工程1#楼 ；工程建设地点： ；属于框架独立基础结构；地上三层；地下一层；建筑高度：10.9m；标准层层高：3.9m、3.6m、3.3m ；总建筑面积：35088.88平方米；总工期：720天。
本工程由 开发投资有限公司投资建设， 房地产开发公司进行管理， 建筑设计有限公司设计， 勘察设计有限公司地质勘察， 管理有限公司监理， 有限公司组织施工；由 担任项目经理， 担任技术负责人。
高支撑架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等规范编制。
因本工程模板支架高度大于4米，根据有关文献建议，如果仅按规范计算，架体安全性仍不能得到完全保证。为此计算中还参考了《施工技术》2002（3）：《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分内容。
一、参数信息:
1.模板支架参数
横向间距或排距(m):1.00；纵距(m):1.00；步距(m):1.50；
立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.10；模板支架搭设高度(m):3.9； 采用的钢管(mm):Φ48×3.0 ；板底支撑连接方式:方木支撑；
立杆承重连接方式:双扣件，考虑扣件的保养情况，扣件抗滑承载力系数:0.80；
2.荷载参数
模板与木板自重(kN/m2):0.350；混凝土与钢筋自重(kN/m3):25.000； 施工均布荷载标准值(kN/m2):2.500；
3.材料参数
面板采用胶合面板，厚度为18mm；板底支撑采用方木； 面板弹性模量E(N/mm2):9500；面板抗弯强度设计值(N/mm2):13；
木方抗剪强度设计值(N/mm2):1.400；木方的间隔距离(mm):250.000； 木方弹性模量E(N/mm2):9000.000；木方抗弯强度设计值(N/mm2):13.000； 木方的截面宽度(mm):40.00；木方的截面高度(mm):80.00；
4.楼板参数
楼板的计算厚度(mm):120.00；
图2 楼板支撑架荷载计算单元
二、模板面板计算:
模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度 模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为： W = 100×1.82/6 = 54 cm3； I = 100×1.83/12 = 48.6 cm4； 模板面板的按照三跨连续梁计算。
面板计算简图
1、荷载计算
(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m)： q1 = 25×0.12×1+0.35×1 = 3.35 kN/m； (2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m)： q2 = 2.5×1= 2.5 kN/m；
2、强度计算
计算公式如下: M=0.1ql2
其中：q=1.2×3.35+1.4×2.5= 7.52kN/m 最大弯矩 M=0.1×7.52×2502= 47000 kN·m；
面板最大应力计算值 σ =M/W= 47000/54000 = 0.87 N/mm2； 面板的抗弯强度设计值 [f]=13 N/mm2；
面板的最大应力计算值为 0.87 N/mm2 小于面板的抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!
3、挠度计算
挠度计算公式为
ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 其中q =q1=3.35kN/m
面板最大挠度计算值 ν = 0.677×3.35×2504/(100×9500×48.6×104)=0.019 mm； 面板最大允许挠度 [ν]=250/ 250=1 mm；
面板的最大挠度计算值 0.019 mm 小于 面板的最大允许挠度 1 mm,满足要求!
三、模板支撑方木的计算:
方木按照三跨连续梁计算，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=b×h2/6=4×8×8/6 = 42.67 cm3； I=b×h3/12=4×8×8×8/12 = 170.67 cm4；
方木楞计算简图
1.荷载的计算：
(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m)： q1= 25×0.25×0.12+0.35×0.25 = 0.838 kN/m ； (2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m)： q2 = 2.5×0.25 = 0.625 kN/m；
2.强度验算:
计算公式如下: M=0.1ql2
均布荷载 q = 1.2 × q1 + 1.4 ×q2 = 1.2×0.838+1.4×0.625 = 1.88 kN/m； 最大弯矩 M = 0.1ql2 = 0.1×1.88×12 = 0.188 kN·m；
方木最大应力计算值 σ= M /W = 0.188×106/42666.67 = 4.406 N/mm2； 方木的抗弯强度设计值 [f]=13.000 N/mm2；
方木的最大应力计算值为 4.406 N/mm2 小于方木的抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!
3.抗剪验算：
截面抗剪强度必须满足: τ = 3V/2bhn < [τ]
其中最大剪力: V = 0.6×1.88×1 = 1.128 kN；
方木受剪应力计算值 τ = 3 ×1.128×103/(2 ×40×80) = 0.529 N/mm2； 方木抗剪强度设计值 [τ] = 1.4 N/mm2；
方木的受剪应力计算值 0.529 N/mm2 小于 方木的抗剪强度设计值 1.4 N/mm2，满足要求!
4.挠度验算:
计算公式如下:
ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 均布荷载 q = q1 = 0.838 kN/m；
最大挠度计算值 ν= 0.677×0.838×10004 /(100×9000×1706666.667)= 0.369 mm； 最大允许挠度 [ν]=1000/ 250=4 mm；
方木的最大挠度计算值 0.369 mm 小于 方木的最大允许挠度 4 mm,满足要求!
