扣件式鋼管高支模體系設計

扣件式鋼管高支模體系的設計

Email:一、高支模體系坍塌事故示例1.案例一南京電視臺演播中心大演播廳模板支架整體倒塌

2000年10月25日上午9:30分左右，南京市電視臺新演播大廳在屋蓋混凝土澆筑中發(fā)生了模板支撐整體倒塌重大事故，造成6人死亡，11人重傷，24人輕傷。演播廳的屋蓋進行泵送混凝土澆筑，澆筑分層推進。當澆筑至樓蓋混凝土量約一半時，中部支架突然下沉，隨即支架整體倒塌，時間延續(xù)僅4s，樓面上作業(yè)工人及模板下加固支架的工人短時間無法逃生。雙向井式屋蓋平面尺寸:24m＊26.8m，大梁500＊1600～1800mm，鋼管扣件排架支模，梁底支模高度約為36m（地下室兩層）。事故現(xiàn)場300多噸倒塌的鋼管堆積如山倒塌后墜落的鋼管將周邊樓板沖切破壞原因一：鋼管底部沒有專用底座或墊板。原因二：鋼管支架的底部均無掃地桿。原因三：架子底部步高約1.8m，在地坑處步高達2.6m，步距過大。原因四：鋼管支架的立桿連續(xù)多根鋼管接頭在同一高度。原因五：支撐架與周邊已有結構聯(lián)系少。原因六：原設計板下鋼管立桿間距1000＊1000mm，梁下立桿為@500，但梁下未設加密區(qū)，且水平剪刀撐未見設置。南京電視臺演播中心大演播廳屋蓋重新施工鋼管排架支模仍考慮用扣件鋼管排架支模。技術人員先出支模方案，后進行專家論證，修改后再次審定，搭設時關鍵專家到場檢查。Y向兩根預應力大梁，截面為500＊1600～1850；X向五根預應力大梁，截面為400＊1600。板下鋼管排架間距600＊600，梁下加強區(qū)立桿間距300＊600，加強區(qū)寬2100mm，新方案排架鋼管總用量約1000t。板下中心區(qū)域在雙向交叉點設置6個加強柱，加強柱的立桿間距為300＊300mm，每柱64桿；加強柱即為“救命柱”，可防止突發(fā)性坍塌事故。

為加強超高鋼管排架的整體穩(wěn)定性，沿全高設四道水平加強帶，加強帶搭設成桁架，沿梁兩側布置，間距為900mm。兩片桁架之間設置水平撐和剪刀撐，保證桁架的平面外穩(wěn)定。

每道剪刀撐約3＊3m的面積。水平桿的步高為1500mm。

70名架子工搭設近兩個月，搭設人工費近12萬元，2001年1月14日重新澆筑該屋蓋。2.案例二

2005年，北京市西城區(qū)西單北大街西側，西西工程4號地項目（總建筑面積20.5萬平方米，包括了10萬平方米商業(yè)、3.5萬平方米酒店和1.5萬平方米寫字樓）。

中國第二十二冶金建設公司負責施工，2005年9月5日22時10分左右，在進行廳堂頂蓋模板支架預應力混凝土空心板現(xiàn)場澆筑施工時，模板支撐體系坍塌。

支模高度21m，事發(fā)當時，作業(yè)面距地相當于六層樓高，四十余名工人墜落，造成8人死亡、21人受傷的重大傷亡事故。事故原因

1、造成事故的根本原因是計算錯誤。由于計算錯誤，造成模板支架承載力不夠，澆筑混凝土后造成坍塌。

2、在模板施工過程中，施工單位不按有關模板施工的法規(guī)和規(guī)范編制施工方案，不按有關法規(guī)規(guī)定履行審批手續(xù)進行違章指揮施工。

