工业技改工程高大模板设计及施工研究

彭 飞 飞

(广西民族大学，广西 南宁 530006)



·施工技术·

工业技改工程高大模板设计及施工研究

彭 飞 飞

(广西民族大学，广西 南宁 530006)

基于工业技改工程高大模板的施工难点，介绍了模板的设计及施工思路，并以某复杂条件下高大模板工程为例，阐述了模板设计、施工及验算方法，确保了高大模板支撑体系的安全稳定性。

模板，支撑体系，施工措施，荷载

1 工业技改工程高大模板概述及施工难点

根据住建部颁布的87号文件对于高大模板工程的定义，混凝土模板支撑工程：搭设高度5 m及以上，搭设跨度10 m及以上，施工总荷载10 kN/m2以上，集中线荷载15 kN/m2以上，支撑高度大于支撑水平投影宽度且相对无联系构件的混凝土模板支撑工程。而在施工的工业建筑中，除了满足以上几点还存在着以下问题：

1)模板支撑体系底部有设备，而且设备体积较大，需要设备安装就位以后才能进行模板支撑体系施工，导致模板支撑体系数学模型难以建立，模板体系设计及计算困难。普通的高大模板施工对支撑体系往往是采用品茗安全计算等软件进行计算。而复杂条件下的高大模板支撑体系采用软件计算并不能有效反映现场实际情况，需要技术员对现场实际情况进行分析，按照现场实际设计出模板搭设体系。

2)技改项目生产线通常仍然在运行生产，工人作业条件恶劣，施工环境危险。施工场地狭窄、作业区温度较高、作业环境恶劣，工人施工操作困难。

2 模板设计及施工的思路

结合历年来模板坍塌事故的技术原因及分析，高大模板工程之所以会发生坍塌事故不外乎两种情况，或者二者皆有之。一是架体或其杆件、节点实际受到的荷载作用超过了其实际具有的承载能力；二是架体由于受到了不应有的荷载作用(侧力、扯拉、扭转、冲砸等)，或者架体发生了不应有的设置与工作状态变化(倾斜、滑移和不均衡沉降等)，导致发生失去稳定性的破坏，简而言之为：失稳。而在我国历年来发生的模板坍塌事故中，失稳造成的模板坍塌事故又占了85%以上。因此在模板设计及施工中，必须采取正确的设计计算模型和有效的施工措施，务必确保架体满足施工承载力的要求及架体的稳定性要求。

3 复杂条件下的高大模板设计及施工实例

现以某技改项目高大模板工程为例，进行设计和施工的研究分析。

3.1 工程概况

该工程轴线长度10 m，轴线宽度9 m，建筑面积为175.66 m2。框架柱截面尺寸为1 100 mm×1 100 mm；框架梁最大截面尺寸为800×2 200，顶标高为19.5 m。模板支撑体系净高度为17.3 m。梁板混凝土合计约130 m3，混凝土自重约325 t。该混凝土平台部分区域正处于生产中的风机上方，同时轴和轴梁下侧有两根风管。该部分无法搭设支撑架管。施工时风机以及风管正在运行，作业区域温度极高，施工场地地面已经采用混凝土进行硬化。

模板搭设现场如图1所示。

3.2 模板设计及施工措施

首先，先施工本工程的四根框架柱，混凝土浇筑完成并拆除模板养护达到28 d以后，再进行架体搭设施工。梁底无法搭设架管的区域，采用钢管搭设斜撑，支撑在四根柱子侧面。采用柱子来分担部分竖向荷载。架管的水平杆步距以及立杆间距需经过设计验算，相应进行减小。架管搭设时，每一层水平杆都与四根柱子用钢管锁住，俗称“抱箍”。 其目的就是充分利用这四根已经施工完毕并达到混凝土强度要求的柱子抵抗水平方向荷载，确保架体的稳定性。架体增设由外自内搭设垂直方向和水平方向的剪刀撑，加强架体稳定性。风管处架体采取局部加强措施。

3.3 模板设计及验算

1)模板支撑系统的选型及建模。根据本工程实际特点，选用外径48 mm，壁厚3.50 mm的钢管作为模板的支撑。

2)荷载计算。

a.计算参数。模板与木板自重:0.350 kN/m2；混凝土与钢筋自重:25.000 kN/m3；楼板浇筑厚度:0.120 m；梁截面尺寸为800 mm×1 200 mm；施工均布荷载标准值:1.000 kN/m2；钢管最大允许轴向拉应力为：(4.82/4-4.452/4)πσ=4.241 15×130=551.35 MPa。钢管的允许最大工作压力(按最大允许轴向应力计算)：551.35/(4.452/4)π=39.8 MPa。计算模型如图2所示。

