房屋建筑工程扣件式钢管模板支架立杆间距的确定.doc

房屋建筑扣件式钢管模板支架立杆间距拟定
      刘建民 曹普田 李慧民  (1.西安建筑科技大学,陕西西安󰀁710055;2.西北工业大学,陕西西安󰀁710072)
摘󰀁要:以10个典型工程调研数据为基本,依照现场模板支架实际构造,提出了模板支架立杆计算长度拟定办法,用这种办法分析并给出了楼板模板支架和梁模板支架兼作楼板模板支架时立杆安全间距,分析成果与现场调研成果有较好一致性,可用于指引实际施工。 核心词:扣件式钢管模板支架;立杆间距;计算长度 中图分类号:
 0󰀁前󰀁言 在当前大多数房屋建筑工程施工中,对模板支架稳定性都未进行过设计计算,其立杆间距、步 距等都是根据经验拟定。本文作者依照对西安市正在施工某些建筑工地实地调查成果所进行分析研究,给出常用状况下民用建筑施工模板支架立杆间距计算办法及典型成果。
1󰀁扣件式钢管模板支架施工现状
作者共走访了10个典型工地(9个工程模板支架高度不不大于4m),与各项目技术负责人进行了交谈,察看了施工组织设计,并对模板支架实际构造状况进行了观测记录,还实地量测了模板支架立杆间距、步距、扣件拧紧限度等,由于所调研工程都还正在施工,此处略去有关其他详细资料。
大体状况如下:
(1)支架立杆间距最大值为1.5m,普通在0.6~1.4m之间,纵向和横向间距普通不一致,沿着大楞木方向间距较小。两个方向上立杆间距都不均匀,且差别较大(最大者达30cm)。
(2)与立杆相交水平杆布置:绝大多数工程只在一种方向上是比较齐全,而在另一种方向上普通隔一见一布置。
(3)普通无扫地杆,无水平向及竖直向剪刀撑。
(4)连接立杆与各横杆直角扣件拧紧合格率只有30%左右;重要是偏松。
(5)所有梁下设立立杆或沿着梁两侧设立立杆,均是通过纵横向水平杆与板下支架立杆连接在一起。
(6)几乎所有项目都没有详细模板支架施工方案或施工图,也未见模板支架设计计算过程资料。
2󰀁关于扣件式钢管模板支架计算
模型 󰀁󰀁对于脚手架计算,当前人们已有了较为进一步结识,提出了各种计算模型:
铰接架模型[1] 、排架 模型[2]、刚性节点框架模型[3] 、半刚性节点框架模型[4,5]等，其中，运用半刚性节点框架模型进行有限元分析与整架实验成果获得了较好一致性。由于在某种意义上,脚手架可以看作是模板支架特殊情形,这样,将脚手架半刚性节点框架模型用于模板支架分析似乎是顺理成章,但前提是所有扣件拧紧限度应达到规范 [6] 规定数值。也有研究者[7] 从升板构造施工计算模型推论提出,按排架进行模板支架计算。
但如上所述,由于大某些扣件拧紧限度达不到规范规定扭矩,致使立杆与水平杆件之间连接远远达不到半刚接限度;又因水平杆件布置数量上严重局限性,使其起不到连接各立杆,同步发生水平向变形作用。由于顶层水平杆件往往并不齐全,且绝大多数状况下也无扫地杆,因而,以为水平杆件仅仅对立杆起定位作用是比较适当;可以以为它对模板支架立杆稳定承载力贡献与支架自身自重相抵消。
这样,可以以为模板支架各单根立杆互不相连,各立杆可以简化成两端铰支受压杆件,其计算长度即为支架高度。与排架模型相比,本模型取消了所有立杆同步变形架设;与半刚性节点框架模型相比,本模型忽视了水平杆件对立杆弯曲约束作用。很明显,本模型是非常保守,用它拟定立杆间距,本文称之为保守立杆安全间距。
下面,运用本模型对模板支架立杆安全间距进行分析。
3󰀁现实行工状态下模板钢管支架立杆安全间距分析
