魯 建1，鄧年春2，鄧 宇1

（1.廣西科技大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，廣西 柳州 545006；2.廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，廣西 南寧 530004）

摘 要：多排式高大模板腳手架越來越廣泛地應(yīng)用于高層建筑中，其中高大模板結(jié)構(gòu)可以創(chuàng)造大空間、采光良好、通風(fēng)順暢等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合實(shí)際工程分別對(duì)高支模的模板面板、主楞、次楞和立桿進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。該工程取得了良好的施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，希望對(duì)以后類似工程有所裨益。

關(guān)鍵詞：高大模板；鋼管腳手架；設(shè)計(jì)；計(jì)算

1 工程概況

該工程位于柳州市柳東新區(qū)，其核心建筑為企業(yè)總部辦公大樓，結(jié)構(gòu)形式為—框架核心筒結(jié)構(gòu)（帶轉(zhuǎn)換桁架層）。該大樓地下2層，地上20層，總建筑高度為98m。轉(zhuǎn)換桁架層位于7～15層，11～23軸，-2～6層為架空層；轉(zhuǎn)換層有B、E、G、K四榀鋼桁架組成，其主要結(jié)構(gòu)為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，四榀桁架之間為普通鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)換桁架層上部還有6層普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層，文章研究的結(jié)構(gòu)為15～20層的外懸挑部分。

該懸挑結(jié)構(gòu)位于15～20層，A軸和L軸上；其中外懸挑結(jié)構(gòu)跨度均為4.2m，結(jié)構(gòu)形式為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。所統(tǒng)計(jì)的梁板主要截面尺寸（mm×mm）為 700×1000、600×800、300×700、250×800； 板 為150mm，局部180mm。

2 高大模板支撐體系設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.1 荷載組合

根據(jù)荷載規(guī)范，在施工過程中施加在梁板上結(jié)構(gòu)的荷載組合如表1所示。

表1 荷載組合表 單位：kN/m

注：振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載為2.0。

組合系數(shù) 荷載名稱 荷載 組合系數(shù) 荷載名稱 荷載梁底木模板自重（G1K） 0.4永久荷載γG=1.2混凝土自重（G2K） 24.0活荷載γQ=1.4人員及設(shè)備荷載（Q1K） 2.0鋼筋自重（G3K）板、梁均為1.1

2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

由于梁的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)比板的設(shè)計(jì)復(fù)雜和危險(xiǎn)，文章的研究以梁為主，以最大截面的梁為例計(jì)算。梁尺寸700×1000（寬×高），縱向立桿間距900，橫向立桿間距613，步距1200，梁底支撐鋼管Φ48×3.5，竹膠合板面板18，次楞（杉木）50×80（300），主楞（兩根鋼管）Φ48×3.5，對(duì)拉螺栓M14（間距600），單位為mm。

2.3 模板面板計(jì)算

面板為受彎結(jié)構(gòu)，需要驗(yàn)算其抗彎強(qiáng)度和剛度，模板簡(jiǎn)化為三跨連續(xù)梁計(jì)算。

（1） 荷 載 計(jì) 算。 恒 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 值：q1=25.5×1.0×0.7+0.4×0.7=18.13kN/m； 活 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn)值：q2=（2.0+2.0）×0.7=2.8kN/m；面板的截面遞抗矩：W=70×1.8×1.8/6=37.8cm3；面板的截面慣性矩：I=70×1.8×1.8×1.8/12=34.02cm4。

（2）抗彎強(qiáng)度。截面的最大彎矩：M=0.1×（1.2×18.13+1.4×2.8）×0.15×0.15=0.058kN.m；截面抗彎強(qiáng)度值：σ=0.058×1000×1000/37800=1.528N/mm2＜[σ]；所以面板的抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。

（3）抗剪強(qiáng)度。面板的最大剪力：Q=0.6×（1.2×18.13+1.4×2.8）×0.15=2.311kN；截面抗剪強(qiáng)度值：τ=3×2311/（2×700×18）=0.275N/mm2＜ [τ]；所以面板的抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。

（4）撓度。面板的最大撓度值：υ=0.677ql4/100 EI=0.677×18.13×1504/（100×6000×340200）=0.03mm＜[υ]。面板撓度驗(yàn)算滿足要求。

