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扣件式钢管模板支撑架的设计与施2扣件式钢管模板支撑架的设计与施工简介
#一、引言
在现代建筑工程中，扣件式钢管模板支撑架因其结构简单、搭设方便、承载能力强等优点铁路站房钢管桁架施工组织设计-超值，被广泛应用于现浇混凝土结构的施工。它是一种由钢管、扣件和可调托撑组成的脚手架系统，主要用于支撑模板以承受混凝土浇筑时产生的荷载。本文将从扣件式钢管模板支撑架的基本原理、设计要点、施工流程以及安全措施等方面进行详细介绍。
#二、扣件式钢管模板支撑架的基本原理
扣件式钢管模板支撑架的核心在于通过钢管和扣件的组合形成一个稳定的支撑体系。钢管作为主要受力构件，承担竖向荷载；扣件则用于连接钢管，确保各构件之间的牢固连接。根据工程需求，支撑架可以灵活调整高度和跨度，适应不同的施工条件。
2.力学特性扣件式钢管模板支撑架的工作原理基于静力平衡理论。在混凝土浇筑过程中，支撑架需承受来自模板的垂直荷载（如混凝土自重、施工荷载）以及可能存在的侧向力（如风荷载）。为保证结构稳定性，必须合理布置立杆间距、水平杆步距和剪刀撑角度。
#三、扣件式钢管模板支撑架的设计要点
设计扣件式钢管模板支撑架需要综合考虑结构安全性、经济性和施工便利性。以下是从几个关键方面展开的具体设计要点：
1.荷载计算设计前应明确支撑架需承受的荷载类型及其大小，主要包括：恒载：模板重量、钢筋重量、混凝土自重等。活载：施工人员及设备荷载、振捣荷载等。特殊荷载：风荷载、雪荷载等环境因素。
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130），对上述荷载进行叠加分析，确定支撑架的设计荷载值。
2.几何尺寸设计立杆间距：一般控制在0.9m~1.2m之间，具体数值取决于荷载大小和支撑面积。水平杆步距：通常为1.2m~1.8m，不宜过大以避免失稳。扫地杆设置：在立杆底部增设扫地杆，增强整体稳定性。剪刀撑布置：沿纵向和横向每隔一定距离设置剪刀撑，防止侧向变形。
3.材料选择与验算钢管壁厚不得低于设计要求，且表面无明显锈蚀或损伤。对扣件的抗滑移能力进行校核，确保其能够满足实际工况下的连接强度。计算立杆的长细比是否符合规范要求（一般不超过210）。
4.节点构造优化节点是支撑架的关键部位，直接影响整体稳定性。设计时应注意：扣件紧固力矩应达到40N·m~65N·m，过松会导致滑移，过紧则可能损坏扣件。立杆接头应错开布置，避免在同一水平面上集中出现。
#四、扣件式钢管模板支撑架的施工流程
扣件式钢管模板支撑架的施工需要严格按照设计方案执行，同时注重细节管理，确保施工质量。以下是典型的施工步骤：
1.准备工作根据设计图纸确定支撑架的位置和范围。检查施工现场的地基情况，必要时进行夯实或铺设垫板。准备好所需的钢管、扣件和其他配件，并分类堆放。
2.基础处理清理地面杂物，确保地基平整。在软弱地基上加设垫板或使用混凝土硬化层，提高承载能力。
3.立杆搭设按照设计间距摆放立杆，并安装底座。确保立杆垂直度偏差不超过H/500（H为立杆高度）。
4.水平杆安装按照规定的步距逐层安装水平杆，用直角扣件固定。安装扫地杆和顶层水平杆时注意与立杆的连接紧密。
5.剪刀撑设置沿纵向和横向布置剪刀撑，角度宜为45°~60°。剪刀撑跨越立杆的数量不应少于5根。
6.可调托撑调整在立杆顶部安装可调托撑，并根据模板标高要求进行微调。使用水平仪检查支撑面的平整度。
7.验收与加固支撑架搭设完成后进行全面检查，重点核查立杆垂直度、扣件紧固程度和剪刀撑设置情况。必要时增加斜撑或其他辅助措施，进一步提升稳定性。
#五、扣件式钢管模板支撑架的安全措施
由于扣件式钢管模板支撑架涉及高空作业和大荷载承载，因此施工过程中必须高度重视安全问题。以下是一些常见的安全管理措施：
1.方案审批施工前编制详细的专项施工方案，并经过专家论证和技术负责人审批。方案内容应包括荷载计算、构造要求、应急预案等。
2.培训与交底对参与施工的工人进行技术交底，明确操作规程和注意事项。强调个人防护用品的正确使用，如安全帽、安全带等。
3.过程监控安排专人负责现场监督，及时发现并纠正违规行为。定期检查支撑架的稳定性，特别是在混凝土浇筑过程中。
4.拆除管理模板支撑架拆除时应遵循“先支后拆、后支先拆”的原则。禁止随意抛掷拆卸下来的构件，避免造成人员伤害。
#六、结语
扣件式钢管模板支撑架作为一种成熟的施工技术，在建筑工程中发挥了重要作用。然而，随着建筑规模的不断扩大和复杂性的增加，对其设计和施工提出了更高的要求。未来，结合BIM技术和新型材料的应用，将进一步提升扣件式钢管模板支撑架的安全性和经济性，为建筑行业的发展注入新的活力。
对有效承载面积A≤1m2的结构设计验算，施工活荷载标准值取4.8KN/m2。
对有效承载面积A≤15m2的结构设计验算，施工活荷载标准值取2.5KN/m2。
当1m2＜A＜15m2施工活荷载标准值取qL＝4.96～2.46A/15。
范本支撑架立杆计算长度
