高大模板支撑系统设计和搭设要点分析

摘要：高大模板支撑系统施工危险性和社会危害性较大，科学、适用的专项施工方案是预防和控制生产安全事故的关键。编制针对性的专项施工方案需要综合考虑当前工程的现场条件、技术原则和相关工程经验。本文结合具体的工程实例对高大模板支撑系统施工方案编制、实施过程中设计和搭设要点进行总结分析，可以作为同类工程的参考。

关键词：高大模板支撑系统；设计要点；搭接要点

Abstract：According to the high risk of the construction and the harm to society of high formwork supporting system, the scientific and practical construction scheme is the key to prevent and control safety accidents which based on an overall analysis of site condition, technical principle and related experiences. As a reference for similar project, this paper analyzed the main points for the design and building of the high framework supporting system with specific engineering cases.

Key words: high formwork supporting systemkey points of designkey points to lap over

中图分类号： N945.23文献标识码：A文章编号：

现代综合性建筑如文体馆、展览中心、酒店等常常设置有多功能厅、大会议室、活动室等高大、空旷的公共空间，相应的建筑施工技术---高大模板支撑系统由于构造复杂、结构失效突然和坍塌后社会危害巨大的特点，对支撑系统施工方案编制提出了严格要求。建设部建质【2007】254号《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》规定：“施工现场混凝土构件模板支撑高度超过8米，或搭设跨度超过18米，或施工总荷载大于15kN/m2，或集中线荷载大于20kN/m的模板支撑系统”均应编制高大模板支撑系统的专项施工方案，并进行专家论证。编制科学、合理、适用、完善的专项施工方案需要综合考虑当前工程的结构特点、设计技术原则和实际工程经验。本文结合开化国际大酒店副楼三层多功能厅超长、超重梁板模板支撑系统专项方案的编制和实际施工过程，对钢管扣件式高大模板支撑系统的设计和搭设要点进行总结分析。

工程概况

开化国际大酒店是一座五星级酒店，其副楼地下一层，地上三层，混凝土框架结构。多功能大厅位于副楼三层，大厅平面长x宽为33.6x27.0m，层高7.95m，混凝土柱网8.4x27.0m，屋面单脊双向结构找坡3%。大厅混凝土屋面采用单向单跨梁板结构，大梁跨度27m，间距2.1m平行排列，截面400x1400mm，屋面现浇板厚120mm；大厅周边主框架梁跨度8.4m，截面500x1500mm。大厅屋面模板支撑系统采用扣件式钢管搭设，泵送商品混凝土浇筑，插入式振动器振捣。该模板支撑系统搭设高度7.95米，大梁跨度27.0米，集中线荷载17.9kN/m，框架主梁集中线荷载22.1 kN/m，属于超长、超重且搭设高度接近限值的高大模板支撑系统。

设计要点分析

模板支撑设计主要包括两个方面：一是模板面和次楞、主楞的承载力、变形计算，二是支撑系统承载力、刚度、稳定性计算和构造措施。其中，支撑系统立杆失稳是高大模板坍塌最主要、最直接的结构失效形式，设计和搭设都应将保持立杆稳定作为重要内容。支撑系统设计应具体地考察当前工程高大模板的特点，如所在位置、楼屋面结构形式、搭设高度及周边建筑结构件的布置情况等，对影响整体设计结果的计算参数、设计内容和构造措施认真分析、设定。

本工程高大模板特点：跨度大，梁下集中线荷载大，大型模板系统位于三层楼上，因此梁下立杆的稳定性和支承层楼板承载力验算为本工程模板设计重点。

1、初步设计方案

初定模板支撑系统布置和构造措施。构造措施是保证构件计算模型和工程实际相符合的联接环节，对保持模板支架的整体稳定性具有重要作用，能有效地提高立杆的极限承载能力，因此构造措施应当全面、具体。本工程支撑系统布置及主要构造措施如下：

