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1、第 1 页 共 13 页版权归作者所有，本网站只提供下载。重载、大跨、超高模板脚手架施工工法1 总则在多高层建筑施工中，新浇砼模板荷载通常由支撑、二次支撑以及与它们相连的支承楼板（通称支承体系）承担。尤其是当施工荷载经竖向传递至下部模板脚手架时，由于脚手架系临时建筑，对其承载强度、刚度及稳定性的影响很大，如脚手架设计不合理、施工措施不当，将可能导致支承体系的严重超载，甚至引发整个结构的坍塌破坏，造成重大人员伤亡和财产损失。在国内外建筑史上这类恶性事故的发生不胜枚举。然而因当前仍有部分施工人员对脚手架这种临时结构的工作性能的认识和把握不够，同时支架设计缺乏成熟、系统的设计理论，施工规范过于笼统，
2、缺乏可操作性，施工过程环节众多，且每个环节存在许多不确定因素，施工误差偏大，并且缺乏配套的施工检测手段，因而当前脚手架工程基本处于一种定性的、经验式的施工水平，工作中一旦某个环节出现问题，则对结构质量和安全的危害往往难以避免。因此探索、制定竖向施工荷载传递作用下模板脚手架尤其是超高脚手架的设计施工方法尽管难度很大，但意义重大。有必要探索建立一个用于分析各种结构竖向施工荷载传递的理论，并结合现场施工经验，形成一套便于推广应用的半理论、半经验性的模板脚手架体系的设计施工方法。1.1 特点及适用范围、将传统的用于分析平板式结构竖向施工荷载传递的刚性法理论拓展到框架结构中，分析支承体系在浇筑砼、拆模、
3、张拉预应力等施工过程中支承楼板、立杆支撑等构件的荷载变化状态，以确定出最大支承荷载和最大支撑荷载以及其所发生的施工时间和施工部位，进而能有效地在确定支撑方案中采取技术措施，在施工中控制结构状态，防止结构施工事故发生。、所运用的设计理论简便、易行、赋有较强的直观性，且经多年的理论研究、工程运用及现场动态测试，证明该法具有一定的准确性，其产生的误差也是施工工程可接受的，具有很强的实际意义和推广运用价值。、施工技术措施较为严密，根据超高模板脚手架的特点，以单根立杆承载力及钢管脚手架整第 2 页 共 13 页版权归作者所有，本网站只提供下载。体稳定性为主要技术验算指标，并在脚手架构造上配以数项有较强针
4、对性和良好使用效果的技术措施。、在施工管理上制定了相应操作程序和管理办法，以确保技术措施的落实。、具有良好的经济、社会和环境效益，施工中能将工程进度、质量、经济投入三者较好地结合起来，并取得最佳效果。、施工中通过对支承构件的竖向变位测试，和对支撑构件承载力的测试，来控制施工质量和安全。本工法适用于多高层框架结构（预应力结构）施工中，支承体系竖向施工荷载的分析及施工方案的制定和实施，尤其适用于高度大于 1.2m 大梁以及高于 10 米的超高模板脚手架的设计和施工。1.2 基本原理1.2.1 基本假定、支撑相对于楼板为无限刚硬；、楼板砼的收缩、徐变对支承体系的荷载影响不计；、地基刚度相对于楼板刚度
5、为无限大；、竖向施工荷载在支承体系传递时，支承楼板所吸收的荷载和它们各自的弯曲刚度成正比。1.2.2 分析模式第 3 页 共 13 页版权归作者所有，本网站只提供下载。将结构简化为单跨模式分析，假定每层楼板荷载为 1D，每层支撑及二次支撑荷载为 0.1D，超高模板脚手架支撑可按正常楼层高度折算为 0.1D 的数倍。具体分析过程见表一。1.2.3 分析结果按表一可循环往复做下去，最后可得出如下规律第 4 页 共 13 页版权归作者所有，本网站只提供下载。、支撑荷载及楼板支承荷载最终将收敛于各自的稳定值；、楼板的最大支承荷载出现在底层支撑拆除前最后浇筑的那层楼板上，当拆除该层楼板下支撑时，该层楼板
