模板支架工程施工验算案例

2019-07-20赵晔

城市道桥与防洪 2019年7期

赵晔

（上海浦东城市建设实业发展有限公司，上海市 200136）

1 工程概况

本文以上海市浦东新区临港综合区丹漪路（凯汇路-东海大道）新建工程为背景。

丹漪路（凯汇路-东海大道）位于上海市浦东新区临港综合区先行区核心区域内，西起凯汇路，东至东海大道。工程包括道路、排水及3个地道工程（地道 1、2、3），位于规划的各交叉路口，均采用C35钢筋混凝土现浇结构。3个地道中地道3为最大最深。地道主体结构示意图见图1～图3。

图1 地道平面图（单位：mm）

图2 地道纵截面图（单位：mm）

图3 地道横截面图（单位：mm）

2 计算依据

（1）《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ 162—2008）。

（2）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130—2011）。

3 模板支架设计

本工程标准段截面构造为单箱的矩形框架结构，模板支架采用的钢管类型为48mm×3.6mm（由于市场上钢管质量参差不齐，为安全起见计算书中采用该参数计算），上铺次楞及底模，支架均落座在已浇底板混凝土上。侧墙及顶板底模均采用厚15mm木模板，侧墙内模板采用48mm钢管将两侧墙体对撑固定。侧墙外模利用工法桩外砌砖模（地道1顶板厚700mm，地道2顶板厚500mm，地道3顶板厚1 100mm），由于地道3最大最深，本文以此为背景。

地道3厚1 100 mm的顶板支架，立杆采用ø48×3.0mm钢管脚手架，纵向@0.5m，横向@0.5m；水平杆步距等于@1.5m；横向垂直剪刀撑每隔8排支架立杆设置1道，纵向垂直剪刀撑共设4道；扫地杆上设置水平剪刀撑1道。顶板浇模主楞为ø48×3.0 mm钢管横向布置；次楞采用二四方木（50 mm×100mm）@250mm纵向布置；底模采用2 440mm×1 220mm×15mm木模板，纵向铺设。

侧墙采用厚15mm木模板，背面次楞采用二四方木@250mm竖向布置，主楞采用双拼 ø48×3.0mm钢管水平向布置，间距0.75m。M12钩头螺栓连接主次楞，竖向间距0.75m，水平向间距0.5m。

地道均采用横向扫地杆，用直角扣件将其固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上，纵向扫地杆则用直角扣件固定在不超过底座200mm处的立杆上。

本支架节点连接均采用铸铁扣件固定连接。

模板及支架的施工布置示意图见图4～图6。

图4 横截面支架及模板（单位：mm）

图5 纵截面支架及模板（单位：mm）

图6 节点大详图（单位：mm）

4 厚1 100 mm顶板结构模板及支架验算

4.1 厚1 100 mm顶板模板验算

计算形式：均布荷载三等跨连续梁；模板受力计算模型见图7。

图7 模板受力计算模型图（单位：mm）

4.1.1 计算参数

按照《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ 162—2008）第 4.1.1、4.1.2 条规定，模板自重 0.3 kN/m2；混凝土钢筋自重25 kN/m2；倾倒混凝土荷载标准值2 kN/m；施工均布荷载标准值2.5 kN/m2；振捣混凝土时产生的荷载标准值2 kN/m2；顶板混凝土厚度按1 100mm计。

按照《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162—2008）第4.3.1条规定，考虑0.9的结构重要系数，模板均布线荷载设计值q1有以下2种组合：

（1）由可变荷载效应控制的组合：

（2）由永久荷载效应控制的组合：

取两者之中的大值，即最不利值，则q1=39.1kN/m。施工荷载为均布线荷载时，弯矩M1=0.1q1l2，则：

施工荷载为集中荷载时，其中的模板自重线荷载设计值q2=0.9×0.3×1×0.5=0.135 kN/m；跨中集中荷载设计值P=0.9×1.4×2.5=3.15 kN，则弯矩M2为：

由于M1＞M2，故应采用M1验收强度。

4.1.2 抗弯强度计算

面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板按照三跨连续梁计算。面板的抗弯强度计算式为：

式中：f为面板的抗弯强度，N/mm2；M为面板的最大弯矩，N·mm；W为面板的净截面抵抗矩；[f]为面板的抗弯强度设计值，取11 N/mm2。

本算例中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

式中：b为板截面宽度，cm；h为板截面高度，cm。

经计算得到：

f=0.244×1 000×1 000/37 500=6.51 N/mm2＜[f]=11 N/mm2，满足要求。

4.1.3 挠度计算

验算挠度时不考虑可变荷载值，仅考虑永久荷载标准值，故其作用效应的线荷载设计值q=25×1.1+0.3=27.8 kN/m，则面板最大挠度计算值V为：

V=0.677ql4/100EI=0.677×27.8×2504/（100×9 000×281 250）=0.29 mm＜[V]=l/250=250/250，满足要求。

