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承插型盘扣式脚手架在建筑工程高支模施工中的应用

范文

摘要：本文结合某中学体育馆屋面高支模施工工程实例，介绍了承插型盘扣式脚手架在该体育馆屋面中的应用，为新建学校体育馆等类似工程的施工提供参考借鉴。

Abstract： With the example of high-form formwork construction of the roofing of a middle school gymnasium， this paper introduces the application of socket-type scaffolding， to provide reference for the construction of similar projects.

关键词：盘扣式脚手架;高支模;施工;应用

Key words： disc-type scaffold;high formwork;construction;application

中图分类号：TU731.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）15-0138-03

0 ?引言

盘扣式脚手架作为目前较为广泛应用的脚手架，具有技术成熟、连接牢固、结构稳定、安全可靠等优点，正在逐渐广泛应用于桥梁、房建等工程施工中，本文利用在建项目，探讨承插型盘扣式脚手架在该中学体育馆屋面施工中的应用。

1 ?工程概况

某中学项目建筑总面积40000m2，结构形式采用框架结构，基础采用筏板基础，地下一层，地上四层，建筑总高度18.4m。本工程单体楼剪力墙抗震设防分类（乙级）;抗震设防烈度为8度;建筑结构的安全等级为二级;结构设计使用年限50年。中学体育馆位于综合楼内，体育馆屋面平面尺寸为46.7m×26m;梁最大截面尺寸为400mm×1350mm，梁最大跨度为37.5m，梁最大支模高度为8.82m，模板支架基础为100mm厚C35混凝土结构板。体育馆上部屋面梁板支模高度超过8m，属于超过一定规模的危险性较大工程的高支模施工，需编制专项施工方案并请专家进行论证。本方案安全计算均以最不利因素进行验算。

2 ?工程参数

2.1 体育馆屋面（表1）

2.2 梁模板

2.3 梁模板支架

2.4 梁体加固

支撑采用承插型盘扣式脚手架，梁底立杆均采用标准立杆对接支撑，顺梁长度、宽度方向间距均为900mm，横杆步距为1500mm，扫地杆高度为300mm，梁底主梁、横托均采用Φ48×3.2mm钢管，小梁采用30mm×80mm木楞。

2.4.1 中学体育馆屋面400mm×1350mm梁的加固构造详见图1-图2

2.4.2 对拉螺杆的设置

对拉螺杆采用Φ14螺杆，竖向间距为300mm，水平间距为500mm，采用双螺帽以保证安全。螺杆的设计具体详见图3。

3 ?施工工艺

3.1 支撑体系材料选择

3.1.1 立杆选择

承插式脚手架立杆采用Φ48×3.2mm钢管，根据本工程模板支撑高度通过计算采用1000mm、1500mm两种规格。两种规格立杆布设时要交叉布置，使立杆接头在同一平面错开。

3.1.2 横杆选择

横杆为标准构件，根据本工程实际情况，选择长度为900mm。

3.1.3 水平、竖向斜撑

水平斜撑采用900mm×900mmmm规格，竖向斜撑采用900mm×1500mm规格。

3.2 支撑体系搭设及要求

测量放线→梁、板定位→立杆定位并标记→摆放底托 ? ? 竖立杆、横杆及掃地杆→继续搭设上部立杆、横杆→安装竖向斜撑、水平横撑→搭设竖向及水平剪刀撑→锁梁底钢管→摆放木楞→铺设梁底模板→板底模板铺设。

①将体育馆屋面梁的轮廓线在地面上标出，保证支撑系统严格按照设计尺寸进行搭设。②按照支撑系统设计图把立杆的位置在板面标识出来，使立杆摆列整齐有序。③首先搭设起步杆，然后依次搭设旁边的立杆，及时搭设扫地杆及第一层横杆，保证支撑系统的稳定、牢固。④待第一层立杆全部搭设完成后，依次进行上部立杆的搭设，及时搭设横杆。搭设至梁底位置时按照设计预留梁体位置。立杆、横杆搭设完毕按照设计要求及时搭设整体剪刀撑。⑤搭设梁底纵、横向受力钢管，受力钢管需固定牢固，在搭设过程中及时进行标高测量控制以保证梁底标高准确无误。⑥木楞的摆放应保证线型平顺、间距均匀，按照设计要求在受力薄弱位置进行加密处理。⑦板底模板铺设时，应先将可调顶托调整至预定标高位置，满足要求后再铺设模板。

