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摘要：本文围绕模板支架的安全与计算，通过对现行常用计算软件计算方法的比较和分析，以及模板支架搭设的施工实际情况，提出模板支架在进行设计计算时所应注意的要点，探讨模板支架计算的合理性，为更好的进行模板设计与计算提供参考和建议。
关键词：模版支架，计算方法研究
中图分类号：TU7文献标识码： A 文章编号：
模板支架是建筑施工领域的重要环节，而且是一个安全事故频发区域，近年来有不少由此而造成的重大经济损失和人员伤亡的报道。全国各地的建设行政主管部门对脚手架及模板支架的专项方案尤为重视，作为一名施工技术管理人员，对模板支架的正确规范的设计是非常重要的。本文将结合我在上海住总集团建设发展有限公司工作期间亲历的工程案例，例举目前我们公司各项目部广泛采用的模板支架计算软件，通过对其计算模型的分析，对计算结果和实际施工情况进行比较，探讨如何正确合理的编制模板支架专项施工方案。
一．模板支架的分类
模板支架大致可分为钢管组合式、成型框式两大类。钢管组合式是我国应用最广泛的类型之一。根据其连接方式的不同，又可分为扣件式、承插式等多种。成型框式又可分为门型、梯形、三角形等多种形式，其中门型在我国应用较多，俗称门架。在上海地区使用最多的是扣件式组合钢管，本文也将重点围绕扣件式钢模板支架进行讨论。
二．模板支架计算方式
目前对于模板支撑架计算的依据是按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001来计算，此规范适用于工业与民用建筑施工用落地式(底撑式)单、双排扣件式钢管脚手架的设计与施工，以及水平混凝土结构工程施工中模板支架的设计与施工。
该计算方式是将模板支撑体系中的各个构件按荷载传递方式逐个分离计算，然后叠加得出结果，即从混凝土自重荷载加上施工活荷载传递到模板，计算模板内力，然后模板传递给支撑木方，计算木方内力，然后再传递给水平小横杆以此类推直至传递到立杆。目前常用的计算软件都是按这个方式计算的，例如《PKPM施工现场安全计算》、《品茗施工安全计算》等。
三．模板计算方式存在的问题
但是对于模板支撑架尤其是高支撑架（模板支撑架高度大于4米）的计算，在现行规范中存在重要疏漏，使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。这一点已在《施工技术2002年第三期第31篇》有所阐述，其中提到了立杆稳定系数的取值问题偏于不安全，并提出了修正公式。
除此之外规范对纵横杆计算假定，即规范将纵向水平杆的内力与挠度计算按三跨连续梁计算，横向水平杆按简支梁计算，这一点在模板支架施工中与实际情况存在偏差，施工中横向水平杆与立杆用直角扣件连接时，直角扣件能够抵抗转动，承受弯矩，形成一个刚性或半刚性节点（取决于扣件拧紧程度），而按简支梁计算时忽略了支座弯矩，这样会使横向水平杆跨中弯矩放大，支座弯矩变为零，这样得出的横杆计算是偏于安全的，但是支座弯矩为零，使得立杆本该承担的弯矩忽略了，对立杆计算反而偏于不安全，而模板支架的稳定性很大程度上取决于立杆，这样的计算方法对整个支架体系安全存在隐患。
举个梁模板支撑架例子：以下是我在嵊泗海洋文化中心工程中设计的梁模板支撑方案，该梁高600mm ，宽250mm， 模板支撑架高8 m，按我们常用软件《PKPM施工现场安全计算》、《品茗施工安全计算》分别计算，其两者计算结果基本相同，均把梁底支撑钢管按简支梁计算。
一．计算参数：
1.脚手架参数
立柱梁跨度方向间距l(m):1.00；立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):0.30；
脚手架步距(m):1.60；脚手架搭设高度(m):8.00；
梁两侧立柱间距(m):1.20；
梁底木方垂直梁截面；
2.荷载参数
模板与木块自重(kN/m2):0.350；梁截面宽度B(m):0.250；
混凝土和钢筋自重(kN/m3):25.000；梁截面高度D(m):0.600；
倾倒混凝土荷载标准值(kN/m2):2.000；施工均布荷载标准值(kN/m2):2.000；