3、監(jiān)理單位不按法規(guī)規(guī)定認真對模板專項施工方案審核查驗，對在模板方案未審批就開始施工的行為不予制止。單位處理及個人處理

1、建議建設部分別給予兩公司降低一級施工企業(yè)資質和一級建設監(jiān)理資質；

2、取消兩公司在北京市建筑市場招投標資格12個月；

3、責成中國第二十二冶金建筑公司立刻對其在北京市所屬的施工項目全面停工整頓；

4、提請河北省建設廳對中國第二十二冶金建設公司安全生產(chǎn)許可證實施處理。

5、法院依法判處：土建總工程師李XX，被法院以重大責任事故罪判處有期徒刑4年，項目部總工程師楊XX、項目經(jīng)理胡XX被判處有期徒刑3年半，監(jiān)理人員呂XX和吳XX均被判處有期徒刑3年，緩刑3年。3.案例三

2007年9月6日14時10分，河南省鄭州市富田太陽城二期家居廣場中心工程，在施工過程中采光井模板支撐系統(tǒng)突然垮塌，造成7人死亡、17人受傷。事故主要原因1、施工人員未按照施工方案搭設模板支撐系統(tǒng)：方案要求現(xiàn)澆梁下立桿間距為0.4m×0.4m，實際搭設1.3m×1.3m，并且缺少剪刀撐和掃地桿。2、監(jiān)理單位現(xiàn)場監(jiān)管不力。3、施工單位在澆搗混凝土過程中施工工序錯誤，造成局部受力集中，超過模板支撐系統(tǒng)承載能力。4.案例四

2008年4月30日中午12時30分左右，長沙上河國際商業(yè)廣場B區(qū)東部裙樓澆注頂蓋混凝土時，因模板支撐系統(tǒng)失穩(wěn)，導致約21米高的整個支模系統(tǒng)坍塌，造成8人死亡、3人受傷。

直接原因：天井頂蓋支模架搭設材料的質量和搭設方式均不符合規(guī)范要求，立桿鋼管承載力不能滿足施工荷載要求，致使支模架整體失穩(wěn)，形成重大不安全狀態(tài)；天井澆筑施工中出現(xiàn)局部塌陷時，現(xiàn)場施工負責人沒有立即撤離天井屋面作業(yè)人員，違章指揮支模工冒險作業(yè)。

責任追究：長大集團上河國際商業(yè)廣場B區(qū)項目部經(jīng)理、施工負責人、監(jiān)理公司董事長和法定代表人等8人追究刑事責任；對湖南長大建設集團股份有限公司法定代表人、總經(jīng)理、長建監(jiān)理公司項目部總監(jiān)等11人追究行政責任；對長大集團、長建監(jiān)理公司、五江置業(yè)公司、天華設計公司等8家相關責任單位給予相應的行政處罰和行政問責。5.案例五

2013年5月4日上午9時20分，山東省濟陽縣銀河路在建的海棠灣國際溫泉度假村餐飲樓，在屋面混凝土澆筑時發(fā)生了模板和支撐架坍塌，造成了3人死亡、多人受傷的工程事故。

工程坍塌部分為單層單跨框架結構，南北向柱距為9m,東西柱距均為8.5m，屋面為鋼筋混凝土斜屋面，板厚120mm，最低處標高13.45m，最高處17.57m；屋面主梁尺寸為450mm×1200mm，次梁尺寸為350mm×900mm。事故原因分析1.模板支撐體系沒有計算書和方案。2.鋼管材料事故原因分析3.支撐架步高4.支撐架底端無底座（墊板）和掃地桿。5.支撐架無剪刀撐。事故原因分析6.支撐架與周圍結構無連接。7.根據(jù)實測結果對支撐架進行了復核計算，不滿足安全要求。二、高支模的有關規(guī)定2004年12月，中華人民共和國建設部印發(fā)了《危險性較大工程安全專項施工方案編制及專家論證審查辦法》。

高大模板工程：水平混凝土構件模板支撐系統(tǒng)高度超過8m，或跨度超過18m，施工總荷載大于10kN/m2，或集中線荷載大于15kN/m的模板支撐系統(tǒng)2009年10月，中華人民共和國住建部印發(fā)了《建設工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導則》（建質254號文）的通知。

高大模板支撐系統(tǒng)：建設工程施工現(xiàn)場混凝土構件模板支撐高度超過8m，或搭設跨度超過18m，或施工總荷載大于15kN/㎡，或集中線荷載大于20kN/m的模板支撐系統(tǒng)。方案編制

