承插型盤扣式腳手架在建筑工程高支模施工中的應(yīng)用

摘要：本文結(jié)合某中學(xué)體育館屋面高支模施工工程實(shí)例，介紹了承插型盤扣式腳手架在該體育館屋面中的應(yīng)用，為新建學(xué)校體育館等類似工程的施工提供參考借鑒。

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.

關(guān)鍵詞：盤扣式腳手架;高支模;施工;應(yīng)用

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

中圖分類號(hào)：TU731.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）15-0138-03

0 ?引言

盤扣式腳手架作為目前較為廣泛應(yīng)用的腳手架，具有技術(shù)成熟、連接牢固、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，正在逐漸廣泛應(yīng)用于橋梁、房建等工程施工中，本文利用在建項(xiàng)目，探討承插型盤扣式腳手架在該中學(xué)體育館屋面施工中的應(yīng)用。

1 ?工程概況

某中學(xué)項(xiàng)目建筑總面積40000m2，結(jié)構(gòu)形式采用框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，地下一層，地上四層，建筑總高度18.4m。本工程單體樓剪力墻抗震設(shè)防分類（乙級(jí)）;抗震設(shè)防烈度為8度;建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年。中學(xué)體育館位于綜合樓內(nèi)，體育館屋面平面尺寸為46.7m×26m;梁最大截面尺寸為400mm×1350mm，梁最大跨度為37.5m，梁最大支模高度為8.82m，模板支架基礎(chǔ)為100mm厚C35混凝土結(jié)構(gòu)板。體育館上部屋面梁板支模高度超過(guò)8m，屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大工程的高支模施工，需編制專項(xiàng)施工方案并請(qǐng)專家進(jìn)行論證。本方案安全計(jì)算均以最不利因素進(jìn)行驗(yàn)算。

2 ?工程參數(shù)

2.1 體育館屋面（表1）

2.2 梁模板

2.3 梁模板支架

2.4 梁體加固

支撐采用承插型盤扣式腳手架，梁底立桿均采用標(biāo)準(zhǔn)立桿對(duì)接支撐，順梁長(zhǎng)度、寬度方向間距均為900mm，橫桿步距為1500mm，掃地桿高度為300mm，梁底主梁、橫托均采用Φ48×3.2mm鋼管，小梁采用30mm×80mm木楞。

2.4.1 中學(xué)體育館屋面400mm×1350mm梁的加固構(gòu)造詳見圖1-圖2

2.4.2 對(duì)拉螺桿的設(shè)置

對(duì)拉螺桿采用Φ14螺桿，豎向間距為300mm，水平間距為500mm，采用雙螺帽以保證安全。螺桿的設(shè)計(jì)具體詳見圖3。

3 ?施工工藝

3.1 支撐體系材料選擇

3.1.1 立桿選擇

承插式腳手架立桿采用Φ48×3.2mm鋼管，根據(jù)本工程模板支撐高度通過(guò)計(jì)算采用1000mm、1500mm兩種規(guī)格。兩種規(guī)格立桿布設(shè)時(shí)要交叉布置，使立桿接頭在同一平面錯(cuò)開。

3.1.2 橫桿選擇

橫桿為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，根據(jù)本工程實(shí)際情況，選擇長(zhǎng)度為900mm。

3.1.3 水平、豎向斜撐

水平斜撐采用900mm×900mmmm規(guī)格，豎向斜撐采用900mm×1500mm規(guī)格。

3.2 支撐體系搭設(shè)及要求

測(cè)量放線→梁、板定位→立桿定位并標(biāo)記→擺放底托 ? ? 豎立桿、橫桿及掃地桿→繼續(xù)搭設(shè)上部立桿、橫桿→安裝豎向斜撐、水平橫撐→搭設(shè)豎向及水平剪刀撐→鎖梁底鋼管→擺放木楞→鋪設(shè)梁底模板→板底模板鋪設(shè)。