2.4 梁底次楞計(jì)算

（1）荷載計(jì)算。鋼筋混凝土梁自重：q1=25.5×1.0×0.15=3.825kN/m；模板的自重線荷載：q2=0.4×0.15×（2×1.0+0.7）/0.7=0.231kN/m；活荷載：p1施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值+振搗混凝土產(chǎn)生的荷載=（2.0+2.0）×0.7×0.15=0.42kN；均布荷載：q=1.2×（3.825+0.231）=4.868kN/m；集中荷載：P=1.4×0.42=0.588kN；

（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖與內(nèi)力計(jì)算。變形計(jì)算根據(jù)《荷載規(guī)范》要求采用恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：均布恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值=q1+q2=3.825+0.231=4.06kN/m，如圖1所示。

圖1 木方計(jì)算簡(jiǎn)圖與內(nèi)力計(jì)算結(jié)果

木方最大彎矩值：M=0.198kN.m；木方最大支座反力值：FN=2.186kN；木方最大變形值：V=0.193mm；

（3）截面特性計(jì)算。木方截面抵抗矩：W=5.0×8.0×8.0/6=53.33cm3； 木 方 截 面 慣 性 矩：I=5.0×8.0×8.0/12=212.33cm4。

（4）抗彎強(qiáng)度計(jì)算。截面抗彎強(qiáng)度值：σ=M/W=0.189×106/53333.3=3.71N/mm2＜ [σ]；所以木方的抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。

（5）抗剪強(qiáng)度。截面抗剪強(qiáng)度值：τ=3×1.786/（2×50×80）=0.67N/mm2＜[τ]；所以木方的抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。

（6）撓度。根據(jù)圖1（e）可知，木方的撓度變形小于限值，也滿足要求。

2.5 梁底主楞計(jì)算

梁底主楞（Φ48×3.5）按照集中荷載和均布荷載作用下的三跨連續(xù)梁計(jì)算。

（1）荷載計(jì)算。均布荷載取托梁（主楞）的自重q=0.092kN/m，集中荷載取木方最大支座反力FN=2.186kN。

（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖與內(nèi)力計(jì)算。變形計(jì)算按照《荷載規(guī)范》要求采用靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，所得到的最大支座反力為1.54kN，受力圖與計(jì)算結(jié)果如圖2所示：

圖2 木方計(jì)算簡(jiǎn)圖與內(nèi)力計(jì)算結(jié)果

主楞最大彎矩值：M=1.197kN.m；主楞最大支座反力值：FN=14.448kN；主楞最大變形值：V=0.93mm；

（3）截面特性計(jì)算。木方截面抵抗矩：W=10.16cm3；木方截面慣性矩：I=24.38cm4。

（4）抗彎強(qiáng)度計(jì)算。截面抗彎強(qiáng)度值：σ=M/W=1.197×106/1.015/10160=112.21N/mm2＜ [σ]； 所 以主楞的抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。

（5）抗剪強(qiáng)度。截面抗剪強(qiáng)度值：τ=2FS/A=2×7.89×103/（489）=32.27N/mm2＜ [τ]；所以主楞的抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。

（6）撓度。根據(jù)圖2（e）可知，主楞的撓度變形也滿足要求。

2.6 立桿的穩(wěn)定性計(jì)算

立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式為：

主楞所受的最大支座反力：FN=14.448kN；鋼 管 腳 手 架 自 重：q=1.2×0.205×3.0=0.737kN；N=FN+q=14.448+0.737=15.186kN。

立桿的回轉(zhuǎn)半徑：i=1.59cm；立桿靜截面抵抗矩：W=4.5cm3；立桿上部自由端長(zhǎng)度a=0.2m。

立桿步距：h=1.2m；計(jì)算長(zhǎng)度：l0=1.2+2×0.2=1.6m；長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算：λ=l0/i=1600/16=101。

由長(zhǎng)細(xì)比λ=101查表可得到軸心受壓立桿穩(wěn)定性系數(shù)，ψ=0.588。

經(jīng)計(jì)算得到 σ=N/（ψA）=15186/（0.588×506）=51.04N/mm2≤[σ]。

3 結(jié)束語

該多排式高大模板支撐結(jié)構(gòu)經(jīng)過查閱相關(guān)資料、系統(tǒng)的計(jì)算、施工構(gòu)造措施保護(hù)以及合理有效的施工管理已經(jīng)使該工程順利竣工，并取得了良好的施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，希望對(duì)以后的工程有所借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號(hào)：TU731.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-2789（2017）09-0210-02

作者簡(jiǎn)介：魯建（1990-），男，碩士，二級(jí)建造師，研究方向：新型建筑結(jié)構(gòu)。