施工單位應依據(jù)國家現(xiàn)行相關標準規(guī)范，由項目技術負責人組織相關專業(yè)技術人員，結合工程實際，編制高大模板支撐系統(tǒng)的專項施工方案。專項施工方案內(nèi)容⑴.編制說明及依據(jù)；⑵.工程概況；⑶.施工計劃；⑷.施工工藝技術；⑸.施工安全保證措施；⑹.勞動力計劃；⑺.計算書及相關圖紙。審核論證

高大模板支撐系統(tǒng)專項施工方案，應先由施工單位技術部門組織本單位施工技術、安全、質量等部門的專業(yè)技術人員進行審核，經(jīng)施工單位技術負責人簽字后，再按照相關規(guī)定組織專家論證。

專家論證會參加人員：⑴.專家組成員；⑵.建設單位項目負責人或技術負責人；⑶.監(jiān)理單位項目總監(jiān)理工程師及相關人員；⑷.施工單位分管安全的負責人、技術負責人、項目負責人、項目技術負責人、專項方案編制人員、項目專職安全管理人員；⑸.勘察、設計單位項目技術負責人及相關人員；2010年1月27日，山東省建筑工程管理局印發(fā)了《山東省建筑工程安全專項施工方案編制審查與專家論證辦法》（魯建管4號文）的通知1、專項施工方案的范圍：第四條：模板工程及支撐體系⑴.工具式模板工程，包括滑模、爬模、飛模、大模板等；⑵.混凝土模板支架工程①.搭設高度5m及以上的；②.搭設跨度10m及以上的；③.施工總荷載10kN/m2及以上的；④.集中線荷載15kN/m及以上的；⑤.高度大于支撐水平投影寬度且相對獨立無結構可連接的。⑶.用于鋼結構安裝等滿堂承重支撐系統(tǒng)工程。2、專家論證的范圍：第二條：模板工程及支撐體系⑴.混凝土模板支撐工程①.搭設高度8m及以上的；②.搭設跨度18m及以上，施工總荷載大于15kN/m2的；③.集中線荷載20kN/m及以上的；⑵.工具式模板工程，包括滑模、爬模、飛模工程。⑶.承重支撐體系：用于鋼結構安裝等滿堂支撐體系，承受單點集中荷載7kN以上。三、扣件式鋼管高支模體系的設計（一）模板支撐架設計的有關規(guī)范和規(guī)程5.《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》（JGJ130-2011）2.《建筑施工模板安全技術規(guī)范》（JGJ162-2008）4.《混凝土結構工程施工規(guī)范》（GB50666－2011）6.《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2012）3.《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2011）7.《建筑施工手冊》（第五版2012年12月出版）1.《木結構設計規(guī)范》（GB50005-2003）（二）模板支撐架設計的有關內(nèi)容⑴.模板及支架的選型及構造設計；⑵.模板及支架上的荷載及其效應計算；⑶.模板及支架的承載力、剛度和穩(wěn)定性驗算；⑷.繪制模板及支架施工圖。（三）滿堂支撐架的選型及構造（扣件式)1.滿堂支撐架步距與立桿間距（規(guī)范JGJ130）：⑴.步距：0.6m，0.9m，1.2m，1.5m，1.8m。⑵.立桿間距：1.2×1.2m，1.0×1.0m，0.9×0.9m，0.75×0.75m，0.6×0.6m,0.4×0.4m