3.3 模板及支撑系统拆除

①待同条件试块强度达到设计强度的100%时方可进行模板及支撑系统的拆除作业。拆除作业前，技术负责人要对操作工人进行技术交底、安全交底。②在拆除工作开始前，应先清理支撑系统上的多余材料和杂物，以免拆除过程掉落造成物体打击伤害。在拆除影响范围外侧设置警示标志，派专人看守。③进行拆除工作的高空作业人员应佩戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。支撑系统拆除时要从上向下依次拆除。拆卸下来的配件按照型号分类摆放以便于再次利用。

4 ?模板支架系统受力验算

4.1 计算依据

①《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010。②《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010。③《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012。④《钢结构设计标准》GB 50017-2017。

4.2 模板支架荷载标准值计算

本计算采用两根立杆作为荷载计算的单元进行作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载的计算。

①静荷载标准值包含如下内容：

1）腳手架的自重（kN）：GK1=0.149kN/m×8.5m=1.2665kN;2）模板及支架自重（kN）：GK2=0.3×0.9×1.8=0.486kN;3）钢筋混凝土梁、板自重（kN）：GK3=25.5×0.4×1.35+25.1×0.12×（0.9×2-0.4）=17.9868kN

静荷载标准值NGK=（GK1+GK2+GK3）=（1.2665kN+0.486kN+17.9868kN）=19.7393kN

②活荷载标准值包含如下内容：

1）施工人员及设备荷载标准值（kN）：QK1=3×0.9×0.9×2=4.86kN;2）浇筑混凝土产生的水平荷载标准值（kN）：Qk2=0.07×0.9×0.9×2=0.1134kN;3）风荷载标准值计算：ωk=μzμsωo=0.25×1×1.3=0.325kN/m2。

式中：ωo——基本风压值（kN/m2），ωo=0.25kN/m2;μz——风荷载高度变化系数，μz=1;μs——风荷载体型系数，μs=1.3。

③不考虑风荷载时，两根立杆的轴向压力设计值Ngk=1.2NGK+1.4NQK=1.2×19.7393kN+1.4×（4.86kN+0.1134kN）=30.64992kN

单立杆的轴向压力设计值N1=Ngk/2=30.64992kN/2=15.32496kN

④考虑风荷载时，两根立杆的轴向压力设计值N1=1.2NGK+0.9×1.4NQK=1.2×19.7393kN+0.9×1.4×（4.86kN+0.1134kN+0.325kN）=30.363144kN

单立杆的轴向压力设计值N2=Ngk/2=30363144kN/2=15.181572kN

4.3 立杆验算

4.3.1 长细比验算

①hmax=max（ηh，h'+2ka）=max（1.2×1500，1000+2×0.7×250）=1800mm

式中：a—顶托至水平杆中心间距（m），a=0.25m;η—立杆长度修正系数，η=1.2;h—横杆最大步距（m），h=1.5m;h'—立杆顶层水平杆步距（m），h'=1.5m-0.5m=1m。

②λ=hmax/i=180/15.9=113.208≤[λ]=150

式中：i—回转半径i（mm），i=15.9m;

长细比满足要求！查表得，？准=0.380。

4.3.2 风荷载计算

Mw=0.9×1.4×ωk×la×h2/10=0.9×1.4×0.325×0.9×1.52/10=0.083kN·m

4.3.3 稳定性计算

组合风荷载时：N/（？准A）+Mw/W=15324.96/（0.380×450）+0.083×106/4730=107.167N/mm2≤[f]=300N/mm2

式中：？准—轴心受压构件的稳定系数，查表取？准=0.38;A—立杆的截面积（cm2），查表A=450cm2;W—立杆的截面模量（cm3），查表W=4.73cm3。

稳定性满足要求！

4.4 高宽比验算

根据规范要求，对长条状的独立高支模架，架体总高度与架体的宽度之比不宜大于3。H/B=8.82/24.62=0.358≤3

高宽比满足要求！

4.5 架体抗倾覆验算

支撑体系结构尺寸为：长度L=37.5m;宽度B=24.62m;高度H=8.82m。

①混凝土浇筑前，倾覆力矩主要由风荷载产生，抗倾覆力矩主要由模板及支架自重产生。

倾覆力矩MT=γQ（ωkLHh2+Q3kLh2）=1.4×（0.325×37.5×8.82×3.9+0.55×37.5×3.9）=699.528kN·m

抗倾覆力矩MR=γG[G1k+q×H/（la'×lb'）]LB2/2=0.9×[0.5+0.149×8.82/（0.9×0.9）]×37.5×24.622/2=21709.819kN·m

