wAAA钢管扣件式重荷高架模板支撑系统的安全质量管理.ppt

钢管扣件式重荷高架模板支撑系统的安全质量管理,安徽三建工程有限公司 武朝晖,主要内容,一、重荷高架支撑系统的概念； 二、钢管扣件式模板支撑的理论和规范依据； 三、钢管扣件式模板支撑系统的设计计算； 四、钢管扣件式模板支撑系统的构造措施； 五、方案的审核和现场施工管理。,一、重荷高架支撑系统概念,重荷高架支撑系统的概念： 危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法 （建设部建质2004213号 ）； 第五条 建筑施工企业应当组织专家组进行论证审查的工程 ： （三）高大模板工程 水平混凝土构件模板支撑系统高度超过8m，或跨度超过18m，施工总荷载大于10kN/m2，或集中线荷载大于15kN/m的模板支撑系统。,1、支撑系统高度超过8m 2、跨度超过18m 3、施工总荷载大于10kN/m2 对于200mm厚板： 静荷载设计值 q1 = 25×0.2×1.2+0.3×1.2=6.36kN/m2 活荷载设计值 q2 = (2 +1)×1.4=4.2kN/m2 施工总荷载设计值 q = q1+ q2=10.56kN/m2 4、集中线荷载大于15kN/m的模板支撑系统。 以300×1400梁为例： 静荷载设计值 q1 = 25×0.3×1.4×1.2+0.5×1.2=13.2kN/m 活荷载设计值 q2 = (2 +1)×0.3×1.4=1.26kN/m 施工总荷载设计值 q = q1+ q2=14.46kN/m 附加的板荷载未计；模架的自重均未考虑； 实际操作中应根据具体的梁板尺寸、模架高度等具体分析、灵活掌握。,二、扣件式模板支撑的理论和规范依据,1、 建筑施工模板安全技术规范JGJ126-2008； 2、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2001（2002年版）； 3、危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法 （建设部建质2004213号 ）； 4、地方标准和规定，如合肥市合建质安200808号关于加强合肥市高大模板支撑工程质量安全管理的实施意见 ；,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2001（2002年版）,该行业标准主要适用于高度50米以下的落地式（底撑式）钢管外脚手架。对于模板支撑系统只能说是“兼顾”。 标准正文部分共计九章188条，其中专门针对模板支撑系统的相关条款仅有五条（模板支架计算三条、构造二条）。 该标准自身存在较多问题和缺陷，实际应用中不能死扳硬套。这一点对于安全管理从业人员要引起足够的警惕。,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2001（2002年版）,存在问题简述： 1、条文引用混乱，出之无据； 如： 5.6.1（荷载）与5.6.3（变形及抗倾覆计算）要求符合GB50204的规定，而实际上GB50204没有规定。 实际设计计算中应采用现行国家标准建筑结构荷载规范(GB 50009)以及JGJ130第4章（荷载）的有关规定。 2、计算公式适用条件不明确，甚至导致计算错误； 如：5.6.2 条第2款： 模板支架立杆的计算长度l0 应按下式计算: l0=h+2a (5.2.2-3) 式中 h-支架立杆的步距； a-模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度。 这一条包括后面的条文说明都没有说清楚这个公式的适用条件。