。2.滿堂支撐架高寬比不宜大于2或2.5，搭設高度不宜超過30m。

高寬比大于2或2.5時，滿堂支撐架應在支架的四周和中部與結構柱進行剛性連接，滿堂支撐架宜超出頂部加載區(qū)投影范圍向外延伸布置（2～3）跨。支撐架高寬比不應大于3?？奂戒摴懿骄嗪烷g距可根據(jù)需要自由調整，常用為：3.立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點的長度不超過0.5m?？烧{托撐螺桿伸出長度不超過0.3m。4.立桿構造要求：⑴.每根立桿底部應設置底座或墊板。⑵.支撐架必須設置掃地桿。掃地桿應采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm處的立桿上。⑶.當立桿基礎不在同一高度上時，必須將高處的掃地桿向低處延長兩跨與立桿固定，高低差不應大于1m。靠邊坡上方的立桿軸線到邊坡的距離不應小于500mm。⑷.立桿接長接頭必須采用對接扣件連接，立桿上的對接扣件應交錯布置。兩根相鄰立桿的接頭不應設置在同步內(nèi)，同步內(nèi)隔一根立桿的兩個相隔接頭在高度方向錯開的距離不宜小于500mm，各接頭中心至主節(jié)點的距離不宜大于步距的1/3；5.剪刀撐設置規(guī)定⑴.普通型剪刀撐：①.豎向剪刀撐：架體外側周邊及內(nèi)部縱、橫向每5m～8m，由底至頂設置連續(xù)豎向剪刀撐，剪刀撐寬度5m～8m。②.水平剪刀撐：在豎向剪刀撐頂部交點平面設置水平剪刀撐。當支撐高度超過8m，或施工總荷載大于15kN/㎡，或集中線荷載大于20kN/m的支撐架，掃地桿設置層應設置水平剪刀撐。水平剪刀撐至架體底平面距離與水平剪刀撐間距不宜超過8m。5～8m5～8m5～8m5～8m5～8m5～8m≦8m≦8m≦8m≦8m⑵.加強型剪刀撐①.豎向剪刀撐：A.當立桿縱、橫間距為0.9m×0.9m～1.2m×1.2m時，在架體外側周邊及內(nèi)部縱、橫向每4跨（且不大于5m），由底至頂設置連續(xù)豎向剪刀撐，寬度為4跨。B.當立桿縱、橫間距為0.6m×0.6m～0.9m×0.9m時，在架體外側周邊及內(nèi)部縱、橫向每5跨（且不小于３m），由底至頂設置連續(xù)豎向剪刀撐，寬度為5跨。C.當立桿縱、橫間距為0.4m×0.4m～0.6m×0.6m時，在架體外側周邊及內(nèi)部縱、橫向每3m～3.2m由底至頂設置連續(xù)豎向剪刀撐,寬度為3m～3.2m。②.水平剪刀撐：在豎向剪刀撐頂部交點平面設置水平剪刀撐。當支撐高度超過8m，或施工總荷載大于15kN/㎡，或集中線荷載大于20kN/m的支撐架，掃地桿設置層應設置水平剪刀撐。水平剪刀撐至架體底平面距離與水平剪刀撐間距不宜超過6m,剪刀撐寬度為3m～5m。3～5m3～5m3～5m3～5m3～5m3～5m≦6m≦6m≦6m≦6m（四）模板及支架上的荷載及其效應計算１、荷載分類包括永久荷載G（即恒載）和可變荷載Q（活載）。①.模板及支架自重標準值G1k；根據(jù)模板設計圖紙計算確定。②.新澆筑混凝土自重標準值G2k；③.鋼筋自重標準值G3k；普通砼24KN/m3；其它砼按實際重力密度。根據(jù)設計圖紙計算確定，對于一般結構，樓板：1.1kN/m3；梁：1.5kN/m3。④.新澆筑混凝土對模板側面壓力的標準值G4k；原規(guī)范：現(xiàn)規(guī)范：β——混凝土坍落度影響修正系數(shù)：當坍落度在大于50mm且不大于90mm時，取0.85;坍落度大于90mm且不大于130mm時，取0.9；坍落度大于130mm且不大于180mm時，取1.0。取小值取小值hH⑤.施工人員及設備荷載標準值Q1k；原規(guī)范：當計算模板和直接支承模板的小梁時，均布活荷載可取2.5kN/m2，再用集中荷載2.5kN進行驗算，比較兩者所得的彎矩值取其大值；當計算直接支承小梁的主梁時，均布活荷載標準值可取1.5kN/m2；當計算支架立柱及其它支承結構構件時，均布活荷載標準值可取1.0kN/m2。現(xiàn)規(guī)范：可按實際情況計算，一般情況下可取3.0kN/m2。計算面板及小楞活載2.5kN/m2計算支撐小楞的大楞活載1.5kN/m2計算支撐大楞的支架活載1.0kN/m2⑥.施工中的泵送混凝土、傾倒混凝土等未預見因素產(chǎn)生的水平荷載標準值Q2k；⑦.風荷載標準值Q3k；取模板上混凝土和鋼筋重量的2%作為標準值，以線荷載形式作用在模板支架上端水平方向?？砂船F(xiàn)行國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009的有關規(guī)定計算。2、模板及支架的荷載基本組合的效應設計值其中：3、荷載組合

