高支模构造设计及其稳定性分析
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摘 要：高支模作业做为大空间建筑必不可少的施工措施已经成为建筑工程常态，其安全和稳定是施工安全和施工质量的重要保障。本文依据实际工程，着重介绍高支模的构造设计并对其稳定性计算分析。
关键词：高支模;构造设计;稳定性
1 前言
某实验楼工程长209.5m，宽103.5m，地上建筑面积62870m2，地下建筑面积8770m2，总建筑面积71640m2，建筑高度为31.5m，建筑平面呈“日”字型对称。
为施工方便，将该工程分为A、B、A1、C、D、C1、E、E1、F等9个分区，其中涉及到高架支模部分为B、C、C1、F區。C、C1区模架支设形式完全相同，主要对B、C、F区高架支模作详细分析。
2 高支模参数
B区高支模面积有两个区域，分别为10m×24m、7m×24m，板厚分别为140mm、120mm，梁截面尺寸有300mm×700mm、400mm×800mm、400mm×600mm，最大跨度10m、6m、6m，支架高度9.6m、9.5m、14.6m。
C区高架支模面积为16m×16m，板厚150mm，梁截面尺寸有400×1500mm、300mm×700mm，最大跨度10m，6m，支架高度14.75m，15.55m。
F区板厚150mm，梁截面尺寸有250mm×700mm、400mm×700mm、400mm×800mm，最大跨度8m，8m，8m，支架高度15m、15m、14.9m。
3 总体设计
所有满堂架体均采用钢管扣件式脚手架。
立杆间距0.9m×0.9m，步距1.5m，底部距楼层面0.2m设置扫地杆;梁底架体顶部采用可调支托来顶紧上部钢管主楞，可调支托支座伸入钢管不小于250mm，露出高度不得大于150mm;立杆顶端设置纵横向水平拉杆，并在最顶步距梁水平拉杆中间加设一道水平拉秆。
单元体四周设置竖向连续式剪刀撑，在其顶部、中部、底部加设水平剪刀撑。高支模区域架体外侧四周采用连续式竖向剪刀撑，剪刀撑下部与楼面顶紧顶牢;单元体与单元体之间采用之字斜撑连接，单元体四周采用由下至上的连续式竖向剪刀撑，竖向剪刀撑的底部与楼板顶紧顶牢在高架支撑区域中间楼板层，相邻结构柱之间设置连接件与高架支撑模架系统相连接，楼板跨度小于7m板中间设置一道连墙件，楼板跨度在7m～10m之间的，在结构柱之间设置两道连墙件与高架支撑模架系统相连接。
在有框架柱的地方竖直方向设置连接点使架体与框架柱之间进行可靠连接，采用钢管抱柱，用钢管与架体相连接。
3.1 柱模板设计
柱子采用双钢管加固，采用￠48mm×2.8mm钢管，螺栓上下间距450，距离楼面150开始第一道螺栓。柱子拉丝杆采用M14国标粗纹拉丝杆。柱子四角采用50×100方木加固。柱子全高加防滑螺帽。
3.2 梁模板设计
本工程在最大截面400mm×1500mm梁下加设两根立杆，梁宽小于等于300mm的不加设立杆，其余的梁下加设一跟立杆。
框梁模板均采用13mm厚胶合镜面板，梁底、梁侧的次楞采用50×100mm的方木，间距为200mm;梁侧模板采用M14对拉螺栓进行拉结加固，水平间距同主楞间距。
框梁底采用两根立杆支撑，立杆顶部采用可调支托用来顶紧上部钢管主楞，可调支托支座伸入钢管不小于250mm，露出高度不得大于150mm，在最顶步距两水平拉杆中间加设一道水平拉杆。
3.3 板模板设计
模板均采用13mm厚胶合镜面板，次楞顺着建筑的纵向铺设，采用50mm×100mm方木，间距为200mm;主楞顺着建筑横向铺设，采用￠48mm×2.8mm钢管，间距为900mm，下部采用可调支托插入钢管顶端。在最顶步距水平杆中间加设一道水平杆，最顶步距为750mm。立杆下部采用双扣件防止水平杆滑移。
4 稳定性计算
4.1 板架体计算
以150mm板厚验算支撑稳定性。支撑高度15.55m，立杆间距0.9m×0.9m，水平步距1.5m，伸出长度a：0.5m，永久荷载：新浇砼自重24kN/m3，钢筋自重1.1kN/m3，面板次楞自重0.3kN/m2，支架自重0.134kN/m;可变荷载：施工人员及设备荷载2.5kN/m2，振捣砼荷载2kN/m2。
（1）轴向力计算。按下列各式计算取最大值。
不组合风荷载时：
N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4ΣNQK=1.2×[0.134×15.55+（24×0.15+1.1×0.15+0.3）×0.9×0.9]+1.4×（2.5+2）×0.9×0.9=11.554kN
组合风荷载时：
N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4ΣNQk=1.2×[0.134×15.55+（24×0.15+1.1×0.15+0.3）×0.9×0.9]+ 0.9×1.4×（2.5+2）×0.9×0.9=11.045kN
立杆轴向力取上述较大值，N=11.554kN。
（2）立杆稳定性验算。立杆计算长度L0=k1k2（h+2a），h：取1.5m;a：取0.5m;k1k2为计算长度附加系数，查表得，k1=1.167，k2=1.032，L0=k1k2（h+2a）=3.01m。
立杆的截面回转半径i=1.6cm。
立杆截面面积A=3.98cm2。
钢材抗压强度设计值f= 205N/mm2。
立杆长细比计算：λ= L0/i=3.01/0.016=188.125。 查表得：轴心受压稳定系数φ=0.203。
立杆的稳定性须满足下列计算公式：
σ=N/φA=11.554×103/0.203×3.98×102=143.001N/mm2 < f=205 N/mm2
立杆稳定性满足要求！
4.2 梁架体计算
以截面尺寸为400×800mm梁模板架体受力模型验算支撑稳定性。支撑高度14.9m，立杆梁跨度方向间距la 0.9m，水平步距1.5m，伸出长度a0.5m，永久荷载：新浇砼自重24kN/m3，钢筋自重1.5kN/m3，面板次楞自重0.3kN/m2，支架自重0.111kN/m;可变荷载：施工人员及设备荷载1kN/m2，倾倒砼荷载4kN/m2，振捣砼对梁底荷载2kN/m2，对梁侧荷载4kN/m2。
（1）立杆轴心压力设计值N计算。
上部梁传递的最大荷载设计值：5.369kN。
立杆承受支架自重：1.2×14.9×0.111=1.985kN。
立杆轴心压力设计值N：5.369+1.985=7.354kN。
（2）立杆稳定性计算。
立杆计算长度L0=k1k2（h+2a），h：取0.75m;a：取0.5m;k1k2为计算长度附加系数，查表得，k1=1.243，k2=1.043，L0=k1k2（h+2a）=2.27m。
立杆的截面回转半径i=1.6cm。
立杆截面面积A=3.98cm2。
立杆长细比计算：λ=Lo/i=2.27/0.016=142。
轴心受压立杆稳定系数φ=0.34。
σ=N/φA=7.354×103/0.34×3.98×102=54.345N/mm2<f=205 N/mm2
立杆稳定性满足要求！
5 总结
该工程高支模分项工程施工前制定了专项方案和监控应急预案，通过了专家论证，施工期间架体未出现问题，证明了架体安全、稳定、可靠，满足施工要求。
参考文献：
[1] JGJ 130—2011.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].
[2] GB 50009—2012.建筑结构荷载规范[S].
[3] JGJ 162—2008.建筑施工模板安全技術规范[S].
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