高大模板支架计算
【摘要】本文结合工程实例对超高层高空大跨度、高支架系统的整体稳定性，屋面的支模方案编制基本内容、计算方法进行探讨。
【关键词】大跨度；高支架；水平剪刀撑；整体排架；刚度与稳定性
近年来，全国范围内发生因模板高支架坍塌而导致重大恶性事故多起，
因此对此方面的安全监理工作应特别引起施工现场人员的重视。根据《建设工程安全生产管理条例》和建设部建质〔2004〕213号文件《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》要求，模板工程施工前施工单位应当单独编制安全专项施工方案，对水平砼构件模板支撑系统高度超过8m或跨度超过18m施工总荷载大于10KN/m2或集中荷载大于15KN/m2的模板支撑系统必须由建筑施工企业组织不少于5人的专家组，对
编制的安全专项施工方案进行论证审查。
1. 工程概况
由南京图腾置业发展有限公司开发的大观?天地MALL项目位于南京市下关区建宁路300号，东邻阅江楼、静海寺，西面热河路，北抵郑和路，为阅江楼旅游观光风景区的一个重要组成部分。中庭大圆井字梁，截面500X 2000,跨度27m支模架高度17m 影剧院屋面梁截面550X 2100,板厚200,跨度17m,支模架高度11m
2. 高支架搭设方案
结合本工程的结构形式和施工特点（26-35轴线屋顶构架模板支撑体系属于大跨度高支模，其搭设方案：
2.1柴依钢管排架采用48X
3.0钢管，竖向立杆间距不大于800X 800,水平连杆双向在离楼面上150设扫地杆，以上水平连杆1500每步设置，大圆弧处井字量扫地杆150设置，
以上每步1450到-0.1顶紧再按每步1450到5.7顶紧再每步1200到梁底。小影剧院550X 2100的每步1250到15.7处顶紧每步1250到梁底。支撑架与整体排架连接
要连接牢固。
2.2 框架梁小影剧院550X 2100实行梁宽方向竖向立杆间距500+300+500即两侧从楼面到楼板底及梁顶面，中间加二根立杆从楼面到梁底，顺梁方向立杆间距统一按800设置，如果梁底中间加一根立杆从楼面到梁底，顺梁方向立杆间距按400设置，梁处水平杆按每步1250搭设在中间砼梁顶紧支撑架与整体排架连接处要连接牢固。
2.3所有框架梁底木楞均按顺梁方向设置，剪刀撑按大梁底下按顺梁方向设置形成
8.7m X8.7m柱间网支撑体系，采用搭接长度不少于1m搭接处不少于3个搭接扣件。
2.4圆弧处井字梁弧形处梁在-0.1m , 5.7m~5.9m处，影剧院梁在15.7m处的水平连杆均要与周围梁砼顶紧固定。所有净空高于4m中间设水平剪刀撑，采用搭接长度1m搭接处不少于3个搭接扣件，确保排架的刚度、强度及稳定性。
高支架脚手架搭设要求：
(1) 40X 30钢管为主要受力杆件，通过扣件连接的钢管满堂脚手架支撑体系。
(2) 底板、梁底纵距不大于800,横距500+300+500,步高不大于1500。
(3) 竖向剪刀撑、水平剪刀撑45° ~60°。
(4) 高支架四周于26、29、F、K、M 30轴与结构柱可靠相连。
3. 监理项目部要求施工单位
3.1编制《屋面高空大跨度高支架设计和施工专项方案》
(1) 施工方案应有计算书，包括荷载计算、模板及其支撑系统的强度、刚度、稳定性
的验算。
(2) 屋面梁跨度达，曾高达17m施工方案应有水平杆步距和剪刀撑设置等构造措施的详细说明
(3) 方案应有支撑平面布置图，模板及其支撑的立面图和剖面图，节点大样施工图。
(4) 方案应对砼浇筑方法程序提出要求。
(5) 方案应有支撑系统安装验收程序提出要求。
3.2由于是大跨度高支架大荷载，我们提出一定要经过专家组论证审查，专家论证审查意见应说明方案是否可行，建议加强、完善之处，实施过程中需要注意的事项等，提出书面论证审查报告，以东南大学郭正兴教授为首的专家组提了7点意见：
(1) 该工程有500X 2000大梁，支模高度17m为井字梁，无楼板；另有550X 2100梁支模高度9m采用扣件式钢管排架搭设，基本尺寸为步高小于1.5m,梁下加密两根立杆，形成500+300+500沿轴线@ 500,方案总体可行，可以实施。
(2) 有高支模区的立杆布置平面图，应补充完整的细部尺寸，在平面图上应注明具体尺寸，并应注明竖向剪刀撑的具体部位，水平剪刀撑网格尺寸等。
(3) 应补充高大支模架的剖面图，标明具体尺寸，以及与周边砼框架拉结关系，梁的两侧浇筑平台做法等。
(4) 应补充500X 2000大梁的具体支模详图，特别是梁下构造详图，应保证梁下立杆对接，不能搭接，接头应错开。
(5) 支架完成后，应重点检查：梁下立杆顶层的纵横向水平杆与立杆扣件的拧紧力矩，应为40~65N?m 顶部高小于1200mm
(6) 水平层剪刀撑应在确保楼层处设置，并应拉结牢固。
(7) 施工时控制人员荷载。
搭设完成后，组织各方面检查验收，施工单位技术负责人签字后报监理进行审查。
3.3监理组织相关专业监理工程师进行审查，对方案中相关技术指标，根据相关规范进行验算，认为该方案可以保证安全，总监签字后同意交施工单位施工。
我们对原方案中涉及相关技术指标，还根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技
术规范》(JGJ130-2001)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002、《建筑结构荷
