支撐高度在4米以上的模板支架被稱為扣件式鋼管高支撐架，對于高支撐架的計算規(guī)范存在重要疏漏，使計算極容易出現(xiàn)不能完全確保安全的計算結(jié)果。本計算書還參照《施工技術(shù)》2002.3.《扣件式鋼管模板高支撐架設(shè)計和使用安全》，供腳手架設(shè)計人員參考。
模板支架搭設(shè)高度為2.8米，基本尺寸為：梁截面 B×D=240mm×700mm，梁支撐立桿的橫距(跨度方向) l=0.80米，立桿的步距 h=1.20米，梁底增加1道承重立桿。
圖1 梁模板支撐架立面簡圖
采用的鋼管類型為 φ48×3.5。
一、梁底支撐鋼管的計算
作用于支撐鋼管的荷載包括梁與模板自重荷載，施工活荷載等。
1.荷載的計算：
(1)鋼筋混凝土梁自重(kN/m)：
q1 = 25.000×0.700×0.800=14.000kN/m
(2)模板的自重線荷載(kN/m)：
q2 = 1.500×0.800×(2×0.700+0.240)/0.240=8.200kN/m
(3)活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載(kN)：
經(jīng)計算得到，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 P1 = (1.000+2.000)×0.240×0.800=0.576kN
2.方木楞的支撐力計算：
均布荷載 q = 1.2×14.000+1.2×8.200=26.640kN/m
集中荷載 P = 1.4×0.576=0.806kN
方木計算簡圖
經(jīng)過計算得到從左到右各方木傳遞集中力[即支座力]分別為
N1=1.203kN
N2=4.794kN
N3=1.203kN
方木按照三跨連續(xù)梁計算，方木的截面力學(xué)參數(shù)為
本算例中，面板的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為:
W = 5.00×8.00×8.00/6 = 53.33cm3 ；
I = 5.00×8.00×8.00×8.00/12 = 213.33cm4 ；
方木強(qiáng)度計算
最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的彎矩和，計算公式如下:
均布荷載 q = 4.794/0.800=5.993kN/m
最大彎矩 M = 0.1ql 2 =0.1×5.99×0.80×0.80=0.384kN.m
截面應(yīng)力 
=0.384×10 6 /53333.3=7.19N/mm2
方木的計算強(qiáng)度小于13.0N/mm2 ,滿足要求!
方木抗剪計算
最大剪力的計算公式如下:
Q = 0.6ql
截面抗剪強(qiáng)度必須滿足:
T = 3Q/2bh < [T]
其中最大剪力 Q=0.6×0.800×5.993=2.877kN
截面抗剪強(qiáng)度計算值 T=3×2877/(2×50×80)=1.079N/mm2
截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計值 [T]=1.30N/mm2
方木的抗剪強(qiáng)度計算滿足要求!
方木撓度計算
最大撓度考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下:
最大變形 v =0.677×4.994×800.0 4 /(100×9500.00×2133333.5)=0.683mm
方木的最大撓度小于800.0/250,滿足要求!
3.支撐鋼管的強(qiáng)度計算：
支撐鋼管按照連續(xù)梁的計算如下
[NextPage] 經(jīng)過連續(xù)梁的計算得到
支座反力 R A = R B =0.04kN 中間支座最大反力R max =7.05kN
最大彎矩 M max =0.171kN.m
最大變形 v max =0.100mm
截面應(yīng)力 
=0.171×10 6 /5080.0=33.571N/mm2
支撐鋼管的計算強(qiáng)度小于205.0N/mm2 ,滿足要求!
二、梁底縱向鋼管計算
縱向鋼管只起構(gòu)造作用，通過扣件連接到立桿。
三、扣件抗滑移的計算:
縱向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力按照下式計算(規(guī)范5.2.5):
R ≤ R c
其中 R c —— 扣件抗滑承載力設(shè)計值,取8.0kN；
R —— 縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計值；
計算中R取最大支座反力，R=7.05kN
單扣件抗滑承載力的設(shè)計計算滿足要求!