3.其他
采用的钢管类型(mm):Φ48×3.5。
扣件连接方式:双扣件，考虑扣件保养情况扣件抗滑承载力系数:0.80；
二、梁底支撑的计算
作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。
1.荷载的计算：
(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：
q1 = 25.000×0.600×1.000=15.000 kN/m；
(2)模板的自重线荷载(kN/m)：
q2 = 0.350×1.000×(2×0.600+0.250)/ 0.250=2.030 kN/m；
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)：
经计算得到，活荷载标准值 P1= (2.000+2.000)×0.250×1.000=1.000 kN；
2.木方楞的支撑力验算
均布荷载 q = 1.2×15.000+1.2×2.030=20.436 kN/m；
集中荷载 P = 1.4×1.000=1.400 kN；
木方计算简图
经过计算得到从左到右各木方传递集中力[即支座力]分别为：
N1=3.250 kN；
N2=3.250 kN；
3.支撑钢管的强度验算
支撑钢管按照连续梁的计算如下
经过连续梁的计算得到：
支座反力 RA = RB=3.250 kN；
最大弯矩 Mmax=1.546 kN.m；
最大挠度计算值 Vmax=8.694 mm；
支撑钢管的最大应力 σ=1.546×106/5080.0=304.310 N/mm2；
支撑钢管的抗压设计强度 [f]=205.0 N/mm2；
支撑钢管的最大应力计算值 304.310 N/mm2 大于 支撑钢管的抗压设计强度 205.0 N/mm2。
按上述方式求得的结果为横向钢管不满足要求，
这是在把横向钢管假定为简支梁得出的结果，横杆跨中弯矩很大，立杆不承担弯矩，而这与实际情况不符，因为实际上横杆与立杆的連接还是存在刚性或半刚性的。而如果把实际横向支撑钢管与立杆连接的十字扣件的抗弯能力考虑进来整体计算的话，计算简图可按如下所示：
采用刚性连接模型计算，结果如下：
跨中最大弯矩减小为1.012 kN.m，支座处弯矩变为0.538 kN.m，验算横向支撑钢管最大应力σ=1.012×106/5080.0=199.213N/mm2
小于支撑钢管的抗压设计强度205.9 N/mm2,满足要求。
在施工实际情况中，梁底横向水平杆与立杆的连接不可能完全交接也不可能完全刚接，按交接计算对于梁底横向水平杆来讲是合理的，是偏于安全的，但是这样忽略了传递至立杆的弯矩。
在立杆计算上，如果按简支梁计算，立杆没有弯矩，其稳定性计算按如下公式计算：
而按钢架计算，立杆存在弯矩，其稳定性计算应按如下公式计算：
可以看出按简支梁假定方式计算，立杆稳定性计算公式将缺少参与计算，对立杆的稳定性计算将偏于不安全。同时将简支梁假定改为钢架对于横向水平钢支撑架受力将更利于安全。
以上只是对简支梁假定改为钢架得出的结论，实际上模板支撑架是一个三维体系，即沿水平竖直方向都有杆件连接，如下图所示：
如果我们把计算模型按三维尺度去计算将得出如下立杆稳定计算公式：
按三维尺度进行计算，立杆除了承担沿梁截面平行方向的弯矩外，还有承受沿梁截面垂直方向的弯矩，由于计算三维框架相应繁琐，且规范也未做出详细规定，弯矩往往被忽略，但作为施工技术人员必须清楚认识到其存在，必要时应当进行验算。
三．结论
通过比较不同的计算方式可以得出这样一个结论，按规范推荐的计算方式，对于横向支撑钢管的应力验算偏于安全，而立杆计算只考虑了轴向压力，忽略了由横向支撑钢管传递而来的弯矩，因而计算公式缺少了弯矩影响，在某些计算场合中可能存在安全隐患。而通过对计算方式分析后，采用刚性节点模型计算，得出的计算结果，可能更加符合施工实际情况，得出的横向钢管受力也更加合理，立杆稳定计算公式考虑得也较全面。但是这个刚性节点到底有多刚取决于扣件的性能，这需要对扣件做进一步的实验来确定。