,l0=h+2a 这个公式仅适用于采用顶撑方式支模的计算，对于合肥地区常见的扣结式支模不适用。,对于合肥地区常见的扣结式支模l0=kh； 即JGJ130-2001中第5.3.3条的公式；,3、计算参数不明确，导致无法计算； 如：对于合肥地区常见的扣结式支模l0=kh； 即JGJ130-2001中第5.3.3条的公式； 问题：规范中的取值只有外架？体现了JGJ130注重于外架，对模板支撑考虑不周。,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2001（2002年版）,5.6.3 模板支架立杆的压缩变形值与在自重和风荷载作用下的抗倾覆计算应符合现行国家标准混凝土结构工程施工及验收规范(GB 50204)的有关规定。 这一条与5.6.1条有同样的问题，GB50204中并没有关于“模板支架立杆的压缩变形值”以及“在自重和风荷载作用下的抗倾覆计算”的有关规定；,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2001（2002年版）,小结一下JGJ130的三条（4款）设计计算条款： 5.6.1与5.6.3要求符合GB50204的规定，而实际上GB50204没有规定。 5.6.2的第1款在荷载效应组合上存在疑问(参看建筑结构荷载规范第3.2.4和3.2.5条。也可以参看建筑安全2007年05期对现行“建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范”相关问题的探讨); 5.6.2第2款规定的计算公式只适用于顶撑支模，对于扣结支模的计算，没有提到；即使套用第5.3.3的计算公式，也存在着所给系数只适用于外架，不适用于模板支撑的问题。 可以说：规范自身即存在着严重的安全隐患。,JGJ130规范中针对模板支撑的构造要求： 6.8 模 板 支 架,6.8.1 模板支架立杆的构造：共4款； 6.8.2 满堂模板支架的剪刀撑设置：共3款； 上述构造条款均不同程度存在一定问题，实际使用中应针对具体工程对象，区别对待。,这绝对不是危言耸听，中国建设报2007年1月16日第三版有一篇文章： 让基础理论“支牢”模架模架事故源头初探 “模架事故不只是某一企业或某一责任人的问题，钢管扣件不达标是我们看得见的，容易把握到的，而钢管扣件引起的误差或许只有百分之几，理论上的失误将可能带来更严重的失误，这点更值得人们关注。笔者以为，极易被人们忽视的理论上的误差才是模架坍塌事故的“元凶”。”,关于印发模板支撑失稳倒塌事故分析研讨会会议纪要的通知（建质安函2006149号）,一是施工现场管理不到位。 二是模板支撑搭设不规范。 三是模板支撑荷载计算错误或考虑不周。 四是钢管和扣件的质量低劣。 五是安全技术规范有待完善。 目前建筑施工模板工程安全技术规范(沈阳建筑大学土木工程学院主编)尚未出台，现有标准规范中仅有建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）在5.6节和6.8节中涉及有关模板支撑体系的计算与构造要求的条文，但没有关于荷载取值和荷载组合计算等条款,对模板支撑体系的构造规定不明确。 应对措施： 一是严格执行危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法。 二是抓紧颁布建筑模板工程安全技术规范。 三是加大对高大模板施工的监管力度。 