《构件架规范》中第5.3.3条“立杆计算长度”与第5.6条“范本支架立杆的计算长度”，上述应该理解为对外脚手架应用，而支模架应用。
——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，查表得出；
a——范本支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至范本支撑点的长度。
以规范条文说明第5.6.2条的算例作为参照：当步距h＝1.8m，a＝0.3m，。
若外脚手架步距h＝1.8m，立杆横距为1.05m，
若连墙杆三步三跨，则；
若连墙杆二步三跨，则；
计算表明：用公式明显比公式安全保守，假设外脚手架各参数的取值是合理的，那么反过来说明公式不够合理且不安全。
从力学概念上讲，公式仅与h和a两个局部参数有关，而与支模架与周边结构的连接点数量及其方式无关。假如一个36m高的支模架与一个3.6m高的支模架的步距都为1.7m、a都为0.3m，那么，用公式计算，将导致相差十倍高支模架的立杆计算长度相同，由于二者都用同一种钢管搭设，这两种支模架的立杆稳定性都将得到完全相同的结果，这是一个难以理解和接受的结论，不符合压杆稳定与结构整体稳定性基本力学理论。
此外，规范对a的定义在语义上不够明确，目前许多支模架上部不用顶托（U托），这样立杆伸出顶层水平杆的这一段杆根本不受力，它的长短与立杆稳定性无关，就这种构造方式a＝0才符合实际情况，那么就意味着。对支模架这种“非几何不变杆系结构”就更不安全。
扣件式钢管模板支撑架是目前我国使用最广泛的模板支撑形式之一，其设计计算方法直接关系到施工质量及施工安全。由于《扣件架规范》是参考英国规范编制的，而英国规范与我国规范对支架的构造要求有较大差异，所以国内不少学者认为规范有些不合理，西安建筑科技大学开展了对模板支架立杆计算长度进行了试验研究，并得出较好的结论，其结果如下表：
多跨范本支架立杆计算长度系数
从表中可看到，立杆计算长度系数随步距的增大而减小，随纵横距的增大而增大，从表中所列的步距及纵横距范围内的最小值为0.97，最大值为1.47，考虑到实际范本支架纵横距不可能大于2.0m，步距一般也不可能小于1.2m，若选定范本支架立杆计算长度系数为是能够保证施工安全的。
故建议：若采用脚手架立杆计算表达式（规范5.3.3式），对扣件式钢管范本支架而言，立杆计算系数可取。
建筑工程技术的不断发展，现浇框架结构、剪力墙结构或框剪结构的施工进度基本上一月达到四层，快者一月可达六层，需要有更多的范本及支架来满足施工进度的需要。如果拆除时间要等到楼板结构达到混凝土设计强度，那么每个施工工地至少要配4套以上范本及支撑架。这对施工企业的资金及材料周转都产生很大压力。由于施工进度加快而产生多层模板支撑体系受力状态十分复杂，无论设计单位还是施工单位对模板多层支撑体系受力特性了解甚少，往往出现为赶进度，加快材料周转而盲目拆除支撑架，为此已经造成了不少工程质量事故发生，楼板产生裂缝严重者整体坍塌。
目前，对多层模板支撑体系的设计，均是按单层支撑体系考虑，与实际情况差别很大，多多层范本支撑体系工作机理研究很少，为了搞清现浇楼盖结构与支撑架之间相互作用及共同工作的机理，就涉及主体结构的强度发展对支撑体系的影响，支架体系自身的传力途径，合理的布设与拆除时间对主体结构安全的影响，浙江工业大学对上述问题作了工程监测与研究，取得了成果。
根据设计图纸计算每层混凝土浇筑时高速公路线外改渠施工技术交底，产生的总荷载(包括自重及浇捣荷载)约为189KN，每层立杆的荷载值测得结果如下：
从工程测试结果可以看出，对于某层楼板浇筑时，该层楼板下的范本支撑架受力最大，而新的楼板是不能承受自重和施工活荷载的，但此时该现浇楼板及施工活荷载也并非全部由该层楼板支撑架承受，而是有部分荷载通过该层楼盖传递到下层支架及楼板上。监测结果表明如下：本层引起的总荷载由本层下支撑架承担约85％，下第二层支撑架承担约18％，传递至下第三层支撑架承担约8.5％，下第四层支撑架仅0.8％，可以忽略。
由此可见多层楼板的支撑体系是涉及范本、支撑、框架的综合体系，范本与主体框架是相互作用，共同影响的，支撑体系是一个涉及时间和空间意义上的受力体系（时变结构体系）。
1、扣件式范本支撑体系是由房屋结构与支撑架组成完整的空间体系，在这个体系中，楼盖结构是主要的承载结构，支撑架主要是传递力的构件，但必须保证本身的稳定。
2、不论是支撑架立杆的轴力以及楼板钢筋混凝土内力出现峰值的时段有两种可能，一种是浇筑层以下的支撑立杆及楼板；另一种是在浇筑层以下第二层立杆及楼板。由此在立杆设计时除了考虑支承的现浇荷载的85％外，还需加上从上一层下传的荷载约20%,也即荷载峰值要考虑比例现行的单层设计计算超出5％的荷载。
3、在层高较低的范本支撑体系中，立杆失稳的可能性不大，范本支架的拆除应以控制混凝土楼板不出现裂缝为条件，从目前现浇混凝土楼盖结构的强度变化情况来看，总体上要保持2层支撑架同时处于工作状态，要配置3套模板及支撑架即可满足施工需要。
中科院计算所科研综合楼工程装饰装修施工组织设计四.模板高支撑架的构架设计和施工要求
（一）典型范本支架倒塌事故原因：