对扣件的性能实验有待进一步研究和发展，尚不能在本文中得出结论，本文旨在提出对目前计算方法做进一步合理化的建议，把立杆的安全性验算做进一步提高
参考文献：《施工技术》2002年第三期第31篇
关键词：模版支架，计算方法研究
中图分类号：TU7文献标识码： A 文章编号：
模板支架是建筑施工领域的重要环节，而且是一个安全事故频发区域，近年来有不少由此而造成的重大经济损失和人员伤亡的报道。全国各地的建设行政主管部门对脚手架及模板支架的专项方案尤为重视，作为一名施工技术管理人员，对模板支架的正确规范的设计是非常重要的。本文将结合我在上海住总集团建设发展有限公司工作期间亲历的工程案例，例举目前我们公司各项目部广泛采用的模板支架计算软件，通过对其计算模型的分析，对计算结果和实际施工情况进行比较，探讨如何正确合理的编制模板支架专项施工方案。
一．模板支架的分类
模板支架大致可分为钢管组合式、成型框式两大类。钢管组合式是我国应用最广泛的类型之一。根据其连接方式的不同，又可分为扣件式、承插式等多种。成型框式又可分为门型、梯形、三角形等多种形式，其中门型在我国应用较多，俗称门架。在上海地区使用最多的是扣件式组合钢管，本文也将重点围绕扣件式钢模板支架进行讨论。
二．模板支架计算方式
目前对于模板支撑架计算的依据是按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001来计算，此规范适用于工业与民用建筑施工用落地式(底撑式)单、双排扣件式钢管脚手架的设计与施工，以及水平混凝土结构工程施工中模板支架的设计与施工。
该计算方式是将模板支撑体系中的各个构件按荷载传递方式逐个分离计算，然后叠加得出结果，即从混凝土自重荷载加上施工活荷载传递到模板，计算模板内力，然后模板传递给支撑木方，计算木方内力，然后再传递给水平小横杆以此类推直至传递到立杆。目前常用的计算软件都是按这个方式计算的，例如《PKPM施工现场安全计算》、《品茗施工安全计算》等。
三．模板计算方式存在的问题
但是对于模板支撑架尤其是高支撑架（模板支撑架高度大于4米）的计算，在现行规范中存在重要疏漏，使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。这一点已在《施工技术2002年第三期第31篇》有所阐述，其中提到了立杆稳定系数的取值问题偏于不安全，并提出了修正公式。
除此之外规范对纵横杆计算假定，即规范将纵向水平杆的内力与挠度计算按三跨连续梁计算，横向水平杆按简支梁计算，这一点在模板支架施工中与实际情况存在偏差，施工中横向水平杆与立杆用直角扣件连接时，直角扣件能够抵抗转动，承受弯矩，形成一个刚性或半刚性节点（取决于扣件拧紧程度），而按简支梁计算时忽略了支座弯矩，这样会使横向水平杆跨中弯矩放大，支座弯矩变为零，这样得出的横杆计算是偏于安全的，但是支座弯矩为零，使得立杆本该承担的弯矩忽略了，对立杆计算反而偏于不安全，而模板支架的稳定性很大程度上取决于立杆，这样的计算方法对整个支架体系安全存在隐患。
举个梁模板支撑架例子：以下是我在嵊泗海洋文化中心工程中设计的梁模板支撑方案，该梁高600mm ，宽250mm， 模板支撑架高8 m，按我们常用软件《PKPM施工现场安全计算》、《品茗施工安全计算》分别计算，其两者计算结果基本相同，均把梁底支撑钢管按简支梁计算。
一．计算参数：
1.脚手架参数
立柱梁跨度方向间距l(m):1.00；立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):0.30；
脚手架步距(m):1.60；脚手架搭设高度(m):8.00；
梁两侧立柱间距(m):1.20；
梁底木方垂直梁截面；
2.荷载参数
模板与木块自重(kN/m2):0.350；梁截面宽度B(m):0.250；
混凝土和钢筋自重(kN/m3):25.000；梁截面高度D(m):0.600；
倾倒混凝土荷载标准值(kN/m2):2.000；施工均布荷载标准值(kN/m2):2.000；
3.其他
采用的钢管类型(mm):Φ48×3.5。
扣件连接方式:双扣件，考虑扣件保养情况扣件抗滑承载力系数:0.80；