1）支撑系统：屋面板下纵横向立杆间距均为1200mm，大梁下纵向（沿梁跨度方向）立杆间距600mm，横向立杆间距900mm，中部增设2根立杆，间距为300mm；立杆底距地面200mm设双向扫地杆，柱顶和中部按步距1500mm设纵横向水平杆，见下图；

2）构造措施：立杆柱脚垫置50厚200x200方木；

模板支架四边满布竖向剪刀撑，中间每隔4排立杆设置一道纵、横向竖向剪刀撑，由底至顶连续设置；模板支架四边与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。

多功能厅周边的混凝土柱先期浇筑，在大厅模板支架搭设时，其混凝土强度已达到设计强度的80%以上，支架的纵横向水平杆与其牢固连接，增加支撑系统的整体稳定性，抵抗水平荷载影响。

2、材料选择

高大模板的支撑系统应采用钢管搭设，不应采用木支架立柱。目前市场上商业租赁的钢管，很多已经过数次周转使用，锈蚀损伤在所难免，新钢管也普遍存在壁厚不足的问题，因此使用前除进行严格检验外，偏于安全计，在设计计算时宜进行承载能力的折减。本工程中，租用的钢管标称为材质Q235A规格Φ48x3.5mm，但设计时按照壁厚3.0mm进行计算。

3、设计荷载

作用于模板支架上的荷载包括永久荷载、可变荷载和风荷载。

模板及支架自重依据模板设计图计算确定。新浇筑混凝土作为永久荷载考虑，对于垂直面模板，混凝土产生的水平侧压力自上而下呈三角形分布，从经济合理性考虑，可以取模板底面和距底面1/3高度处的平均压力值即最大压力值的5/6作为垂直面模板设计的水平荷载。

可变荷载的取值与施工方法（主要是混凝土的输送方式）有关。泵送混凝土施工进程连续，浇筑速度快，但同时带来送料点混凝土堆积、混凝土倾倒对局部模板冲击较大、模板受力快速增长、泵送脉冲式震动影响等不利因素，设计时应予考虑。本工程在设计平板模板和次楞时施工人员及设备荷载取值2.5kN/m2，再用2.5kN的集中荷载进行验算，两者取大值；设计立杆和其它支撑构件时取1.0kN/m2；混凝土振捣在模板上产生的压力对水平模板取2.0kN/m2，垂直模板取4.0kN/m2。

4、分析计算及结果审核

1）荷载组合：应根据使用过程中可能出现的荷载取其最不利组合进行计算。需要注意的是，新浇筑混凝土自重很大，通常在平板模板设计中楼板厚度不大于120mm时，可变荷载效应为最不利，但在梁支撑设计时永久荷载效应可能起控制作用，此时永久荷载的分项系数应取1.35。

2）设计计算简图：构件的设计计算简图应与其实际的受力状况保持一致。次楞一般按两跨连续梁计算，主楞根据实际情况按连续梁或简支梁计算。当由于现场的条件限制主次楞搭设出现端部悬挑时，主次楞应按悬臂梁进行计算。杆件悬挑对于其承载力和变形较为不利，在进行主次楞设计时应精心安排，尽量不用悬挑或缩短端部悬挑长度。

3）立杆计算：模板支撑系统设置有双向剪刀撑和扫地杆等构造措施，但杆件仅在侧面通过扣件连接，节点的刚度较弱，在荷载作用下仍有侧移的倾向，应考虑其对杆件计算长度的不利影响。梁的支撑立杆宜布置在梁的两侧，通过减小立杆纵向间距满足承载力要求。当梁底增设立杆时，由于新浇混凝土流动性较大、浇筑过程中模板受力变形等原因，梁底立杆实际承担的荷载会大于计算简图上的理论分析结果，为偏于安全计，立杆承受的设计荷载宜适当放大。本工程中，梁下立杆受力增加了1.1的系数。