4.2 二四方木（50 mm×100 mm）次楞验算

计算形式：均布荷载三等跨连续梁；次楞受力计算模型图见图8。

图8 次楞受力计算模型图（单位：mm）

4.2.1 计算参数

按照《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162—2008）第4.3.1条规定，考虑0.9的结构重要系数，二四方木自重30 N/m，均布线荷载设计值q1有以下2种组合：

（1）由可变荷载效应控制的组合：

（2）由永久荷载效应控制的组合：

取两者之中的大值，即最不利值，则q1=9.81kN/m。

施工荷载为均布线荷载时，弯矩M1=0.1q1l2，则：

施工荷载为集中荷载时，其中的次楞自重线荷载设计值q2=0.9×0.03=0.027 kN/m；跨中集中荷载设计值P=0.9×1.4×2.5=3.15 kN，则弯矩M2为：

由于M2＞M1，故应采用M2验收强度。

4.2.2 抗弯强度计算

查《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ 162—2008）中的表5.2.2，次楞的截面力学参数为：截面抵抗矩W=83.3 cm3；截面惯性矩I=416.67 cm4，则木材的抗弯强度计算值f为：

f=M/W=0.34×106/83 300=4.08 N/mm2＜[f]=11 N/mm2，满足要求。

4.2.3 挠度计算

验算挠度时不考虑可变荷载值，仅考虑永久荷载标准值，故其作用效应的线荷载设计值q=（25×1.1+0.3）×0.25+0.03=6.98 kN/m，则次楞的最大挠度计算值V为：

V=0.677ql4/100EI=0.677×6.98×5004/（100×9000×4 166 700）=0.08 mm＜[V]=l/250=500/250，满足要求。

4.3 主楞验算

计算形式：集中荷载三等跨连续梁；主楞受力计算模型图见图9。

图9 主楞受力计算模型图（单位：mm）

4.3.1 计算参数

P=1.0×（次楞q1+次楞自重）=9.81+0.9×0.03=9.84 kN。

主楞最大弯矩M为：

顶托梁的截面力学参数为：

截面抵抗矩W=4.49 cm3；

截面惯性矩I=10.78 cm4。

4.3.2 抗弯强度计算

抗弯强度计算值：

f=M/W=0.861×106/4 490=191.76 N/mm2＜215 N/mm2，满足要求。

4.3.3 挠度计算

经过计算，得到主楞最大挠度计算值V为：

4.4 支架验算

4.4.1 立杆上端部扣接点的铸铁扣件抗滑计算

计算形式：扣件抗滑；支架受力计算模型图见图10。

图10 支架受力计算模型图

计算参数：立杆承受的轴向力R。

已知：折减后3个扣件的抗滑承载力设计值Rz3=19.2 kN（JGJ 130—2011）；模板支撑系统恒荷载标准值产生的轴向力总和∑NGk；模板支撑系统活荷载标准值产生的轴向力总和∑NQk；立杆纵向间距La=0.5m，立杆横向间距Lb=0.5m；模板自重0.3 kN/m2；混凝土钢筋自重25 kN/m3；倾倒混凝土荷载标准值2 kN/m2；施工均布荷载标准值2.5 kN/m2；振捣混凝土时产生的荷载标准值2 kN/m2。

R=N=1.2∑NGk+1.4∑NQk=1.2×（25×1.1×0.5×0.5+0.3×0.5×0.5）+1.4×（2+2+2.5）=17.44 kN＜Rz3=19.2 kN，扣件承载抗滑满足安全稳定条件。

4.4.2 钢管立杆受压稳定性计算

计算形式：受压稳定；支架稳定计算模型图见图11。

计算参数：模板支撑系统恒荷载标准值产生的轴向力总和∑NGk；模板支撑系统活荷载标准值产生的轴向力总和∑NQk；轴心受压构件的稳定系数φ；立杆（或水平支撑）长细比λ。

已知：立杆计算高度（或水平支撑计算长度）l0；模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点的距离a；截面回转半径i；立杆计算长度附加系数k，取1.155；立杆（或水平支撑）杆件的截面面积A；h=1.5m，a=0.124m，i=15.95 mm，A=424 mm2，f=205 N/mm2；单位长度立杆承受结构自重0.150 9 kN/m，立杆高度3.3m。