建设部工程质量安全监督与行业发展司,建筑施工模板安全技术规范JGJ126-2008,基本内容和章节： 1、总则； 2、术语、符号； 3、材料选用； 4、荷载及变形值的规定； 5、设计； 6、模板构造与安装； 7、模板拆除； 8、安全管理 附录A、B、C、D,建筑施工模板安全技术规范JGJ126-2008,1、涉及的范围较广：大模板、滑模、爬模、飞模（台模）、隧道模、门架、桁架支模； 2、涉及的模板材料种类更加完善：木支撑、工具式支撑、桁架支撑、钢管支撑、铝合金材料等； 3、设计计算上的要求更加细致、完善； 4、强制性条文的内容和要求更加具体、细致，且主要体现在对支撑架体的构造要求上； 5、构造要求更加详实、具体；,JGJ126-2008与JGJ130-2001 在模板支撑架方面的主要区别,一、荷载和荷载组合上的区别。 1、荷载：JGJ126明确了恒载（模板及支架、混凝土、钢筋等）、活载（施工活荷、振捣荷载）、风荷载（n=10，JGJ130中n=50，0.7系数）. 2、荷载组合：首次明确结构重要性系数0=0.9，模板支架的荷载组合如下表（删减）：,JGJ126-2008与JGJ130-2001 在模板支撑架方面的主要区别,二、设计、计算上的区别。 1、强条： 5.1.6 模板结构构件的长细比应符合下列规定： 受压构件长细比：支架立柱及桁架，不应大于150；拉条、缀条、斜撑等连系构件，不应大于200； 受拉构件长细比：钢杆件，不应大于350；木杆件，不应大于250； 释义：48×3.0的钢管，立杆的截面回转半径i=1.60cm，按照l0/i150计算，立杆最大计算长度为2400mm； 按照l0/i200计算，钢管连系构件最大计算长度为3200mm；,JGJ126-2008与JGJ130-2001 在模板支撑架方面的主要区别,2、立杆计算长度和步距上的区别： JGJ126中5.2.5第3条：立柱计算长度采用纵横向水平拉杆的最大步距，最大步距不得大于1.8米 原JGJ130的规定： l0=kh； l0=h+2a ；,JGJ126-2008与JGJ130-2001 在模板支撑架方面的主要区别,三、构造和安装方面： 1、层间高度大于5米，桁架或钢管立柱支模；层间高度小于等于5米，可采用木立柱支模； 2、强条：6.1.9（详P52） 1)、梁板的支撑立杆间距要成模数； 2）、钢木立杆底部垫木，上部限制悬臂长度和偏心距； 3)、扫地杆（纵下横上），纵横向水平拉杆（小于设计步距），820米架体（最顶一步加设一道纵横向水平拉杆），20米以上架体（最顶两步加设一道纵横向水平拉杆）。 4）、对扫地杆和纵横拉杆的构造要求。（对接?）,JGJ126-2008与JGJ130-2001 在模板支撑架方面的主要区别,三、构造和安装方面： 3、强条：6.2.4（P5456） 1）、钢管、扣件、垫板的要求； 2）、高低跨处的处理； 3）、立杆严禁搭接，必须错开对接（实际执行困难？）； 4）、严禁上下立杆通过水平杆转接（实际施工中常见的问题）； 5）、剪刀撑的设置原则：外侧连续、间隔10米，宽度46米，顶部、底部以水平剪刀撑封闭；820米高：在竖向剪刀撑中间增加之字斜撑，中部增加一道水平剪刀撑；超过20米高，所有之字斜撑改为连续式剪刀撑； 6）、与柱的拉结：水平间距69米，竖向间距23米；,8米以下架体的剪刀撑设置：外侧连续、间隔10米，宽度46米，顶部、底部以水平剪刀撑封闭；,外侧连续,间隔10米,间隔10米,间隔10米,间隔10米,宽度46米,宽度46米,顶底封闭,8米20米架体的剪刀撑设置：在竖向剪刀撑中间增加之字斜撑，中部增加一道水平剪刀撑； 超过20米高，所有之字斜撑改为连续式剪刀撑；,三、扣件式模板支撑系统的设计、计算,（一）、扣件式模板支撑系统的 方案设计,良好的架体方案设计比计算书更重要； 主要内容：结构概况、模架支设设计、必要的附图； 方案设计的主要内容： 1、相关的结构概况：板厚、梁截面、模架高度、周边结构概况等； 对于不同的板厚、梁截面、支模高度要分别叙述清楚； 附以必要的结构平面和剖面图。