3.1󰀁模板支架高度拟定 对砖混构造及剪力墙构造,其原则层层高普通在2.9~3.2m之间,而楼板厚度普通在10~12cm,普通不超过14cm,若层高按3.2m考虑,板厚度14cm,再考虑到模板下木楞厚度,实际模板支架高度普通不超过3.0m,此处按3.0m计。对剪力墙构造,一层层高可达5m以上,此处取模板支架高度为5m。 对框架构造,其原则层层高普通在3.6~4.2m,底层层高可达6.0m多,若原则层按4.2m考虑,模板支架高度可取为4.0m;在底层,施工方式有两种:先做基本回填再支设第1层模板或先支设第1层模板;按前者施工时,实际支架高度可取为6.0m,而按后者施工时,实际支架高度可取为7.0 m或更高。 综上所述,对常用房屋建筑工程模板支架高度可分别考虑为:3.0m,4.0m,5.0m,6.0m,7.0m,共5种情形。
3.2󰀁不同支架高度下立杆稳定承载力在本文所提出计算模型下,支架立杆计算长度即为模板支架高度。运用规范 [10] 规定方 法,可求得各支架高度下立杆稳定承载力,见表
1(计算过程略)。 表1󰀁不同支架高度下立杆稳定承载力
支架高度/m     3.0     4.0    5.0     6.0     7.0
立杆承载力/kN 19.94   11.42  7.31    5.11     3.71
3.3󰀁模板体系荷载计算 对钢筋混凝土构造楼板而言,其普通厚度不超过14cm,此处按14cm计算其荷载。而对框架结 构主梁,按󰀂高层建筑混凝土构造技术规程 JGJ3!,框架梁高跨比应为1/10~1/18。普通框架构造中,常用柱网尺寸为8m左右,故框架梁高度普通取500mm左右,而梁宽度普通取 350~400mm左右[8] 。为安全计,计算荷载时,取梁尺寸为:宽∀高=400mm∀500mm。依照󰀂混凝土构造工程施工及验收规范 GB50204-1992,板和梁底模板单位面积上所承受竖向荷载计算成果见表2。
表2󰀁楼板及梁底模板单位面积竖向荷载
序号  各项荷载名称  板底模板各项荷载值 /(kN/m2)   梁底模板各项荷载值 /(kN/m2)
1      模板自重            0.5                       0.5
2楼板(或梁)钢筋自重1.1∀0.14=0.154                   1.5∀0.5=0.75
3新浇混凝土自重24∀0.14=3.                           3624∀0.5=12.0
4恒载设计值 1.2(0.5+0.154+3.36)=4.82                   1.2(0.5+0.75+12.0)=15.9
5施工人员及设备荷载        1.0
6振捣混凝土时产生荷载                                  2.0
7可变荷载设计值           1.4∀1.0=1.4                1.4∀2.0=2.8
8 荷载总设计值          qp=4.82+1.4=6.22              qb=15.9+2.8=18.70
3.4󰀁各种支架高度下立杆安全间距拟定
3.4.1󰀁板下支架立杆安全间距 调研中发现,实际施工中,小楞木间距很小(净距约为10~15cm),在大楞木每一跨内,均有若干根小楞木存在,为简化计算,可将小楞木并入模 板内,以为模板直接搁置在大楞木上,而大楞木则搁 置在支架立杆顶托上。这样,作用于大楞木上荷载可按均布荷载解决。
在力学分析上,大楞木受力状况属于多跨持续梁,普通以为[9]:多跨持续梁按两跨持续梁计算时最大弯矩与最大支反力比按3,4,5跨持续梁计算值要大;故本文按两跨持续梁进行支反力分析。板下支架立杆荷载为:
Q=1.25qL 2 (1)
式中󰀁L为立杆间距,设立杆纵横间距相似。
按立杆稳定条件,必要:
Q󰀂不大于等于Ncr
即L󰀂不大于等于Ncr\1.25q开平方  (2)
将表1及表2中数值代入公式(2),得立杆安 全间距见表3。 表3󰀁板下模板支架立杆安全间距