载规范》(GB50009-2001等规范要求，运用专门的脚手架计算软件进行验算，由于篇幅所限，这里我们仅列出影剧院梁模板高支撑架计算书：
参数信息：
(1) 高支撑架参数
立柱梁跨度方向间距L(m : 0.60 ；
立杆上端伸出至模板支撑点长度a( m : 0.10
高支撑步距(m : 1.50 ；
高支撑架搭设高度(m : 11.0 ；
梁两侧立柱间距(m : o.6o
梁底增加2根承重立杆。
(2) 荷载参数
模板自重(KN/m2 : 0.35 ；梁截面宽度B(m : 0.550
钢筋自重(KN/m3 : 1.50 ；梁截面高度D(m : 2.10
施工均布荷载标准值(KN/m2 : 2.00 ;振捣砼荷
载标准值2.00
(3) 木方参数
木材弹性模量E(N/mm2): 10000.0; 木材抗弯强度设计值fm(N/mm2): 17.0；
木材抗剪强度设计值fv(N/mm2) : 1.7；面板类型：胶合面板；
面板弹性模量E(N/mm2): 9500.0; 面板抗弯强度设计值fm(N/mm2) : 13.0;
(4) 其他。采用的钢管类型(mm ): 40X30,扣件式连接方式，双扣件，扣件抗滑承
载力系数0.80
4. 梁底支撑的计算
本工程梁底支撑采用方木。强度及抗剪验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。
4.1荷载的计算：
(1) 钢筋混凝土梁自重(KN/m):
q1 = (24+1.5)x 2.1X 0.183=9.818 KN/m;
(2) 模板的自重线荷载(KN/m):
q2 = 0.35X 0.183X (2X 2.1+0.55)/ 0.55=0.554 KN/m;
(3) 活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(KN/m):
经计算得到，活荷载标准值P仁(2.5+2)X 0.183=0.825 KN/m;
4.2方木的支撑力验算
静荷载设计值q 二 1.2X 9.818+1.2X 0.554=12.446 KN/m;
活荷载设计值P = 1.4X 0.825=1.155 KN/m;
本算例中，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：
W=5 X 10X 10/6 = 83.33 cm3;
I=5 X 10X 10X 10/12 = 416.67 cm4;
(1) 方木强度验算：
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的设计值最不利分配的弯矩和，计算公式如下
线荷载设计值q 二 12.446+1.155=13.601 KN/m;
最大弯距M =0.1ql2= 0.1 X 13.601X 0.6X 0.6= 0.49 KN.m;
最大应力(T = M / W = 0.49 X 106/83333.3 = 5.876 N/mm2
抗弯强度设计值[f] =13 N/mm2 ;方木的最大应力计算值 5.876 N/mm2小于方木抗弯强度设计值13 N/mm2,满足要求!(2)方木抗剪验算：
最大剪力的计算公式如下：
3 =5ql42bhn W[ 3 ] =l/250
截面抗剪强度必须满足：
T =3V2bh n W fv
其中最大剪力：V 二 0.6 X 13.601 X 0.6 = 4.896 KN ;
方木受剪应力计算值T = 3 X 4896.36/(2 X 50 X 100) = 1.469 N/mm2 ;
方木抗剪强度设计值[T] = 1.7 N/mm2 ;方木的受剪应力计算值1.469 N/mm2小
于方木抗剪强度设计值1.7 N/mm2,满足要求！
方木挠度验算：
最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下：
3 =0.677ql4100EI <[ 3 ] =l/250
q = 9.818 + 0.554 = 10.372 KN/m ;
方木最大挠度计算值3 = 0.677 X 10.372 X 6004 /(100 X 10000 X 416.667 X 104)=0.218mm;
方木的最大允许挠度[3 ] =0.600 X 1000/250=2.400mm眨华方木的最大挠度计算值3 = 0.218mm,小于方木的最大允许挠度[3] =2.4mm,满足要求！
4.3支撑钢管的强度验算
支撑钢管按照简支梁的计算如下
荷载计算公式如下：
(1)钢筋混凝土梁自重(KN/m2):
q1 = (24.000+1.500) X 2.100= 53.550 KN/m2 ;
(2) 模板的自重(KN/m2):
q2 = 0.350 KN/m2 ;
(3) 活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(KN/m2):
q3= (2.500+2.000)=4.500 KN/m2 ;
q = 1.2 X (53.550 + 0.350 )+ 1.4 X 4.500 = 70.980 KN/m2 ;
梁底支撑根数为n ,立杆梁跨度方向间距为a,梁宽为b,梁高为h,梁底支撑传递给
钢管的集中力为P,梁侧模板传给钢管的集中力为N。
当n=2时：