,扣件式模板支撑系统的方案设计,2、模架的支设参数； 这是方案的核心内容，也是指导施工的关键； 一般采取梁板分别设计的方法，内容包括： 板下满堂架的立杆间距、步距，板底承力横杆的间距、抗滑扣件的数量，木方及胶板参数等。 梁下立杆在垂直于梁跨度方向的根数、间距，沿梁跨度方向的间距，步距，梁底小横杆间距、抗滑扣件的数量以及梁底木方及胶板参数等。 3、模板支撑系统的详图 板底满堂架的立杆平面布置图、梁的支设详图等。,架体设计平面图,不能以软件中的计算简图或示意图代替。,（二）、扣件式模板支撑系统的计算,目前国内对于模板支撑架计算的简况： 对于模板（高）支撑设计计算，由于具有空间整体受力情况复杂，搭设高度大，荷载大，且施工过程中存在不均匀受荷等情况，最理想的计算方法是将整体扣件式钢管架作为三维空间桁架结构，考虑不同的施工工况和荷载的最不利组合后，用结构有限元软件对整体桁架的强度、刚度和稳定性进行验算。但是由于国内目前对扣件式钢管架作为三维空间桁架结构的研究还很不充分，计算模型与实际的拟合度较差，在国内目前依然采用以分项系数法为主的概率极限状态设计方法。 实际施工方案一般采取“两架计算分离、共同工作”的设计思路。即梁底支撑架按单独支承梁荷载计算，考虑梁底支撑架承担的部分现浇板荷载，不考虑满堂架对梁的荷载分担。满堂架作为楼板的模板支撑架承担现浇板荷载并对整个支撑系统提供整体性连接和刚度支持。,扣件式模板支撑系统的计算要点,计算是对前面设计的复核和验算； 计算必须与前面的设计内容相吻合；所取的各项参数必须与设计内容相一致； 对于不同板厚的板下满堂架，如架体参数（主要是立杆间距）不一致，应分别计算； 对于不同截面高度的梁，如果支设方法是一致的，可以只计算梁高最高的，如果支设方法有变化，应针对不同的支设方法分别计算； 对于不同截面宽度的梁，应分别进行验算。 推荐采用软件计算，避免繁杂的计算过程出错。但对软件计算的结果要认真复核。,算例-算例.doc,四、扣件式模板支撑系统的构造措施,模板支撑方案决不仅仅是计算书，事实上国际国内发生的模板支撑倒塌事件绝大多数并不是计算书的问题，而是在构造措施上出了问题。 、模板支撑系统计算数学模型不完善，与现场实际的拟合度较差，必须依靠现场施工经验加强支模系统构造措施来弥补。 例如：目前的结构规范都基于静力学计算为主，动力冲击效应充其量以动载系数加以弥补；而模板支撑的受荷过程是一个明显、快速的动力学过程。又如：杆件连接偏心与搭设误差的问题，扣件节点的数学模型问题（弹性嵌固/绞支？） 等等。 目前的模板支撑计算均基于单杆应力计算，而不是基于整个支撑体系的计算，由于缺乏大比例的现场试验数据，对于荷载在整个模架支撑系统内的传递和分配并不是很清楚。 现场施工中模架的刚度随杆件的密度、扣件的紧固度、各种斜杆的设置、模架基础的刚度而变化，整体模架刚度分布不均匀，带来应力的重分配；现场浇注砼施工中荷载的不均匀，各种冲击荷载的加入导致应力不均匀的加剧。这都是在设计计算中难以精确处理的。 因此在模板支撑方案中，设置合理、有效的构造措施是模架安全和质量的重要保障。,架体的组成：立杆、横杆、斜杆以及与周边的拉接、地基情况。构造措施围绕上述方面要一一详细进行设计。,1、立杆的构造要求: 重点：立杆的对接与搭接： 个人意见：对于计算立杆传递的竖向力不大于8KN的立杆，应该允许搭接，但搭接必须按照规范的方式进行； 其他：垂直度、横竖对齐等等。 严禁无横竖水平约束的单根立杆和立于不可靠支撑点（如外架、挑板、基土等等），严禁立杆通过横杆转接。