當(dāng)直角扣件的擰緊力矩達(dá)40--65N.m時,試驗表明:單扣件在12kN的荷載下會滑動,其抗滑承載力可取8.0kN；
雙扣件在20kN的荷載下會滑動,其抗滑承載力可取12.0kN。
四、立桿的穩(wěn)定性計算:
立桿的穩(wěn)定性計算公式
其中 N —— 立桿的軸心壓力設(shè)計值，它包括：
橫桿的最大支座反力 N1 =1.00kN (已經(jīng)包括組合系數(shù)1.4)
腳手架鋼管的自重 N2 = 1.4×0.149×2.800=0.584kN
N = 7.048+0.584+0.000=7.631kN
φ—— 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細(xì)比l0/i 查表得到；
i —— 計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑 (cm)；i = 1.58
A —— 立桿凈截面面積 (cm2)； A = 4.89
W —— 立桿凈截面抵抗矩(cm3)；W = 5.08
σ—— 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度計算值 (N/mm2)；
[f] —— 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，[f] = 205.00N/mm2；
l0 —— 計算長度 (m)；
如果完全參照《扣件式規(guī)范》不考慮高支撐架，由公式(1)或(2)計算
l0= k1uh (1)
l0= (h+2a) (2)
k1 —— 計算長度附加系數(shù)，按照表1取值為1.167；
u —— 計算長度系數(shù)，參照《扣件式規(guī)范》表5.3.3；u = 1.70
a —— 立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度；a = 0.20m；
公式(1)的計算結(jié)果： σ= 50.67N/mm2， 立桿的穩(wěn)定性計算 σ<[f],滿足要求!
公式(2)的計算結(jié)果： σ= 26.87N/mm2， 立桿的穩(wěn)定性計算 σ<[f],滿足要求!
如果考慮到高支撐架的安全因素，適宜由公式(3)計算
l0 = k1k2(h+2a) (3)
k2 —— 計算長度附加系數(shù)，按照表2取值為1.000；
公式(3)的計算結(jié)果： σ= 33.60N/mm2 ， 立桿的穩(wěn)定性計算σ<[f],滿足要求!
模板承重架應(yīng)盡量利用剪力墻或柱作為連接連墻件，否則存在安全隱患。
表1 模板支架計算長度附加系數(shù) k1
|
步距 h(m) |
h≤0.9 |
0.9<h≤1.2 |
1.2<h≤1.5 |
1.5<h≤2.1 |
|
k1 |
1.243 |
1.185 |
1.167 |
1.163 |
表2 模板支架計算長度附加系數(shù) k2
|
h+2a或u1h(m) | |||||||||
| H(m) | 1.35 | 1.44 | 1.53 | 1.62 | 1.80 | 1.92 | 2.04 | 2.25 | 2.70 |
| 4 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 6 | 1.014 | 1.012 | 1.007 | 1.007 | 1.007 | 1.007 | 1.007 | 1.007 | 1.007 |
| 8 | 1.026 | 1.022 | 1.015 | 1.014 | 1.014 | 1.012 | 1.012 | 1.010 | 1.010 |
| 10 | 1.039 | 1.031 | 1.024 | 1.021 | 1.020 | 1.018 | 1.018 | 1.016 | 1.016 |
| 12 | 1.042 | 1.039 | 1.031 | 1.029 | 1.026 | 1.024 | 1.022 | 1.020 | 1.020 |
| 14 | 1.054 | 1.047 | 1.039 | 1.036 | 1.033 | 1.030 | 1.029 | 1.027 | 1.027 |
| 16 | 1.061 | 1.056 | 1.047 | 1.043 | 1.040 | 1.035 | 1.035 | 1.032 | 1.032 |
| 18 | 1.081 | 1.064 | 1.055 | 1.051 | 1.046 | 1.042 | 1.039 | 1.037 | 1.037 |
