扣件式鋼管高支撐模板支架的施工工法
完成單位：武漢建工第二建筑有限公司
完成人員：張海波 于文軒 劉陽 王萍
1．前言
隨著現(xiàn)代社會工業(yè)科技的發(fā)展，房屋建筑對于空間有了更高的要求，建造超層高的現(xiàn)澆砼框架結(jié)構(gòu)的房屋建筑有一定的困難。我公司在多項(xiàng)現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)的房屋建筑施工過程中，發(fā)布了多項(xiàng)QC成果及論文，同時(shí)針對房屋建筑超層高的特點(diǎn)，對模板支架的施工總結(jié)了一套“扣件式鋼管高支撐模板支架的施工工法”。
2．工法特點(diǎn)
2.1將最常用的模板支架材料鋼管扣件，用于搭設(shè)超層高現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的模板支架的施工，相對鋼桁架等其他形式的支架體系減少了一次性材料的投入，降低了成本。
2.2對于超層高模板支架提供了一套完整的模板支架的設(shè)計(jì)計(jì)算及施工思路方法。
2.3對于模板支架桿件受力的穩(wěn)定性、安全性按照相關(guān)規(guī)范及施工手冊進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并在其基礎(chǔ)上有所完善和提高。
2.4在施工中對于模板支架體系按照相關(guān)規(guī)范制定了一系列完整的構(gòu)造措施，并根據(jù)現(xiàn)場情況對于方案進(jìn)行二次優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.5施工操作簡單，搭設(shè)質(zhì)量易于控制，而且使用周材，節(jié)約工程措施費(fèi)用；
2.6滿足施工要求，確保施工安全。
3．適用范圍
適用于超層高（≥8m）現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)的模板支架的設(shè)計(jì)與施工。
4．工藝原理
扣件式鋼管超高模板支架的施工工法原理是應(yīng)用鋼管扣件這種常見的模板支架材料搭設(shè)成一個(gè)整體模板支架體系，用在超層高的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的施工中，將框架梁板的施工荷載及其自重垂直傳遞到地面或者下層樓面，以完成結(jié)構(gòu)的施工，確保安全及質(zhì)量。
5．工藝流程及操作要點(diǎn)
5.1工藝流程
方案的擬定及設(shè)計(jì)計(jì)算—→方案論證—→豎立桿—→安放橫桿—→扣件的施工要求—→掃地桿和剪刀撐的構(gòu)造措施—→模板支架體系驗(yàn)收—→工序交接—→下道工序施工。
5.2．操作要點(diǎn)
5.2.1方案的擬定及設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)模板支架發(fā)生坍塌三大主因：立桿失穩(wěn)、梁底橫桿下?lián)稀⒖奂�，造成整個(gè)架體失穩(wěn)坍塌。針對工程實(shí)際情況對模板支架的立桿間距、橫桿步距、梁底小橫桿間距、扣件的抗滑移進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。
1、立桿的計(jì)算
1）荷載計(jì)算
立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值，應(yīng)該為橫桿的最大支座反力和腳手架鋼管的自重之和。
立桿軸心壓力值： 4.2.1-1
：底層鋼管扣件自重；
：橫桿支座反力最大值；
2）立桿的穩(wěn)定性計(jì)算
立桿的抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定性驗(yàn)算公式：
4.2.1-2
：立桿的最大壓應(yīng)力值；
：立桿的軸心壓力值；
：軸心受壓立桿的穩(wěn)定性系數(shù)；
：立桿的凈截面面積；
：鋼管立桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；
其中值按照公式4.2.1-3、4.2.1-4進(jìn)行計(jì)算。
立桿計(jì)算長度在超高模板支架體系的計(jì)算應(yīng)該按照“非幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)”支架穩(wěn)定性的方法計(jì)算：
4.2.1-3
：立桿的計(jì)算長度；
：考慮安全保證要求的立桿計(jì)算長度附加系數(shù)；
：考慮搭設(shè)高度影響的立桿計(jì)算長度附加系數(shù)；
：立桿的步距；
：立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點(diǎn)的長度；
立桿的長細(xì)比計(jì)算：
4.2.1-4
：計(jì)算立桿截面的回轉(zhuǎn)半徑；
根據(jù)計(jì)算的值按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄一，查表得到值。
2、梁底小橫桿的計(jì)算
1）荷載計(jì)算
4.2.2-1
：新澆筑砼自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值；
：模板自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值；
：活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振搗砼產(chǎn)生的荷載；
2）梁底小橫桿的強(qiáng)度、撓度計(jì)算
強(qiáng)度計(jì)算：
4.2.2-2
：橫桿的最大應(yīng)力值；
：橫桿的最大彎矩值；
:橫桿的截面抵抗矩；
撓度計(jì)算：
4.2.2-3
：橫桿的最大撓度值；
：梁底立桿間距；
：鋼管的彈性模量；
：橫桿截面慣性矩；
：橫桿的容許撓度值，為3mm；
3、扣件的抗滑移計(jì)算
4.2.3
：縱向或者橫向水平桿傳給立桿的豎向力；