MT=699.528kN·m≤MR=21709.819kN·m

式中：γQ—可变荷载的荷载分项系数，取值γQ=1.4;γG—永久荷载的荷载分项系数，取值γG=0.9;Q3k—其他附加水平荷载标准值（kN/m），Q3k=0.55kN/m;G1k—模板及其支架自重标准值（kN/m2），G1k=0.5kN/m2;q—支架自重标准值q（kN/m），q=0.149kN/m;ωk —风荷载标准值（kN/m2），ωk=0.325kN/m2;h2 —风荷载作用位置距离支架底的距离（m），h2=3.9m;la'lb'—支架水平杆件长度，la'=lb'=0.9m。

混凝土浇筑前抗倾覆满足要求！

②混凝土浇筑时，倾覆力矩主要由泵送、倾倒混凝土等因素产生的水平荷载产生，抗倾覆力矩主要由钢筋、混凝土、模板及支架自重产生。

倾覆力矩MT=γQ（Q2kLH2+Q3kLh2）=1.4×（0.07×37.5×8.822+0.55×37.5×3.9）=398.5kN·m

抗倾覆力矩 MR=γG[G1k+（G2k+G3k）h0+q×H/（la'×lb'）]LB2/2=0.9×[0.5+（24+1.1）×0.12+0.149×8.82/（0.9×0.9）]×37.5×24.622/2=52518.624kN·m

MT=398.5kN·m≤MR=52518.624kN·m

式中：Q2k—泵送、倾倒混凝土等因素产生的水平荷载标准值（kN/m2），Q2k=0.07kN/m2;G2k—新浇筑混凝土自重标准值（kN/m3），G2k=24kN/m3;G3k—混凝土梁钢筋自重标准值（kN/m3），G3k=1.1kN/m3;h0—面板厚度（m），h0=0.12m。

混凝土浇筑时抗倾覆满足要求！

4.6 立杆支承面承载力验算

体育馆屋面支撑系统立杆基础为二层结构梁板面。梁板混凝土等级为C35，板厚100mm，板配筋为[email protected]双层双向设置，框架梁截面为400mm×700mm。

4.6.1 受冲切承载力计算

①计算截面的周长：um=2[（a+h0）+（b+h0）]=1120mm

式中：a—立杆垫板长a（mm），a=200mm;b—立杆垫板宽b（mm），b=200mm;h0—截面有效高度（mm），h0=h-20mm=80mm;

②η1=0.4+1.2/βs=0.4+1.2/2=1

η2=0.5+as×h0/4Um=0.5+40×800/4×1120=1.21

η=min（η1，η2）=1

式中：βs —局部荷载或集中反力作用为矩形时的场边与短边尺寸的比值，取βs=2;as—柱位置影响系数，取值40;

F=（0.7βhft+0.25σpcm）ηumh0=（0.7×1×0.911+0.25×0）×1×1120×80/1000=57.138kN≥F1=15.325kN

式中：βh—截面高度影响系数：取βh=1.0;ft—混凝土轴心抗拉强度7天实测值（N/mm2），ft=0.911N/mm2;σpcm—在本工程计算中为了安全和简化计算起见，将其取为0，作为板承载能力安全储备。

板受冲切承载力满足要求！

4.6.2 局部受压承载力计算

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.6.1条规定：

①混凝土局部受压的计算底面积Ab=（a+2b）×（b+2b）=360000mm2

②混凝土局部受压净面积Aln=ab=40000mm2

③混凝土局部受压时的强度提高系βl=（Ab/Al）1/2=[（a+2b）×（b+2b）/（ab）]1/2=[360000/40000]1/2=3，

F=1.35βcβlfcAln=1.35×1×3×9.686×40000/1000=1569.132kN≥F1=15.325kN

式中：βc—混凝土强度影响系数：混凝土强度等级小于C50时取βc=1.0;βl—混凝土轴心抗拉强度设计值（N/mm2），由上面计算得βl=3;fc—混凝土轴心抗压强度7天实测值，fc=9.686N/mm2。

板局部受压承载力满足要求！

5 ?结束语

承插型盘扣式支架在建筑工程中的应用越来越广泛，此类型脚手架具有较高的安全保障，材料用量节省，施工效率高，方便运输及清点等优点，在国内外建筑市场得到一致好评。本文介绍了承插型盘扣式支架在体育馆屋面高支模体系应用中的施工工艺及受力验算，为类似工程项目的施工提供参考。

参考文献：

[1]JGJ231-2010，建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程[S].

[2]GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S].

[3]GB 50009-2012，建筑结构荷載规范[S].

[4]GB 50017-2017，钢结构设计标准[S].

作者简介：程毅（1986-），男，河南南阳人，工程师，学士，研究方向为房建工程的施工技术与管理。

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