,2、横杆的构造要求： 承力横杆尽量与立杆扣结，梁底小横杆必要时可扣结在大横杆上； 纵横拉结横杆一定不能少，特别是板底和梁底最上面一步架目前在合肥地区的模板工程中普遍缺失一个方向的拉杆。 扫地杆的作用十分重要，目前缺失现象也很严重； 水平剪刀撑也属于横向联系杆件，主要是防止架体发生扭转失稳和传递不均匀荷载造成的水平力，同时也可以消除立杆接头带来的架体初始缺陷，一般在高架和重荷架体中设置。,缺少扫地杆造成的立杆整体滑移现象。,水平横杆的接头方法不当，位置不当造成的整体拉脱现象。,相关研究表明：设置水平剪刀撑可以显著提高整架的稳定承载力，提高的幅度可达到25以上； 扣件式钢管支模架稳定承载能力研究-土木工程学报2006。5,3、斜杆的构造要求： 重点：纵横向剪刀撑的设置；,实际施工中不一定是每五排立杆设置一道剪刀撑，还应考虑架体的荷载分布和刚度分布相对应，以及周边支撑的情况； 纵向应改为竖向，并应该强调纵横向均要设置剪刀撑，否则易引起误解。 剪刀撑尽可能与立杆连接。,纵横向剪刀撑的设置原则示意,4、周边的拉接构造、及地基处理 周边的拉接：与周边结构的拉接、与周边其他架体的拉接； 能拉尽量拉，能顶尽量顶，结构要可靠（非填充墙等），拉结措施要切实有效。 拉接的水平间距、 垂直间距要设计明确； 拉接的方式要可靠、 有效，推荐采用塔吊 附着形式的拉接措施。,架体的地基处理：顶撑（楼板）、硬化加固、跨越（小范围软弱区域）等多种形式。,架体所在楼层楼板的顶撑加固应注意： 、顶撑加固应在上部架体搭设前完成，以充分发挥顶撑作用； 、对于原楼层的模板支撑应慎重对待，防止多层应力累加的状况出现； 、一般最多考虑两层支撑架体、三层楼板的共同受荷； 根据研究表明：本层浇筑引起的总荷载由本层下支撑架承担约85%，本层下第2层支撑架承担约18%，传递到第3层支撑架承担的约为8%-9%，第4层支撑架仅承担0.8%左右，可以忽略。 施工技术2005.3.多层模板支撑体系的实测分析（浙江工业大学林彰彰，杨俊杰）一文中所做的实测分析。 、顶撑部分架体立杆间距可以适当放大，具体可根据对楼层结构的复算确定，但同样要设置足够的剪刀撑和结构附着，以加大架体刚度，确保起到顶撑的作用。,高架部分,3层,2层,1层,1层架体应力=部分高架荷载+部分3层荷载+部分2层顶板荷载+1层顶板荷载,3层架体应力=部分高架荷载+3层顶板荷载,2层架体应力=部分高架荷载+部分3层荷载+2层顶板荷载,应力叠加的结果往往造成最底层的模板支撑和承荷楼板应力过大，而且下部架体由于不是高支模，原支模搭设时未考虑应力的累加，立杆间距较大，构造措施不完善，承载能力较低，容易造成失稳。 推荐：对隔层以下的架体采取先拆后搭的方式，并在高架搭设以前完成。,五、方案的审核和现场施工管理。,扣件式模板支撑系统的方案审核,一、完整性： 1、相关的结构概况； 2、模板支撑系统的方案设计； 3、模板支撑系统的材料选用和材料参数以及荷载参数取值； 4、对上述方案设计的验算； 5、模板支撑系统的构造措施； 6、其他：混凝土浇筑路线、方式，相关地基或结构的加固，高架的起拱，必要的观测和应急预案等等。,二、模板支撑方案的审核要点 1、原材料：钢管（一般48×3.0），木方（合肥不超过45×95），根据工程实际，不能照套规范和软件（手册）；扣件：合格。 2、荷载的取值和计算（JGJ130-2001）； 砼、钢筋自重，模板架体自重，施工活荷载（3KN/M2对于一般架体可以，对于厚大结构，倾倒砼的荷载，取值偏小 ）； 3、方案中杆件的设置和计算中荷载的传递途径要一致； 一般梁：砼胶板木方小横杆（大横杆）立杆； 附带楼板的梁常规支模时要考虑板荷载向梁下立杆的传递。 