：扣件的抗滑移承載力設(shè)計(jì)值；
單扣件取值8.0KN；雙扣件的計(jì)算承載力設(shè)計(jì)值取12.0KN，其中雙扣件后增加的扣件只能作為安全措施，一般不用于計(jì)算容許承載力，因?yàn)榈谝粋�(gè)扣件不變形，后增加的扣件就受不到豎向力的作用。
5.2.2方案論證
模板支架搭設(shè)前對方案進(jìn)行可行性分析，加強(qiáng)模板支架的方案設(shè)計(jì)與專家論證的制度，經(jīng)專家組認(rèn)可后方可實(shí)施。
5.2.3豎立桿
1、在施工前，按照方案設(shè)計(jì)在地面彈出墨線以控制立桿的排距、橫距，確保立桿的搭設(shè)縱成行，橫成排。
2、滿堂腳手架進(jìn)行搭設(shè)時(shí)，要對天然地基進(jìn)行預(yù)壓處理，每個(gè)立桿下鋪設(shè)200mm×200mm×40mm木板，使基礎(chǔ)滿足承載力要求。砼樓板上部立桿超重滿足不了沖切要求，必須通過計(jì)算采取加強(qiáng)措施。
3、在控制立桿的垂直度時(shí)，先立兩頭立桿，設(shè)置角點(diǎn)，吊線確保垂直，然后掛線立中間立桿，確保立桿縱橫成面。
4、立桿的連接不得采用搭接，必須采用對接扣件進(jìn)行對接，并確保立桿的對接端頭平整。
5、立桿頂端設(shè)置可調(diào)支托，且立桿和水平桿的接頭均應(yīng)該錯(cuò)開在不同的框格中設(shè)置。
5.2.4安放橫桿
1、當(dāng)架體構(gòu)造荷載在立桿不同高度軸力變化不大時(shí)，可以采用等步距設(shè)置。
2、當(dāng)中部有加強(qiáng)層時(shí)或者支架很高，軸力沿高度分布變化較大，可采用下小上大的變步距設(shè)置，變化不宜過多。
3、高支撐模架步距以0.9～1.5m為宜，不宜超過1.5m。
4、當(dāng)模板支架高度較高，超過20m或者橫向高寬比≥6時(shí)，為了加強(qiáng)其構(gòu)架的整體剛度，應(yīng)該設(shè)置一至數(shù)道整體性水平加強(qiáng)層。
5、梁底小橫桿要通過計(jì)算根據(jù)荷載加密設(shè)置。
5.2.5扣件的施工要求
1、扣件必須擰緊，扣件螺栓擰緊力矩不應(yīng)小于40，且不應(yīng)大于65，必要時(shí)頂層扣件采用雙扣件或者合格的新扣件。
2、模板支架施工過程用檢測扳手抽查檢測。
3、立桿接頭必須采用對接扣件。
4、模板支架搭設(shè)時(shí)現(xiàn)場必須安排人跟蹤檢查。
5.2.6剪刀撐及掃地桿等構(gòu)造措施施工
1、掃地桿必須縱橫雙向設(shè)置，嚴(yán)格控制掃地桿的高度，掃地桿距墊層面高度≤200mm，以減少立桿下端的懸臂長度。
2、沿高支撐架的四周外立面應(yīng)該滿足立面滿設(shè)剪刀撐。
3、每隔10～15m設(shè)置縱橫向剪刀撐，同時(shí)主梁側(cè)也要設(shè)剪刀撐。
4、高于4m的模板支架從頂層開始向下每隔兩步設(shè)一道水平剪刀撐。
5、每道剪刀撐寬度不應(yīng)小于4跨，且不應(yīng)小于6.0m，斜桿與地面的傾角宜在450～600之間。
5.2.7模板支架體系驗(yàn)收
模板支架搭設(shè)完后，由現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)理組織，相關(guān)部門負(fù)責(zé)人及相關(guān)人員參加，嚴(yán)格按照《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》，對模板支架進(jìn)行檢查驗(yàn)收合格后方可使用。
5.2.8工序交接
模板支架驗(yàn)收合格后，辦理工序交接手續(xù)，做好工序交接資料。
5.2.9下道工序施工
各項(xiàng)驗(yàn)收合格，資料齊備，進(jìn)行模板鋪設(shè)、鋼筋綁扎及砼澆筑等后續(xù)施工。
6、材料與設(shè)備
6.1主要材料 表6.1
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序號
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名稱
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規(guī)格
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數(shù)量
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備注
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1
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鋼管
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Φ48×3.5mm（按實(shí)際情況）
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視具體工程定
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用于模板支架搭設(shè)
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2
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扣件
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標(biāo)準(zhǔn)瑪鋼扣件
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視具體工程定
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用于模板支架搭設(shè)
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3