承載力驗算應采用荷載基本組合，變形驗算應采用荷載標準組合。該組合用于高大模板支架的抗傾覆驗算風荷載只用于模板位于風速大和離地高度大的場合；（五）模板及支架的承載力、剛度和穩(wěn)定性驗算１、計算模型⑴.一般可采用等效為均布荷載及假定為等代梁單元的簡化分析方法。①.計算模板面板：沿垂直于面板背后的小梁（次楞）方向截取單元板帶，單元板帶當作“梁”，該梁按三跨（或四跨）連續(xù)梁考慮，小梁作為支座。②.計算小梁（內(nèi)楞）：以主梁（主楞）為支點，將小梁按三跨（或四跨）連續(xù)梁考慮。③.計算主梁（主楞）：以立柱（或對拉螺栓）為支點，將主梁按三跨（或四跨）連續(xù)梁考慮。2、計算公式（JGJ162）⑴.對于膠合板、小梁、主梁的抗彎、抗剪、撓度計算公式：①.抗彎強度計算公式：其中：Mmax———最不利彎矩設計值；W———截面抵抗矩；fm———抗彎強度設計值。②.抗剪強度計算公式：其中：V———最大剪力設計值；S0———計算截面面積矩；I———計算截面慣性矩。b———計算截面寬度。fV———木材順紋抗剪強度設計值。矩形截面公式可簡化為：③.撓度計算公式：其中：v———計算最大撓度值；[v]———容許撓度值。均布荷載作用下：例：三跨等跨梁L=6m，靜載q1=15kN/m，活載q２=20kN/m，計算中間跨的跨中最大彎矩。

⑵.立桿穩(wěn)定性計算公式（JGJ130）①.不考慮水平荷載計算公式：其中：Ｎ———計算立桿段軸向力設計值；Φ———軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)；Mw———計算立桿段由水平荷載設計值產(chǎn)生的彎矩；②.考慮水平荷載計算公式：f———鋼材抗壓強度設計值。W———截面抵抗矩；立桿計算長度：①.頂部立桿段：②.非頂部立桿段：其中：k———立桿計算長度附加系數(shù)；h———立桿步距；a———立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點長度；u1、u2———考慮支撐架整體穩(wěn)定因素的單桿長度計算系數(shù)；3、復雜支架系統(tǒng)的結構計算分析對于用軍用梁、貝雷架以及其他型鋼結構加工的復雜支架系統(tǒng)的結構計算分析，可采用SAP2000、ANSYS、MIDAS等結構計算軟件協(xié)助進行計算分析。4、計算規(guī)定⑴.計算模板及支架的變形限值為：①.結構表面外露，1/400模板跨度；②.結構表面隱蔽，1/250模板跨度；③.清水混凝土模板，撓度應滿足設計要求；④.支架壓縮變形值或側向彈性撓度，1‰計算高度或跨度。⑵.模板支架的高寬比不宜大于3；否則應增設穩(wěn)定性措施，并進行支架的抗傾覆驗算。⑶.模板支架的抗傾覆驗算其中：⑷.模板支架的鋼構件容許長細比⑸.立桿穩(wěn)定性計算有關規(guī)定：①.支撐架采用相同的步距、立桿縱距、立桿橫距時，應計算底層與頂層立桿段；②.當支撐架的步距、立桿縱距、立桿橫距有變化時，除計算底層與頂層立桿段外，還必須對出現(xiàn)最大步距、最大立桿縱距、最大立桿橫距等部位的立桿段進行驗算。（六）常用模板材