二、梁底支撑的计算
作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。
1.荷载的计算：
(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：
q1 = 25.000×0.600×1.000=15.000 kN/m；
(2)模板的自重线荷载(kN/m)：
q2 = 0.350×1.000×(2×0.600+0.250)/ 0.250=2.030 kN/m；
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)：
经计算得到，活荷载标准值 P1= (2.000+2.000)×0.250×1.000=1.000 kN；
2.木方楞的支撑力验算
均布荷载 q = 1.2×15.000+1.2×2.030=20.436 kN/m；
集中荷载 P = 1.4×1.000=1.400 kN；
木方计算简图
经过计算得到从左到右各木方传递集中力[即支座力]分别为：
N1=3.250 kN；
N2=3.250 kN；
3.支撑钢管的强度验算
支撑钢管按照连续梁的计算如下
经过连续梁的计算得到：
支座反力 RA = RB=3.250 kN；
最大弯矩 Mmax=1.546 kN.m；
最大挠度计算值 Vmax=8.694 mm；
支撑钢管的最大应力 σ=1.546×106/5080.0=304.310 N/mm2；
支撑钢管的抗压设计强度 [f]=205.0 N/mm2；
支撑钢管的最大应力计算值 304.310 N/mm2 大于 支撑钢管的抗压设计强度 205.0 N/mm2。
按上述方式求得的结果为横向钢管不满足要求，
这是在把横向钢管假定为简支梁得出的结果，横杆跨中弯矩很大，立杆不承担弯矩，而这与实际情况不符，因为实际上横杆与立杆的連接还是存在刚性或半刚性的。而如果把实际横向支撑钢管与立杆连接的十字扣件的抗弯能力考虑进来整体计算的话，计算简图可按如下所示：
采用刚性连接模型计算，结果如下：
跨中最大弯矩减小为1.012 kN.m，支座处弯矩变为0.538 kN.m，验算横向支撑钢管最大应力σ=1.012×106/5080.0=199.213N/mm2
小于支撑钢管的抗压设计强度205.9 N/mm2,满足要求。
在施工实际情况中，梁底横向水平杆与立杆的连接不可能完全交接也不可能完全刚接，按交接计算对于梁底横向水平杆来讲是合理的，是偏于安全的，但是这样忽略了传递至立杆的弯矩。
在立杆计算上，如果按简支梁计算，立杆没有弯矩，其稳定性计算按如下公式计算：
而按钢架计算，立杆存在弯矩，其稳定性计算应按如下公式计算：
可以看出按简支梁假定方式计算，立杆稳定性计算公式将缺少参与计算，对立杆的稳定性计算将偏于不安全。同时将简支梁假定改为钢架对于横向水平钢支撑架受力将更利于安全。
以上只是对简支梁假定改为钢架得出的结论，实际上模板支撑架是一个三维体系，即沿水平竖直方向都有杆件连接，如下图所示：
如果我们把计算模型按三维尺度去计算将得出如下立杆稳定计算公式：
按三维尺度进行计算，立杆除了承担沿梁截面平行方向的弯矩外，还有承受沿梁截面垂直方向的弯矩，由于计算三维框架相应繁琐，且规范也未做出详细规定，弯矩往往被忽略，但作为施工技术人员必须清楚认识到其存在，必要时应当进行验算。
三．结论
通过比较不同的计算方式可以得出这样一个结论，按规范推荐的计算方式，对于横向支撑钢管的应力验算偏于安全，而立杆计算只考虑了轴向压力，忽略了由横向支撑钢管传递而来的弯矩，因而计算公式缺少了弯矩影响，在某些计算场合中可能存在安全隐患。而通过对计算方式分析后，采用刚性节点模型计算，得出的计算结果，可能更加符合施工实际情况，得出的横向钢管受力也更加合理，立杆稳定计算公式考虑得也较全面。但是这个刚性节点到底有多刚取决于扣件的性能，这需要对扣件做进一步的实验来确定。
对扣件的性能实验有待进一步研究和发展，尚不能在本文中得出结论，本文旨在提出对目前计算方法做进一步合理化的建议，把立杆的安全性验算做进一步提高
参考文献：《施工技术》2002年第三期第31篇