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模板
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40mm厚
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視具體工程定
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用于立桿墊腳
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6.2主要機(jī)具 表6.2
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序號
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名稱
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功率
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數(shù)量
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備注
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1
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臺鋸
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1.5KW
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1臺
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用于架體墊板切割
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2
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切割機(jī)
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3KW
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1臺
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用于短鋼管切割
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3
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檢測扳手
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標(biāo)準(zhǔn)
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2把
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用于扣件擰緊檢測
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7、勞動(dòng)組織 表7
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序號
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工種
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人數(shù)
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工作內(nèi)容
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備注
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1
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放線工
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1名
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立桿平面放線控制行距排距
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技術(shù)員負(fù)責(zé)
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2
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架子工
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視工程規(guī)模定
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模板支架搭設(shè)
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特殊工種
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3
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輔工
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視工程規(guī)模定
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材料搬用、配料
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8、質(zhì)量控制
8.1高支撐模板支架設(shè)計(jì)與施工所參照依據(jù)的規(guī)范：
《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 （GB50009-2006）
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB50010-2002）
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB50017-2003）
《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2006）
《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ59-99）
《簡明施工計(jì)算手冊》第四版 江正榮
8.2對進(jìn)場的鋼管、扣件按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行進(jìn)場驗(yàn)收，驗(yàn)收方式根據(jù)《建筑施工鋼管扣件腳手架安全技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行抽檢、復(fù)檢，檢驗(yàn)項(xiàng)目包括：鋼管及扣件外觀檢查表面無裂紋、實(shí)測實(shí)量鋼管的壁厚及直徑、以及鋼管扣件的力學(xué)性能等。
8.3對進(jìn)場鋼管如果發(fā)現(xiàn)壁厚太薄，和方案設(shè)計(jì)選用的材料不相符，要及時(shí)調(diào)整方案設(shè)計(jì)，如果方案調(diào)整后仍不能滿足施工要求，必須清退該批鋼管，嚴(yán)禁在工程上使用。
8.4在材料的使用過程中嚴(yán)格材料的收、發(fā)、儲、領(lǐng)、用制度，材料管理要有可追溯性，對于復(fù)檢不符合力學(xué)性能要求的鋼管扣件一律清除出場，嚴(yán)禁在工程上使用。
8.5施工現(xiàn)場要建立完善的質(zhì)量、安全檢查制度，并給予實(shí)施。
8.6模板支架搭設(shè)前對方案進(jìn)行可行性分析，加強(qiáng)模板支架的方案設(shè)計(jì)與專家論證的制度。
8.7模板支架搭設(shè)過程中安排專人跟蹤檢查。
8.8架子工屬于特殊工種，嚴(yán)禁無證上崗，并且組織工人進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)及安全意識培訓(xùn)。
8.9現(xiàn)場建立模板支架監(jiān)測制度，模板支架搭設(shè)要定期對模板支架體系進(jìn)行沉降、變形觀測，防患于未然。
8.10嚴(yán)格執(zhí)行《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》，模板支架使用前必須組織相關(guān)人員進(jìn)行檢查驗(yàn)收合格后方可使用。
9、安全措施
9.1制定項(xiàng)目安全生產(chǎn)責(zé)任制，工地現(xiàn)場設(shè)置專職安全員，工人進(jìn)場必須進(jìn)行安全教育和安全交底。
9.2搭設(shè)模板支架及鋪設(shè)梁板模板，根據(jù)模板支架高度設(shè)置水平安全網(wǎng)兜，避免高空墜物傷人。
9.3操作人員嚴(yán)格施工操作規(guī)程，施工時(shí)必須正確佩帶安全帽、安全帶，嚴(yán)禁穿硬底鞋。
9.4架子工登高作業(yè)嚴(yán)禁酒后施工。
10、環(huán)保措施
根據(jù)國家有關(guān)環(huán)保法規(guī)，應(yīng)該采取下述環(huán)保措施。
10.1每天安排專人清掃現(xiàn)場施工道路并灑水，做好現(xiàn)場文明施工。
10.2現(xiàn)場鋼管、扣件按照規(guī)格、使用部位堆放整體，并且給予標(biāo)識。
10.3施工過程產(chǎn)生的各種廢棄物集中存放，定期運(yùn)送到指定的廢棄物處理站。
11、效益分析
11.1經(jīng)濟(jì)效益
扣件式鋼管腳手架在超高模板支架體系中的使用，既保證了支架的整體性，又節(jié)約周材，贏得了工期。
11.2社會效益
用鋼管扣件這種最常見的模架搭設(shè)方法，解決了超層高模板支架的施工難題，提高工程質(zhì)量，降低工程造價(jià)。
在超層高現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)的施工方面，我公司取得的QC成果兩項(xiàng)：2003年10月發(fā)表了《確保16米跨鋼筋砼框架梁的施工》獲得武漢市QC論文發(fā)布二等獎(jiǎng)，2008年5月發(fā)布的《扣件式鋼管高支撐模架的設(shè)計(jì)與施工》獲得湖北省QC論文發(fā)布二等獎(jiǎng)；在《武漢建筑工程質(zhì)量》2006年度第3期上發(fā)表《高層建筑轉(zhuǎn)換層厚板支撐體系的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)》，并獲得武建集團(tuán)首屆“青工杯”職工論文賽三等獎(jiǎng)。
12、應(yīng)用實(shí)例
12.1山西運(yùn)城關(guān)鋁熱電廠屋內(nèi)配電裝置工程（2006.12-2007.9），現(xiàn)澆砼框架結(jié)構(gòu)二層，總建筑面積4686㎡，一層層高12.0m，二層層高15.4m，柱距12.0m×12.0m，其中建筑面積810㎡的建筑層高達(dá)到27.4m。結(jié)構(gòu)施工模板支架穩(wěn)定滿足施工要求，且無安全事故發(fā)生，既節(jié)約周材，又贏得了工期。
12.2仙桃恒迪國際建材園精品超市工程（2005.7-2006.1），框架結(jié)構(gòu)三層，總建筑面積12000㎡，中間大廳590㎡，層高9.0m，柱距8.0m×8.0m。結(jié)構(gòu)施工模板支架穩(wěn)定滿足施工要求，且無安全事故發(fā)生。
12.3佳麗廣場框筒結(jié)構(gòu)（1994.10-1998.8），地下二層，地上54層，建筑面積230000㎡，裙房局部梁板結(jié)構(gòu)層高達(dá)24m。施工模板支架穩(wěn)定，無安全事故發(fā)生，贏得了一致好評。