4、计算正确、准确，推荐用软件计算；,5、对于计算书的审核。 1）、对于板的计算审核要密切关注板下扣件抗滑和拧紧力矩： 实际计算表明：以900×900的架子为例，120厚的楼板，扣件抗滑力约7.9KN，130厚楼板扣件抗滑力已经超过规范规定的单扣件抗滑极限承载力8KN。 、板下扣件的抗滑，应由杆间布设方式和计算确定，审核时关注； 、板下大面积加双扣不现实，也无法保证拧紧力矩的施工和检查； （以50Nm拧紧力矩为例，相当于200mm长力臂的扳手要加25kg的力）。,模板支撑方案的审核要点,2）、对于梁的计算： 、小横杆的间距与立杆是否一致大横杆是否计算； 、底模面板木方小横杆（大横杆） 扣件抗滑 立杆稳定，计算的步骤与传力的途径紧密相关，环环相扣，上一步的最大支座反力计算结果就是下一步的荷载值；否则计算就存在问题； 、梁底的立杆布设要合理，常见的 梁底增设单根立杆的做法从结构受力角 度而言极不合理；中部立杆承受的荷载 往往占到梁总荷载的80%-90%；即 使考虑板传递的荷载，两边立杆加起来 也只占到总荷载的10%左右。推荐采用 纵向加密或梁底增设两根立杆的方式。,6、构造措施的审核： 、基础的情况：地面/楼板 、剪刀撑的设置：来源于规范而不拘泥于规范，根据模架情况和上部荷载的情况以及周边结构拉接的情况具体问题具体分析；（竖向及水平向） 与周边结构的拉结或顶撑：能拉尽量拉，结构要可靠（非填充墙等），拉结措施要切实有效。,7、必须与相应的混凝土浇筑方案配套。 没有相应的混凝土浇筑方案的模板支撑方案不是一个完整的方案。 与模架相关的混凝土浇筑内容包括： 梁板与墙柱是否分开浇筑，间隔时间； 混凝土的浇注路线、分几个施工面、布泵及布管情况，各施工面的资源配备能否保证浇注速度的可控性，泵送冲击力的处理等等。 对于高重大的模板支架，浇筑路线重点考虑砼流淌面和架体的荷载均匀性，其次再考虑施工缝的影响，当两者有矛盾时，以架体的受荷安全为先。 8、架体搭设和拆除过程中的安全。 搭设和拆除的步骤与施工工序控制，操作安全。,扣件式模板支撑系统的 现场管理,1、抓好事前控制环节：方案、交底、地面弹线等； 2、过程中的控制： 1）、与方案一致性的检查： 2）、现场细部管理检查： 原材料（钢管、木方）的规格尺寸，连接方式、木方的放置方向等； 主要摩擦扣件的拧紧力矩检查； 扫地杆、水平拉结杆件一定要双向设置； 纵横梁交接处，不得因梁底支撑架相会减少立杆； 架体遇到立面结构标高变化处，应注意协调步高，水平杆要在同一平面，标高的调整在扫地杆上第一步、第二步以小步距预先调整好； 各杆件的接头一定要错开至少一至两步架或一至两个格构； 对于重荷支撑，在直接承受荷载的架体顶端要采取加固措施，无论在水平向或垂直向，更要避免将软弱的接头安置在顶部直接承受动力冲击。,3）、关注模架起拱问题； 重荷高架由于荷载大、架体高，起拱对混凝土结构的成型质量至关重要； 重荷高架起拱的值考虑下列因素： 钢管在应力作用下的弹性压缩变形： 中院10mm； 立杆接头处的非弹性变形：每个接头扣0.5mm， 立杆由于温度作用而造成的线弹性变形（中间与四边不同）， 地基基础或支撑楼板的变形； 协调考虑主梁、一级次梁、二级次梁乃至板的起拱； 原则：参考GB50294中4.4.5条的13，合理估算加上综合经验确定。 3、事后环节的控制：最终的检查验收。 重荷高架模板支撑必须有验收环节，要作为停止点进行控制。,基本原则： 1、良好的架体方案设计比计算书更重要； 2、合理完善的构造措施是模架安全的重要保证； 3、切实合理的选材和设计是方案落实的先决条件； 4、采用必要的施工方法和施工措施保证模架施工的质量和安全； 5、严格的过程监控和检查验收是保证安全的最后一关。,谢谢,