6、的最大支承荷载便出现。、最大支撑荷载出现在底层支撑上，它发生于该层支撑拆除前，浇筑最上一层楼板砼时。、采用二次支撑或支撑的松紧技术将会有效地降低最大支撑和支承荷载，进一步发挥已结硬楼板的自承载能力，使施工荷载的分布更为均匀合理，支两层支模条件下竖向荷载传递分析承体系的利用率也相应提高。、对于框架预应力结构（单向或双向楼板预应力）尚需考虑张拉预应力筋时，梁板起拱后该层施工荷载将产生水平传递，造成张拉梁板下支撑卸载。、对于灵活设置支模层数的框架结构，其施工荷载的传递应以具体分析结果为准，最大支承和支撑荷载的出现部位及施工阶段不受以上规律限制。2 施工方案的确定2.1 根据工程特点、现场条件及可能的
7、施工资源投入等情况，初步拟定支撑方案，确定支模层数和支架的主要构造。2.2 以大梁等相对自重大的构件为支架设计控制构件，依据荷载分析原理，按设定的支模层数进行竖向施工荷载的分析，得出最大支撑荷载和最大支承荷载数值及其发生的结构部位和施工过程。2.3 考虑基本原理中的基本假设和工程实际状况的差别所带来的误差，根据工程实践，可作如下取值修正，工程实践证明该修正是偏于安全的。、在无二次支撑或采用松紧技术的情况下，可将分析所得的最大支撑荷载乘以 0.80.9 的修正系数，并以此作为立杆间距设计的控制荷载；将分析所得的最大支承荷载直接作为楼板支承的设计控制荷载。、在采用二次支撑或支撑的松紧技术的情况下，
8、考虑到支撑需重新顶紧，其“安装缝隙”必然导致竖向施工荷载过多地传于楼板而相应减少支撑荷载，故可将分析所得的最大支撑荷载乘以0.70.8 的修正系数，作为立杆支撑间距的设计控制荷载；将分析所得的最大支承荷载乘以 1.11.2第 5 页 共 13 页版权归作者所有，本网站只提供下载。的修正系数，作为楼板支承的设计控制荷载。2.4 确定主控构件及其下支架的自重荷载。以设计控制构件下的支架作为验算对象，根据立杆间距布置，合理划分每根立杆的承载面积，计算出新浇砼在该面积中的自重，并折算出主控构件自重荷载或面荷载 D。取普通层支架的自重荷载为 0.1D，超高脚手架估算其自重荷载为 0.1D 的多少倍。2.
9、5 验算设计控制构件（一般为大梁）的承载力。在有设计荷载交底的情况下，以控制构件在正常使用或施工荷载作用下的正常承载力为施工安全的上限指标；在无明确设计荷载交底的情况下，可以控制构件在正常使用状态下的自承载能力（承担自重） ，和根据其使用功能荷载规范所规定的使用活荷载作用下的承载能力之和为控制施工安全的上限指标。将经竖向施工荷载传递分析所得的最大支承荷载的修正值来对比上述的上限指标，未超过的为施工可行，超过的应进一步分析原因，重新设定支模层数并进行验算。2.6 确定构件验算的受力简图及验算控制指标。、小横杆：取单跨实际跨度，两端简化为简支，梁底对其作用简化为均布荷载，最大控制应力宜控制在 ma
10、x=2125kg/cm 2。当 max2125kg/cm 2时，表明小横杆已发生塑性变形，考虑到支架系临时性结构，且其安装误差明显大于建筑结构本身，故还可进一步验算其跨中挠度，当最大挠度 fmax5cm，在对施工起拱进行调整后，可以认为小横杆满足安全要求。 大横杆：取单跨实际跨度，两端简支、小横杆对其作用简化为集中荷载，要求max2125kg/cm 2。同样不能满足时，验算挠度在时 fmax5cm，在对施工起拱进行调整后，可满足安全要求。 立杆：为简便实用起见可将立杆简化为承受轴心荷载。通过计算单根立杆的实际承载力来对比其极限承载力。第 6 页 共 13 页版权归作者所有，本网站只提供下载。根
11、据脚手架材料轴心抗压极限破坏的有关科研资料，针对超高模板脚手架整体稳定性问题十分突出的特点，考虑工程施工的安全性、经济性和施工进度的相互统一关系，可将常用的支架材料的立杆的轴心承载力确定如下表二。说明：i）一级立杆为使用周转 5 次以下，立杆基本没有受形，且使用维护良好；二级立杆为使用周转 10 次以下，立杆略有变形，每米最大弯曲矢高小于 10mm，使用维护良好；三级立杆用材为使用周转 10 次以上，立杆有较明显变形，每米最大弯曲矢高小于 20mm，使用维护基本良好。ii）扣件式钢管立杆实验证明其轴心抗压承载力达到 3 吨左右，但由于承受偏心荷载，可能失稳而导致极限承载力衰减很大。根据使用经验