四、木方支撑钢管计算:
支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算； 集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P＝1.88kN;
支撑钢管计算简图
支撑钢管计算弯矩图(kN·m)
支撑钢管计算变形图(mm)
支撑钢管计算剪力图(kN) 最大弯矩 Mmax = 0.705 kN·m ；
最大变形 Vmax = 2.238 mm ； 最大支座力 Qmax = 8.225 kN ；
最大应力 σ= 705112.789/4490 = 157.041 N/mm2； 支撑钢管的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2；
支撑钢管的最大应力计算值 157.041 N/mm2 小于 支撑钢管的抗压强度设计值 205 N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度为 2.238mm 小于 1000/150与10 mm,满足要求!
五、扣件抗滑移的计算:
按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的双扣件承载力取值为12.80kN 。
纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R= 8.225 kN； R < 12.80 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
六、模板支架立杆荷载设计值(轴力):
作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。 1.静荷载标准值包括以下内容： (1)脚手架的自重(kN)： NG1 = 0.138×4.68 = 0.648 kN；
钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。 (2)模板的自重(kN)： NG2 = 0.35×1×1 = 0.35 kN； (3)钢筋混凝土楼板自重(kN)： NG3 = 25×0.12×1×1 = 3 kN；
经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 3.998 kN； 2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。 经计算得到，活荷载标准值 NQ = (2.5+2 ) ×1×1 = 4.5 kN； 3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算 N = 1.2NG + 1.4NQ = 11.097 kN；
七、立杆的稳定性计算:
立杆的稳定性计算公式: σ =N/(φA)≤[f]
其中 N ---- 立杆的轴心压力设计值(kN) ：N = 11.097 kN； φ---- 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到； i ---- 计算立杆的截面回转半径(cm) ：i = 1.59 cm； A ---- 立杆净截面面积(cm2)：A = 4.24 cm2； W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=4.49 cm3； σ-------- 钢管立杆最大应力计算值 (N/mm2)； [f]---- 钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm2； L0---- 计算长度 (m)； 按下式计算:
l0 = h+2a = 1.5+0.1×2 = 1.7 m；
a ---- 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.1 m； l0/i = 1700 / 15.9 = 107 ；
由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.537 ； 钢管立杆的最大应力计算值 ；σ=11097.254/（0.537×424） = 48.739 N/mm2； 钢管立杆的最大应力计算值 σ= 48.739 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！
如果考虑到高支撑架的安全因素，建议按下式计算 l0 = k1k2(h+2a)= 1.167×1.002×(1.5+0.1×2) = 1.988 m； k1 -- 计算长度附加系数按照表1取值1.167；
k2 -- 计算长度附加系数，h+2a = 1.7 按照表2取值1.002 ； Lo/i = 1987.868 / 15.9 = 125 ；
由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.423 ； 钢管立杆的最大应力计算值 ；σ=11097.254/（0.423×424） = 61.874 N/mm2； 钢管立杆的最大应力计算值 σ= 61.874 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！
模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。
以上表参照 杜荣军: 《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。
八、立杆的地基承载力计算:
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求 p ≤ fg 地基承载力设计值:
fg = fgk×kc = 120×1=120 kpa；
其中，地基承载力标准值：fgk= 120 kpa ； 脚手架地基承载力调整系数：kc = 1 ；
立杆基础底面的平均压力：p = N/A =11.097/0.25=44.389 kpa ； 其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：N = 11.097 kN； 基础底面面积 ：A = 0.25 m2 。
p=44.389 ≤ fg=120 kpa 。地基承载力满足要求！
九、梁和楼板模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]:
除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外，还要考虑以下内容
1.模板支架的构造要求：
a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆；
b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度；
c.梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、
而另一个方向不变。
2.立杆步距的设计：
a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置； b.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；
c.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜，不宜超过1.5m。
3.整体性构造层的设计：
a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时，需要设置整体性单或双水平加强层； b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且须与立杆连接，设置斜杆层数要大于水平框格总数的1/3；
c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置，四周和中部每10--15m设竖向斜杆，使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层；
d.在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）必须设水平加强层。
4.剪刀撑的设计：
a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑；
b.中部可根据需要并依构架框格的大小，每隔10--15m设置。
5.顶部支撑点的设计：
a.最好在立杆顶部设置支托板，其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm； b.顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜大于200mm；
c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算，当设计荷载N≤12kN时，可用双扣件；大于12kN时应用顶托方式。
6.支撑架搭设的要求：
a.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置； b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求； c.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的；
d.地基支座的设计要满足承载力的要求。
7.施工使用的要求：
a.精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架施工过程中均衡受载，最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式；
b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施，钢筋等材料不能在支架上方堆放；
c.浇筑过程中，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情况及时解决。
湖北宏德建筑工程有限公司 项目部 2019年6月16日
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