支架高度/m        3.0    4.0  5.0    6.0    7.0
立杆安全间距/m    1.60  1.21  0.97    0.81  0.71
此处未考虑梁荷载作用,故此成果只合用于剪力墙构造及砖混构造楼板模板支架。
3.4.2󰀁梁下支撑兼做板下支撑时立杆安全间距
对框架构造,还涉及框架梁模板支架设计计算问题。调研中发现,框架梁模板支架普通为在梁两侧各布置一排立杆,该立杆同步还用于支撑楼板模板。假设梁两侧立杆纵向间距与板下立杆相似,均为L,则该立杆所受到梁荷载为:
Q1=0.5∀1.25qbBL󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁 =0.5∀1.25∀18.70∀0.4L =4.68L    (3)
而梁两侧支架立杆作为板下支撑杆时,其处在板边沿,也许浮现两种情形。
(1)梁与楼板下大楞木垂直 这时梁侧立杆在板下立杆中属于多跨持续梁边跨支座,当跨数为3跨时,边支座反力最大,此时所承受板荷载为:
 Q2=0.45qpL2=0.45∀6.22L2=2.80L2 󰀁    (4)
(2)梁与楼板下大楞木平行 此时梁两侧立杆上大楞木仍为多跨持续梁,只是该多跨持续梁上荷载为普通板下大楞木一半,即立杆荷载也为板下立杆一半。由(1)式可得:
Q2=0.5∀1.25qpL2 󰀁󰀁󰀁=0.5∀1.25∀6.22L2 =3.89L平方  (5)
比较这两种情形,第2种情形立杆荷载要大些。由于梁与楼板作用于立杆上荷载不在同一高度上,为简化分析,从安全角度考虑,可以为其都作用于立杆顶部,故梁下支撑同步用作板下支撑时,立 杆荷载为:
 Q=Q1+Q2=4.68L+3.89L平方   (6)
由立杆稳定条件有：Q=Q1+Q2=4.68L+3.89L平方不大于等于Ncr  (7)
将各种支架高度下立杆稳定承载力数值(表1)代 入(7)式,可求得这种状况下立杆安全间距,见表4。
表4󰀁梁下支撑兼做板下支撑时立杆安全间距
支架高度/m      3.0    4.0    5 .0     6.0      7.0
立杆安全间距/m  1.74   1.21    0.90    0.70     0.55
此处应阐明,对普通民用建筑框架构造,支架高度普通均不不大于3m。
3.5󰀁对上述分析成果讨论
3.5.1󰀁本文分析成果与现场实际支架对比 比较表3及表4与现场实际量测值差别,可以看到,对于3m左右支架,现场立杆间距普通比表3所给数值小,这重要是由于要控制模板挠曲变形缘故。对高度为4~5m支架,板下支架立杆间距实际观测值与表3及表4分析成果基本一致;对于高度为6~7m支架(框架构造),表4给出立杆间距较现场实测成果稍偏小,这重要是由于本文计算模型忽视了水平杆件对立杆变形约束作用,同步在计算过程中,始终采用了最大反力作为立杆荷载且作用于最不利位置缘故。
3.5.2󰀁本文所给分析成果合用性
(1)本文所提出计算模型是建立在对当前实际现场施工状况基本上,使用前提应不脱离当前施工现场普通管理水平下模板支架构造。
(2)所采用施工办法都是先浇筑墙、柱混凝土,再进行梁板施工;这种状况下,普通不会发生模板支架整体侧向失稳。
(3)梁截面尺寸及楼板厚度应不不不大于本文所给数值。
若支架构造能达到规范规定规定,立杆间距采用本文成果,必定是能保证安全。
4󰀁结󰀁论
(1)依照对施工现场扣件式钢管模板支架实际调研成果,本文提出了合用于当前实际施工现场模板支架稳定性计算模型。
(2)依照该计算模型,本文分析了板下支架和梁下支架兼做板下支架时模板支架立杆安全间距,并给出了常用施工条件下参照值,可供实际建筑施工参照。
参照文献:
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