由于各个方向斜撑较多，与水平方向夹角也各有不同，计算书取与水平方向夹角最小值45°的钢管(水平轴向力最大)为计算模型，如计算满足则剩余斜撑满足。由图2a)可分解成如图2b)所示计算模型，A点设计为可动铰支座，B点设计为固定铰支座，N为线形荷载长度，为净跨度的1/2即4.1 m。

本计算书主要为验算钢管斜撑是否满足承载力要求，立杆间距、水平杆步距通过品茗安全设计软件进行计算，此处不再重复。

b.荷载收集。静荷载值：模板自重：NG1=0.350×(2+0.8)=0.7 kN/m；钢筋混凝土楼板自重：NG2=25.000×(2.200×0.800+1×0.120)=47 kN/m；静荷载值：N静=NG1+NG2=0.7+47=47.7 kN/m。

动荷载值：根据施工经验施工荷载为1 kN/m2及混凝土冲击荷载为2 kN/m2；动荷载值：N动=(1+2)×(2+0.8)=8.4 kN/m；则荷载值为：N=1.2N静+1.4N动=68.28 kN/m。

斜撑的稳定性计算。

钢管(O～B)按悬挑梁进行计算，钢管最大弯矩为：

M=ql2/2=68.28×4.12/2=573.89kN·m。

W=π(R4-r4)/32R=

3.14×(484-44.54)/32×48=2 835.456mm3。

[f]=223kN/mm2。

因此，σ≤[f]，满足稳定性要求。

3.4 架体局部加强措施

在梁底存在的风机和风管无法搭设架管的区域，必须对这一区域进行局部加固以保证架体的稳定性。其加固措施如下：

1)根据现场实际情况，采用满堂钢管进行加固，因基础下部为高温风机，在框架柱外侧增设3排钢管作为放大脚，第一排距框架柱外侧0.6m,第二排距第一排1m,第三排距第二排1.5m，从而分散减轻钢管上部结构的荷载。

2)风管处由于无法搭设立杆采用“吊架”的方法搭设(主要目的在于加强架体的整体性)，在风管上下四周增加两道剪刀撑，两道剪刀撑间距400mm，同时采用斜撑将风管上侧的立杆搭接到风管下部的大放脚钢管上，如图4所示。

3)将风机操作平台上的风机保护棚彩瓦板拆除，将钢管搭设于操作平台上，待锅炉基础施工完毕后再进行恢复。同时在操作平台的挑板下侧增加架管和顶托，防止架体压力过大将挑板折断。

4)柱子拆模后，将四根柱子采用架管增加抱箍与架体相连，抱箍的间距与步距一致。

搭设完成后现场实例图见图5。

4 结语

在以上的设计及施工实例中，我们可以看出该工程能顺利完成的原因为：

柱子先于架体搭设之前施工，并且养护完毕，混凝土强度满足了施工要求，这一点尤为关键。通过这四根柱子，项目部以采用抱箍的方式将框架柱与架体连成一体，有效的提高了稳定性。通过采用斜撑的方式，斜撑与柱子一起分担了部分竖向荷载。同时在架体的局部薄弱环节采取了加强措施。

最终通过精心设计和采用有效的施工措施，我们仍然可以采用常规的钢管在复杂条件下，搭设出高大模板支撑体系。获得了施工安全和经济效益的双丰收。

[1]JGJ162—2008，建筑施工模板安全技术规范[S].

[2]JGJ130—2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[3]GB50009—2001，建筑结构荷载规范(2006年版)[S].

[4] 杜荣军.扣件式钢管模板高支撑架的设计和使用安全[J].施工技术，2002(2)：45-46.

[5] 卫 超.高大模板支撑体系技术研究[D].合肥：合肥工业大学,2010.

[6] 黄世卫.浅析扣件式钢管脚手架高大模板支持体系施工技术[J].城市建设理论研究(电子版),2012(3)：75-76.

Research on design and construction of high template for industrial technological transformation engineering

Peng Feifei

(GuangxiUniversityforNationalities,Nanning530006,China)

Based on the construction difficulty of high template for industrial technological transformation engineering, this paper introduced the template design and construction thinking, and taking a high template engineering under complex condition as an example, described the template design, construction and checking method, ensured the safety and stability of high template support system.

template, support system, construction measure, load

1009-6825(2016)28-0102-02

2016-07-21

彭飞飞(1984- )，男，助理工程师

TU755.2

A