12、一级钢管的极限轴心承载力取 1.5 吨偏于安全。iii）活动式钢管支撑因系变截面且带销键式，一般作为二次支撑使用，有单根支顶构件的特点，其受力形式虽基本属于轴心受压，但其轴心承载力明显低于扣件式钢管支撑。iV）门式脚手架在支模中的受力形式界于扣件式钢管支撑和活动式支撑之间，科研资料表明门式脚手架的单根立杆承载力较低，但其单片门式脚手架因整体受力分配、传递均匀合理，承载力较高。V）其余形式的支撑材料，如早拆模板支撑体系，碗扣式脚手架等可根据实际使用效果，对比表二中的数据予以确定。将竖向施工荷载传递分析所得的支撑荷载值乘以其所影响的构件区域面积即得出单根立杆的实际承载力。对于扣件式钢管立杆宜用每榀
13、立杆（2 根或 3 根）作为一个分析计算单元，得出其承载力之后，再平均分配至单根立杆，对于门式脚手架，则以每片为计算单元和承载单元。要求单根或单片立杆 FF，其中：F 为立杆的实际承载办；F为表二所定的立杆的设计控制承载力。、小横杆下扣件的抗滑移支承力验算资料表明扣件允许抗滑移荷载值为 1020kg，考虑到架子班组人员操作水平不平均，尤其是超高架施工，体高量大，工人心理压力重，工作不便实行“三检”制，扣件连接松紧程度要求高，是影响脚手架整体支撑效果的关键环节，故宜将扣件的抗滑移荷载允许荷载值拆减一半。即要求每根钢管立第 7 页 共 13 页版权归作者所有，本网站只提供下载。杆的实际最大支撑荷载
14、要大于 510kg，否则需加设双扣件，上下抵紧，协同工作。、当上述项内容验算不满足要求时，又无法采用其它构造措施解决时，需重新设定支模层数和支撑布置构造，重新进行上述内容的验算。2.7 施工方案确定步骤框图图一 施工方案确定验算框图3 操作要点及技术措施第 8 页 共 13 页版权归作者所有，本网站只提供下载。3.1、支架地基处理对于搭设在楼地面钢筋砼面层上的支架，应注意保护砼面层质量，一般超高架所支撑的构件荷载很大，极易因立杆集中荷载较大，造成楼地面的局部甚至整体的破坏。必须在每根立杆下垫设 5cm 厚、20cm 以上厚的木脚手板或20规格以上，开口向上的槽钢，以增大立杆向楼地面的传力面积，
15、必要时铺设相互叠交的木脚手板或木脚手板与槽钢的组合。对于因施工程序或施工进度而需搭设在上壤上的超高支架，应认真对待地基的处理问题。应按需要如图六选择下述若干条措施对承载的基土进行加固处理。 挖除松软的回填土和淤泥质土，将支架尽量支设在承载力相对较高的土层上； 在土层上加铺 510cm 厚碎石，打夯碾实，上铺单向或双向林脚手板或槽钢； 在土层上浇筑 1020cm 高的 C10C20 砼，必要时布网片筋，砼面上再铺木脚手板或槽钢； 通过在满堂脚手架中搭设八字斜撑，尽可能将部分荷载卸至基础大方脚砼面上或基础柱、框架柱上。第 9 页 共 13 页版权归作者所有，本网站只提供下载。图二 超高支撑架设构造
16、图3.2 超高脚手架搭设前，应在地面上弹出主控构件的中心或轴线位置，并按方案用粉笔等标出地面上立杆布置图，明确指标架子工严格按立杆位置竖杆，要求立杆水平位置误差小于 10cm。3.3 支架搭设时应按设计要求或施工规范对支撑构件进行起拱，尤其是对于支设在土壤地基上的大跨度、大梁结构、除了考虑因结构所需和克服支模缝隙起拱外，尚需进一步考虑抵消因地基沉降所需的起拱，因而按施工规范起拱 13%有时可能偏低，可以根据工程特点，将起拱量定在 15。通过在大梁下或立杆下设置木楔来调整起拱量，木楔需设置可靠，并钉固在支模材料上。第 10 页 共 13 页版权归作者所有，本网站只提供下载。3.4 超高架中应设扫地杆，并加强纵向、横向和水平向三向剪刀撑的设置，以形成支架刚度好、抗变形能力强的整体协同工作体系。同时超高架由于稳性性问题突出，特别是立杆的承载稳定性至关重要，故在不进行立杆长细比验算的情况下，宜将大横
