配送中心工程联合工房高支撑模板施工为例，介绍了该工程具有跨度大、超高、自重及施工荷载大的特点，对施工提出更高的要求，为此，通过对该支模架进行专门的设计计算及专家论证，并采取了技术性措施，最终达到了施工要求，保证了施工顺利完成。

关键词：超高支模架 设计 施工

中图分类号：U445.463文献标识码： A 文章编号：

1 工程概况

本工程主要由联合工房、物流运输工具库、辅助生产用房等组成，总建筑面积约38291㎡。其中联合工房地下室一层，地上一层，框架结构，建筑高度24m，建筑面积28106㎡。本工程的联合工房北侧高架库区在轴线位置N～S/1～21轴楼层为超高超重梁板模板支撑体系，此超高超重区域宽度方向尺寸为31m，长度方向尺寸约为144m，超高超重面积为4464㎡。承重架搭设高度为22.56m～23.66m，屋面有坡度，超重梁断面尺寸为400×1500mm、500×1150mm，集中线荷载分别为22.26kN/m、21.80kN/m。

2 模板支撑体系设计及验算

为了确保模板系统有足够强度、刚度和稳定性，本工程超高结构的模板支架采用Ф48×3.5mm扣件式钢管满堂架脚手架，梁底模板采用18mm九夹板，立杆支撑在200厚砼垫层上。

2.1 高支模支撑系统设计

对其中的截面为400mm×1500mm梁的高支架进行计算。

2.2 模板验算

模板计算简图

W=bh2/6=1000×152/6=37500mm3，

I=bh3/12=1000×153/12=281250mm4

q=γGΣqGk+1.4ΣqQk=56.512kN/m

强度验算Mmax=0.1ql2=0.1kN·m

σmax=Mmax/W=2.666N/mm2≤fm=15N/mm2

抗剪强度验算Qmax=0.6ql=4.51kN

τmax=3Qmax/(2bh)=0.451N/mm2≤fv=1.4N/mm2

允许挠度验算νmax=0.677ql4/(100EI)=0.071mm≤[ν]=min[l/150，10]=0.887mm

支座反力计算

R1=R4=0.4ql=3.006kN R2=R3=1.1ql=8.268kN

2.3 次楞验算

次楞自重荷载：q1＝γGQ=0.014kN/m

梁左侧楼板传递给次楞荷载：q2=γGΣNGk+1.4ΣNQk=1.172kN/m

梁右侧楼板传递给次楞荷载：q3=γGΣNGk+1.4ΣNQk=1.172kN/m

梁左侧模板传递给次楞的荷载：q4=γGΣNGk=0.945kN/m

梁右侧模板传递给次楞的荷载：q5=γGΣNGk=0.945kN/m

q=max[3.006/1.0+0.014+1.172+0.945，8.268/1.0+0.014，3.006/1.0+0.014+1.172+0.945]=8.281kN/m

次楞支撑钢管计算简图

强度验算Mmax=0.1ql2=0.133kN·m

σmax=Mmax/W=3.245N/mm2≤fm=13N/mm2

抗剪验算Qmax=0.6ql=1.988kN

τmax=3Qmax/(2bh0)= =0.852N/mm2≤fv=1.3N/mm2

挠度验算νmax=0.677ql4/(100EI)=0.112mm≤[ν]=min[l/150，10]= 2.667mm

梁底次楞依次最大支座反力为：

R1= R4=1.1×(3.006+0.014+1.172+0.945)×0.4=2.26kN

R2= R3=1.1×(8.268+0.014)×0.4=3.644kN

2.4 主楞(横向水平钢管)验算

主楞支撑钢管计算简图

主楞弯矩图(kN·m)

主楞剪力图(kN)

主楞变形图(mm)

经过连续梁的计算得到：最大弯矩Mmax=0.129kN·m，σmax=Mmax/W=27.231N/mm2≤fm=205N/mm2最大抗剪τmax=2Qmax/A=16.216N/mm2≤fv=125N/mm2最大变形νmax=0.034mm≤[ν]=min[l/150，10]= 2.667mm， 满足要求

支座最大反力R2=R3=5.675kN

2.5 扣件抗滑验算

最大支座反力Rmax=5.675kN

1.05×Rmax=5.959kN≤0.8×12.0=9.6kN

在扭矩达到40～65N·m的情况下，双扣件能满足要求

2.6 模板支架整体高宽比验算

H/Lb=25/40=0.625＜5符合要求！

2.7 立杆验算

2.7.1 长细比验算

h/la=1800/400=4.5，h/lb=1800/1000=1.8，查附录D，得k=1.163，μ=1.329

l0=max[kμh，h+2a]=2782mm

λ=l0/i=2782/15.9=175≤[λ]=210

长细比符合要求

查《规程》附录C得 φ=0.232

2.7.2 风荷载验算

1) 模板支架风荷载标准值计算

la=0.4m，h=1.8m，查《规程》表4.2.7得

φw=0.166

因风荷载沿模板支架横向作用，所以b=la=0.4m，b/h=0.4/1.8=0.222

通过插入法求η，得η=0.95

μzω0d2=1.42×0.5×0.0482=0.002，h/d=1.8/0.048=37.5

通过插入法求μs1，得μs1=1.2

因此μstw=φwμs1(1-ηn)/( 1-η)=3.677

μs=φwμstw=0.166×3.677=0.61

ωk=0.7μzμsω0=0.303kN/m2

2) 整体侧向力标准值计算

ωk=0.7μzμsω0=0.497kN/m2

2.8 稳定性验算

KH=1/[1+0.005×(25-4)]=0.905

1) 不组合风荷载时立杆从左到右受力为(Nut＝γG∑NGk+1.4∑NQk)：

R1= R4=0.252+[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.1)×0.4+1.4×(1+2)×0.4]×(0.8/2+(0.5-0.4/2)/2)+1.35×0.15×25=7.034kN

R2= R3=5.675+1.35×0.15×(25-1.5)=10.434kN

Nut=max[R1,R2,R3,R4]=10.434kN

1.05Nut/(φAKH)=115.957N/mm2≤[f]=205N/mm2符合要求

2) 组合风荷载时立杆从左到右受力为(Nut＝γG∑NGk+0.85×1.4∑NQk)：

R1=6.887kN, R2=10.344kN, R3=10.344kN, R4=6.887kN