①將體育館屋面梁的輪廓線在地面上標(biāo)出，保證支撐系統(tǒng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行搭設(shè)。②按照支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖把立桿的位置在板面標(biāo)識(shí)出來(lái)，使立桿擺列整齊有序。③首先搭設(shè)起步桿，然后依次搭設(shè)旁邊的立桿，及時(shí)搭設(shè)掃地桿及第一層橫桿，保證支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定、牢固。④待第一層立桿全部搭設(shè)完成后，依次進(jìn)行上部立桿的搭設(shè)，及時(shí)搭設(shè)橫桿。搭設(shè)至梁底位置時(shí)按照設(shè)計(jì)預(yù)留梁體位置。立桿、橫桿搭設(shè)完畢按照設(shè)計(jì)要求及時(shí)搭設(shè)整體剪刀撐。⑤搭設(shè)梁底縱、橫向受力鋼管，受力鋼管需固定牢固，在搭設(shè)過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量控制以保證梁底標(biāo)高準(zhǔn)確無(wú)誤。⑥木楞的擺放應(yīng)保證線型平順、間距均勻，按照設(shè)計(jì)要求在受力薄弱位置進(jìn)行加密處理。⑦板底模板鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)先將可調(diào)頂托調(diào)整至預(yù)定標(biāo)高位置，滿足要求后再鋪設(shè)模板。

3.3 模板及支撐系統(tǒng)拆除

①待同條件試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%時(shí)方可進(jìn)行模板及支撐系統(tǒng)的拆除作業(yè)。拆除作業(yè)前，技術(shù)負(fù)責(zé)人要對(duì)操作工人進(jìn)行技術(shù)交底、安全交底。②在拆除工作開始前，應(yīng)先清理支撐系統(tǒng)上的多余材料和雜物，以免拆除過(guò)程掉落造成物體打擊傷害。在拆除影響范圍外側(cè)設(shè)置警示標(biāo)志，派專人看守。③進(jìn)行拆除工作的高空作業(yè)人員應(yīng)佩戴安全帽、系安全帶、穿防滑鞋。支撐系統(tǒng)拆除時(shí)要從上向下依次拆除。拆卸下來(lái)的配件按照型號(hào)分類擺放以便于再次利用。

4 ?模板支架系統(tǒng)受力驗(yàn)算

4.1 計(jì)算依據(jù)

①《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》JGJ231-2010。②《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010-2010。③《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012。④《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50017-2017。

4.2 模板支架荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

本計(jì)算采用兩根立桿作為荷載計(jì)算的單元進(jìn)行作用于模板支架的荷載包括靜荷載、活荷載和風(fēng)荷載的計(jì)算。

①靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值包含如下內(nèi)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）鋼筋混凝土梁、板自重（kN）：GK3=25.5×0.4×1.35+25.1×0.12×（0.9×2-0.4）=17.9868kN

靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值NGK=（GK1+GK2+GK3）=（1.2665kN+0.486kN+17.9868kN）=19.7393kN

②活荷載標(biāo)準(zhǔn)值包含如下內(nèi)容：

1）施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）：QK1=3×0.9×0.9×2=4.86kN;2）澆筑混凝土產(chǎn)生的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）：Qk2=0.07×0.9×0.9×2=0.1134kN;3）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算：ωk=μzμsωo=0.25×1×1.3=0.325kN/m2。

式中：ωo——基本風(fēng)壓值（kN/m2），ωo=0.25kN/m2;μz——風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，μz=1;μs——風(fēng)荷載體型系數(shù)，μs=1.3。

③不考慮風(fēng)荷載時(shí)，兩根立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值Ngk=1.2NGK+1.4NQK=1.2×19.7393kN+1.4×（4.86kN+0.1134kN）=30.64992kN

單立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值N1=Ngk/2=30.64992kN/2=15.32496kN

④考慮風(fēng)荷載時(shí)，兩根立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值N1=1.2NGK+0.9×1.4NQK=1.2×19.7393kN+0.9×1.4×（4.86kN+0.1134kN+0.325kN）=30.363144kN

單立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值N2=Ngk/2=30363144kN/2=15.181572kN

4.3 立桿驗(yàn)算

4.3.1 長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算

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

式中：a—頂托至水平桿中心間距（m），a=0.25m;η—立桿長(zhǎng)度修正系數(shù)，η=1.2;h—橫桿最大步距（m），h=1.5m;h'—立桿頂層水平桿步距（m），h'=1.5m-0.5m=1m。

②λ=hmax/i=180/15.9=113.208≤[λ]=150

式中：i—回轉(zhuǎn)半徑i（mm），i=15.9m;

長(zhǎng)細(xì)比滿足要求！查表得，？準(zhǔn)=0.380。

4.3.2 風(fēng)荷載計(jì)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 穩(wěn)定性計(jì)算

組合風(fēng)荷載時(shí)：N/（？準(zhǔn)A）+Mw/W=15324.96/（0.380×450）+0.083×106/4730=107.167N/mm2≤[f]=300N/mm2

