大悬挑结构扣件式钢管脚手架支撑体系的设计及施工

一;工程概况：
　　 江苏目前多以扣件式钢管脚手架作为模板支架，但由于项目经理、技术人员对超常规砼结构支模的重要性和严重性认识不足，对扣件式钢管排架支撑的承载力决定因素认识不足，导致了几例典型的模板支架倒塌事故，如南京电视台演播大厅屋盖模板支架整体倒塌、中国银行苏州分行综合业务楼共享空间屋盖模板支架整体倒塌等重大事故。所幸的是国家已出台了相应的施工规范－《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，可供设计、施工参考。参照规范并借鉴前人的经验编制了本施工方案，抛砖引玉，供大家参考。
二．搭设方案：
（一）、搭设材料及尺寸：
　　本工程大悬挑结构的模板支架采用扣件式钢管脚手架，立杆支撑在一层地面和二、三层楼面上。材料采用φ48×3.5钢管、可锻铸铁扣件、九合板模板、木枋斜楞，一架两用，即支撑结构和装修施工使用，但主要用于结构支撑。
考虑要利用悬挑部位原建筑外脚手架做为支撑的一部分，故取定立杆纵横间距为原外脚手架柱距的一半，均为700mm，水平杆纵横向间距为700mm，立杆步距取1500mm。南侧支撑布置、北侧支撑基本相同。
（二）、构造要求：
　　①立杆间连接宜采用对接扣件，为使接头按规范要求相互错开，底部立杆间隔交叉采用6.0m、6.5m钢管，上部立杆采用4.5m、5.0m钢管。
　　②在支撑体系四边与中间每隔4排立杆从底到顶搭设竖向剪刀撑，纵向3道，横向7道。
　　③每层砼施工分两步进行，先浇筑框架柱，待其到一定强度后与支撑体系做刚性连接后再浇楼面砼，以增强支撑体系的整体稳定性。
　　④支撑体系与结构通过框架柱和预埋钢管作刚性连接，连墙件偏离主节点不大于0.3m，两部五跨，从底部第一步纵向水平杆开始设置。南京十年一遇风压为0.25KN/m2，本模板支架为敞开式脚手架，仅局部设安全网，且每个连墙件覆盖面积<30m2，故验算时可不考虑风荷载作用。
　　⑤在基坑回填土上支设立杆时，回填土必须分层夯实，其上做8㎝碎石垫层和8㎝厚C20的砼面层，立杆下设底座和50×300mm木条。且在离底座底30cm处设置纵横向扫地杆。为防雨水浸泡地基，在支撑体系最外侧立杆外2.0m处设置一浅排水沟。
　　⑥每根立杆上相邻步距的大横杆交替设置于立杆的内外侧，以减小立杆的偏心荷载。
　　⑦整个体系设置3个加强层。
三．支撑稳定验算：
　　梁、板下支撑立杆纵横间距为0.7m，立杆步距为1500mm。φ48×3.5钢管截面积A=489mm2，抗压强度设计值为：f＝205N/mm2，回转半径i＝15.8mm。立杆长细比λ＝L0/I＝1500/15.8＝94.9。立杆轴心受压时，据立杆长细比λ查《钢结构设计规范》得Ψ＝0.63。故立杆轴心受压时的稳定承载力设计值为： F=ΨfA=0.63×205×489=6.32 t。
（一）、板下支撑稳定验算：
1．设计荷载：
恒载 模板以及钢管支撑自重： 0.55 t/㎡
新浇砼重量：0.11×2.400=0.264 t/㎡
钢筋重量： 0.11×0.250=0.0275 t/㎡
∑=0.842 t/㎡
活载 施工人员及设备重量： 0.10 t/㎡
泵送砼倾倒产生荷载： 0.40 t/㎡
振捣产生的荷载： 0.20 t/㎡
（现场施工情况复杂，为安全见，取三荷载之和） ∑=0.70 t/㎡
设计荷载q=1.2×0.842+1.4×0.70=2.00 t/㎡
2．支撑验算：
　　①钢管支撑的稳定性计算：
　　作用在立杆上荷载为N＝2.00×0.72 =0.98t < F= 6.32 t。稳定性满足要求。
　　②钢管扣件抗滑验算：
　　当立杆长度与支模长度相差较小时，可在立杆顶加可调支托进行调高。否则可用两只旋转扣件作钢管接长。作用在立杆扣件上的荷载为N＝0.98t<1.2t，故立杆双扣件搭接能满足抗滑要求。
（二）、承受上层结构及支撑体系荷载的结构楼板的承载能力验算（以门厅屋面板为例）：
板厚：δ=11㎝ 双向板底筋：φ8@200 双向支座负筋：φ8@200
板底最大弯矩：Maz=0.0367ql2=0.0367×2.00×10×2.42=4.23KN·m
支座最大弯矩：Mao=－0.0784ql2=－0.0784×19.34×2.42=－9.03 KN·m
板上下配筋均为φ8@200，As=As’=251 mm2,砼已达设计强度C35,fcm=19.1MPa
ho=h-(c+d/2)=110-(15+8/2)=91mm，X=fy*As/(fc*b)=210×251/19.1×1000=2.76mm
Mu=fc*b*X* (ho-x/2)=19.1×1000×2.76×(91-2.76/2)=4.72 KN·m＞Maz=4.23 KN·m，板底配筋满足要求；Mu=4.72 KN·m < 9.03 KN·m，板面负筋不能满足承载能力要求。
故该楼板下层必须增设支撑。采用在上部支撑下原位重新顶上支撑，立杆顶部与砼面接触处用木方顶紧，底部与砼楼地面间设50×300mm的垫木。