| 20 | 1.092 | 1.072 | 1.062 | 1.056 | 1.052 | 1.048 | 1.044 | 1.042 | 1.042 |
| 25 | 1.113 | 1.092 | 1.079 | 1.074 | 1.067 | 1.062 | 1.060 | 1.057 | 1.053 |
| 30 | 1.137 | 1.111 | 1.097 | 1.090 | 1.081 | 1.076 | 1.073 | 1.070 | 1.066 |
| 35 | 1.155 | 1.129 | 1.114 | 1.106 | 1.096 | 1.090 | 1.087 | 1.081 | 1.078 |
| 40 | 1.173 | 1.149 | 1.132 | 1.123 | 1.111 | 1.104 | 1.101 | 1.094 | 1.091 |
以上表參照 杜榮軍：《扣件式鋼管模板高支撐架設(shè)計和使用安全》
五、梁模板高支撐架的構(gòu)造和施工要求[工程經(jīng)驗]:
除了要遵守《扣件架規(guī)范》的相關(guān)要求外，還要考慮以下內(nèi)容
1.模板支架的構(gòu)造要求：
a.梁板模板高支撐架可以根據(jù)設(shè)計荷載采用單立桿或雙立桿；
b.立桿之間必須按步距滿設(shè)雙向水平桿，確保兩方向足夠的設(shè)計剛度；
c.梁和樓板荷載相差較大時，可以采用不同的立桿間距，但只宜在一個方向變距、而另一個方向不變。
2.立桿步距的設(shè)計：
a.當(dāng)架體構(gòu)造荷載在立桿不同高度軸力變化不大時，可以采用等步距設(shè)置；
b.當(dāng)中部有加強(qiáng)層或支架很高，軸力沿高度分布變化較大，可采用下小上大的變步距設(shè)置，但變化不要過多；
c.高支撐架步距以0.9--1.5m為宜，不宜超過1.5m。
3.整體性構(gòu)造層的設(shè)計：
a.當(dāng)支撐架高度≥20m或橫向高寬比≥6時，需要設(shè)置整體性單或雙水平加強(qiáng)層；
b.單水平加強(qiáng)層可以每4--6米沿水平結(jié)構(gòu)層設(shè)置水平斜桿或剪刀撐，且須與立桿連接，設(shè)置斜桿層數(shù)要大于水平框格總數(shù)的1/3；
c.雙水平加強(qiáng)層在支撐架的頂部和中部每隔10--15m設(shè)置，四周和中部每10--15m設(shè)豎向斜桿，使其具有較大剛度和變形約束的空間結(jié)構(gòu)層；
d.在任何情況下，高支撐架的頂部和底部（掃地桿的設(shè)置層）必須設(shè)水平加強(qiáng)層。
4.剪刀撐的設(shè)計：
a.沿支架四周外立面應(yīng)滿足立面滿設(shè)剪刀撐；
b.中部可根據(jù)需要并依構(gòu)架框格的大小，每隔10--15m設(shè)置。
5.頂部支撐點的設(shè)計：
a.最好在立桿頂部設(shè)置支托板，其距離支架頂層橫桿的高度不宜大于400mm；
b.頂部支撐點位于頂層橫桿時，應(yīng)靠近立桿，且不宜大于200mm；
c.支撐橫桿與立桿的連接扣件應(yīng)進(jìn)行抗滑驗算，當(dāng)設(shè)計荷載N≤12kN時，可用雙扣件；大于12kN時應(yīng)用頂托方式。
6.支撐架搭設(shè)的要求：
a.嚴(yán)格按照設(shè)計尺寸搭設(shè)，立桿和水平桿的接頭均應(yīng)錯開在不同的框格層中設(shè)置；
b.確保立桿的垂直偏差和橫桿的水平偏差小于《扣件架規(guī)范》的要求；
c.確保每個扣件和鋼管的質(zhì)量是滿足要求的，每個扣件的擰緊力矩都要控制在45-60N.m，鋼管不能選用已經(jīng)長期使用發(fā)生變形的；
d.地基支座的設(shè)計要滿足承載力的要求。
7.施工使用的要求：
a.精心設(shè)計混凝土澆筑方案，確保模板支架施工過程中均衡受載，最好采用由中部向兩邊擴(kuò)展的澆筑方式；
b.嚴(yán)格控制實際施工荷載不超過設(shè)計荷載，對出現(xiàn)的超過最大荷載要有相應(yīng)的控制措施，鋼筋等材料不能在支架上方堆放；
c.澆筑過程中，派人檢查支架和支承情況，發(fā)現(xiàn)下沉、松動和變形情況及時解決。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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