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扣件式腳手架支撐系統的設計論文
摘要：鋼筋混凝土結構的施工，最可靠的安全保證是模板及其支撐要具有足夠的承載力、剛度和穩定性。多、高層建筑的地下室及群樓用作公共活動場所日趨普遍。由于消防、空調安裝、吊頂或建筑物造型的需要，其層高經常超過4.5m，有的局部達到8~10m。因此，其施工的難度增大，為確保安全，必須進行高支撐模板系統的設計計算。而用作支撐的，最常用的是門式腳手架、&4833.5mm鋼管架。不論選用何種支撐工具都要首先選擇支撐的計算單元模型，確定排布形式和間距。
關鍵詞：腳手架 支撐系統
鋼筋混凝土結構的施工，最可靠的安全保證是模板及其支撐要具有足夠的承載力、剛度和穩定性。多、高層建筑的地下室及群樓用作公共活動場所日趨普遍。由于消防、空調安裝、吊頂或建筑物造型的需要，其層高經常超過4.5m，有的局部達到8~10m。因此，其施工的難度增大，為確保安全，必須進行高支撐模板系統的設計計算。而用作支撐的，最常用的是門式腳手架、&4833.5mm鋼管架。不論選用何種支撐工具都要首先選擇支撐的計算單元模型，確定排布形式和間距。一般對于較大的荷載，多采用鋼管支撐。下面以本人參與施工的廣州摩托集團商住樓高支撐方案為例。
一、 工程概況：
本工程地下室一層，層高5m，頂板厚200mm。主梁截面尺寸為4003900，次梁截面尺寸為4003700，3503700，4003600，3503600。其荷載和高度都較大。此層的支模方案就要考慮計算，以確定在大荷載、高凈空下合理安全地布置支撐系統，確保其承載力和穩定性滿足要求。
二、 荷載說明：
a.新澆筑的混凝土重量：25KN/m3
b.木模板自重：0.5KN/m3
c.鋼筋用量：1.5KN/m3(每m3混凝土的鋼筋用量)
d.施工設備人員的荷載：1.5KN/㎡
三、 材料說明：
支撐系統包括立柱和水平拉桿都采用&4833.5mm鋼管，重量為3.33kg/m,相對其它荷載可忽略不考慮。模板采用膠合板，其中梁底模板及轉換層模板用25mm厚，梁側模板及-1層頂板鋼管。用20mm厚。梁模板下的小楞采用1003100mm松木枋，大楞采用&4833.5mm鋼管。&4833.5mm鋼管的截面積A=489mm2,設計抗壓抗彎強度f=205N/mm2,抗剪強度fv=125N/mm2,彈性模量E=2.13105 N/ mm2，慣性矩I=12.193104。
四、 模板支撐系統的設計及驗算：
地下室（-1層）頂板高支撐的設計及驗算：
1、當澆筑頂板混凝土時，梁的鋼管支撐間距初設為800mm一道（梁兩側各設一支鋼管），則取主梁進行驗算，荷載q梁及樓板的荷載q板分別為：
q梁=1.23(a+b+c)+1.43d
=1.23(0.50+0.430.9325+0.430.931.50)+1.431.5
=14.14 kN/m
q板=1.23(a+b+c)+1.43d
=1.23(0.50+0.2325+0.231.50)+1.431.5
=9.06 kN/m2
2、梁模支撐每支鋼管得受力P梁及樓板模板支撐每支鋼管的P板分別為：
P梁=q梁3D/2=14.1430.8/2=5.66 kN
P板=q板3D2=9.06kN/m231.22=13.05kN
則Pmax= P板=13.05 kN
3、強度（承載力）驗算：
s=Pmax/A=13.053103/489=26.69N/mm2
mf=0.753205=153.75N/mm2
s<mf (滿足要求)
4、穩定性驗算：
由于樓板的支撐鋼管受的壓力及高度都較大，故取其計算。又因為樓板的支撐系統為滿堂紅鋼管腳手架，其橫向及縱向剛度基本相同，固只要滿足其局部穩定性，其整體穩定性也必滿足要求。
其計算數據查得為：
E=2.13105
i=15.78mm A=4.893102mm2
l=mL/i=1/334.83103/15.78=101.39
由歐拉公式得s=p2E/l2=3.14232.13105/101.392=201.4N/mm2
根據《高層建筑施工手冊》，其局部穩定公式為：
N= A /K2﹛〔fy+(1+h)s〕/2-﹛﹛〔fy+(1+h)s〕/2﹜2- fys﹜1/2﹜
N----立柱的設計荷載 K2----附加系數，取K2=2
A----單根鋼管的截面面積 fy----鋼管立柱設計強度取170N/mm2
h=0.3(mL/100i)2=0.33(1/334.831033/100315.78)2=0.308
則N=244.53(216.72 –112.83 )
=25.4KN
P板N (滿足要求)
五、 梁模板大楞及小楞的驗算：
�。ㄒ唬⑿±愕尿炈悖海�10310松木枋）
q= q梁30.8/0.4=14.1432=28.28KN/m=28.28N/mm
1、 抗彎驗算：
M=1/8qa（2l-a）=1/8328.2834003（23800-400）=1.6973106N/mm
s=M/w=1.6973106/（1/6310031002）
=10.1823 N/mm2f=13 N/mm2
1、 抗剪驗算：
t=3v/2bh=33qa/2bh=3qa/4bh=3328.283400/（431003100）
=0.848 N/mm2fv=1.4 N/mm2
符合要求。
2、 撓度驗算：將q簡化為集中荷載P
P=qa=28.283400=11.313103N
w=PL3/48EI=11.31310338003/（4839000/12310031003）=1.61mm
[w]=L250=800/250=3.2mm
w<[w]，符合要求。
（二）、大楞的驗算（大楞采用&4833.5mm）：
p=1/2qa=1/2328.283400=5.6563103N
1、 抗彎驗算：
Mmax=KmPL=0.16935.65631033800=7.653105N/mm2
s=M/w=7.653105/5.083103
=150.59N/mm2<mf=0.853205=174.25N/mm2
符合要求。
2、 抗剪切驗算：
t=23VMAX/A
VMAX=KVP=0.66135.6563103=3.743103N
t =23VMAX/A=233.743103/489
=15.30N/mm2<mfV=0.853125=100N/mm2
3、 撓度驗算：
W=KWPL3/100EI
=1.07935.656310338003/(10032.13105312.193104)
=1.22mm<[w]=L/250=800/250=3.2mm
符合要求。
六、 結語
該方案在施工實施過程中取得良好的效果，確保了緊后工序的順利、安全地進行，證明該計算方法和計算結果是可靠的。
對于鋼管架，對比門式腳手架來說，布置方式更靈活，可視荷載的大小而決定其荷載的大小而決定其間距的疏密，其整體性也相對較好，特別是對于樓層高度和荷載都較大的支撐系統，有十分廣闊的應用前景。
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