4）支承层楼面承载力验算：高大模板位于楼层时，支承层楼面承载力验算成为重要设计内容。高大空间屋面混凝土构件自重较大，加上施工荷载和模板支架，总荷载通常已超过支承层楼面的承载力，应采取保护措施。本工程中，多功能厅屋面梁板混凝土自重9.6 kN/m2，施工荷载1.0kN/m2，模板重0.5 kN/m2，支撑系统自重1.7kN/m2，总荷载为12.8kN/m2，已大大超过楼面承载能力5.0kN/m2，为此，要求多功能厅下方两层楼层模板支架均保留，直至屋面施工完毕才将模板支架自上而下依次拆除。

5）专业模板设计软件：专业软件快捷而方便，使用专业软件进行模板设计时，应加强设计过程的审核，重点检查软件自动生成的模板、支撑系统配图是否正确，配图与计算模型是否一致，以及原始输入数据的准确性、计算结果的合理性等。

5、其它情况

主次梁交汇节点下立杆加强：现行的模板支撑系统设计方法都是按照梁、板、柱等单个结构件分别计算的，主梁立杆设计时通常不考虑次梁传来的荷载。如果次梁截面较大，次梁传递的荷载可能使主次梁节点下主梁支撑立杆处于不安全状态，应予以加强，例如将立杆用斜杆连接起来，形成双肢或四肢格构式柱，提高承载力。

6、完善设计方案

依据以上的设计计算结果，对初步设计进行修改、调整，完善专项方案，重点补充设计说明、技术依据和节点大样、构造措施等。

搭设要点分析

模板支架搭设应严格按照专项方案施行，重点是杆件接长、节点构造措施。

1、技术交底

模板支架搭设前，应由项目工程技术负责人根据专项施工方案和有关规范标准的要求，对现场管理人员、操作班组、作业人员进行安全技术交底，着重说明搭设参数、构造措施和安全注意事项。

2、材料检验

进场的承重杆件、连接件等材料应具有产品合格证、生产许可证和检测报告，并进行抽检。承重木方不得有腐朽、虫蛀、折裂、枯节等疵病；钢管抽检量不低于搭设用量的30%，直接用于梁板底面的钢管扣件应100%进行检查，钢管和扣件均应进行防锈处理。

3、场地清理、搭设顺序方案

杆件搭设前应将场地清理干净，在立杆位置放线定位。

支撑系统杆件纵横密集，如果搭设时有漏设，则后补安装较为困难。可预先制定杆件的搭设顺序方案，并根据钢管的长度，计算和设定连接节点位置，在技术交底时向作业人员说明。

4、立杆接长

高大模板支撑系统立杆接长严禁搭接，但实际操作时很难做到全部立杆都恰好由合适长度的两根钢管对接接长。本工程屋面有3%的结构找坡，自屋脊向两侧立杆高度逐渐减小，为此搭设时按照浙江省地方标准，部分立杆顶步采用搭接接长。顶步立杆搭接时长度不小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不小于100mm。

立杆接长对接扣件应交错布置，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm，各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。

5、其它主要构造要求

1）主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除；主节点两个直角扣件的中心距不应大于150mm。梁支撑立杆与水平杆直接在梁底连接的节点均采用双扣件。

2）每步的纵、横向水平杆应双向拉通。水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。对接时扣件布置要求同立杆。

3）剪刀撑应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm，其斜杆接长应采用搭接；每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不小于6m，剪刀撑斜杆与地面倾角宜在45~60之间。

4）对拉螺栓拧紧扭力矩不应小于40Nm，且不大于65Nm。

5) 当在立杆底部或顶端设置可调托座时，其调节螺杆的伸缩长度不应大于200mm。

6、检查验收

模板支撑系统搭设完毕后，应由项目负责人组织验收。验收合格，经施工单位项目技术负责人及项目总监理工程师签字后，方可进入后续工序的施工。

结束语

高大模板支撑系统结构复杂，应当依据工程实际采用的建筑材料和搭设方案进行设计计算，重视立杆稳定性设计，并采取完善的构造措施。本文提出的设计和搭设要点，可以作为同类工程编制专项施工方案的参考。

参考文献：

1、秦桂娟、魏天义、魏忠泽、张健主编《建筑工程模板设计实例与安装》北京：中国建筑工业出版社 2010

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。