式中：？準(zhǔn)—軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，查表?。繙?zhǔn)=0.38;A—立桿的截面積（cm2），查表A=450cm2;W—立桿的截面模量（cm3），查表W=4.73cm3。

穩(wěn)定性滿足要求！

4.4 高寬比驗(yàn)算

根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)長(zhǎng)條狀的獨(dú)立高支模架，架體總高度與架體的寬度之比不宜大于3。H/B=8.82/24.62=0.358≤3

高寬比滿足要求！

4.5 架體抗傾覆驗(yàn)算

支撐體系結(jié)構(gòu)尺寸為：長(zhǎng)度L=37.5m;寬度B=24.62m;高度H=8.82m。

①混凝土澆筑前，傾覆力矩主要由風(fēng)荷載產(chǎn)生，抗傾覆力矩主要由模板及支架自重產(chǎn)生。

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

抗傾覆力矩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—可變荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)，取值γQ=1.4;γG—永久荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)，取值γG=0.9;Q3k—其他附加水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m），Q3k=0.55kN/m;G1k—模板及其支架自重標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2），G1k=0.5kN/m2;q—支架自重標(biāo)準(zhǔn)值q（kN/m），q=0.149kN/m;ωk —風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2），ωk=0.325kN/m2;h2 —風(fēng)荷載作用位置距離支架底的距離（m），h2=3.9m;la'lb'—支架水平桿件長(zhǎng)度，la'=lb'=0.9m。

混凝土澆筑前抗傾覆滿足要求！

②混凝土澆筑時(shí)，傾覆力矩主要由泵送、傾倒混凝土等因素產(chǎn)生的水平荷載產(chǎn)生，抗傾覆力矩主要由鋼筋、混凝土、模板及支架自重產(chǎn)生。

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

抗傾覆力矩 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、傾倒混凝土等因素產(chǎn)生的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2），Q2k=0.07kN/m2;G2k—新澆筑混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m3），G2k=24kN/m3;G3k—混凝土梁鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m3），G3k=1.1kN/m3;h0—面板厚度（m），h0=0.12m。

混凝土澆筑時(shí)抗傾覆滿足要求！

4.6 立桿支承面承載力驗(yàn)算

體育館屋面支撐系統(tǒng)立桿基礎(chǔ)為二層結(jié)構(gòu)梁板面。梁板混凝土等級(jí)為C35，板厚100mm，板配筋為C8@200雙層雙向設(shè)置，框架梁截面為400mm×700mm。

4.6.1 受沖切承載力計(jì)算

①計(jì)算截面的周長(zhǎng)：um=2[（a+h0）+（b+h0）]=1120mm

式中：a—立桿墊板長(zhǎng)a（mm），a=200mm;b—立桿墊板寬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 —局部荷載或集中反力作用為矩形時(shí)的場(chǎng)邊與短邊尺寸的比值，取βs=2;as—柱位置影響系數(shù)，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—截面高度影響系數(shù)：取βh=1.0;ft—混凝土軸心抗拉強(qiáng)度7天實(shí)測(cè)值（N/mm2），ft=0.911N/mm2;σpcm—在本工程計(jì)算中為了安全和簡(jiǎn)化計(jì)算起見，將其取為0，作為板承載能力安全儲(chǔ)備。

板受沖切承載力滿足要求！

4.6.2 局部受壓承載力計(jì)算

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010第6.6.1條規(guī)定：

①混凝土局部受壓的計(jì)算底面積Ab=（a+2b）×（b+2b）=360000mm2

②混凝土局部受壓凈面積Aln=ab=40000mm2

③混凝土局部受壓時(shí)的強(qiáng)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—混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)：混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于C50時(shí)取βc=1.0;βl—混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2），由上面計(jì)算得βl=3;fc—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度7天實(shí)測(cè)值，fc=9.686N/mm2。

板局部受壓承載力滿足要求！

5 ?結(jié)束語(yǔ)

承插型盤扣式支架在建筑工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，此類型腳手架具有較高的安全保障，材料用量節(jié)省，施工效率高，方便運(yùn)輸及清點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外建筑市場(chǎng)得到一致好評(píng)。本文介紹了承插型盤扣式支架在體育館屋面高支模體系應(yīng)用中的施工工藝及受力驗(yàn)算，為類似工程項(xiàng)目的施工提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ231-2010，建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程[S].

[2]GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[4]GB 50017-2017，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

作者簡(jiǎn)介：程毅（1986-），男，河南南陽(yáng)人，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)榉拷üこ痰氖┕ぜ夹g(shù)與管理。