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摘 要：为进一步规范对危险性较大的分部分项工程安全管理，积极防范和遏制建筑施工生产安全事故的发生，建设部颁发了《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》。
关键词：超高；超重；大跨度；模板支撑系统；构件计算
一、工程概况
福建某钢厂会堂建筑面积3415 m2，建筑层数四层，建筑檐高18.7米。本工程会堂声桥T型大梁（截面尺寸400×1600、高9.0m、长15.0m），属超过一定规模的危险性较大的混凝土模板支撑工程，拟采用满堂钢管脚手架做为模板支撑。
说明：立杆间距：1.2m×1.2m，步距：1.5m；声桥结构梁底的两立杆间加设两排立杆，间距0.40m。侧向设竖向剪刀撑；结构柱施工时，在两端柱部位每两步设一道水平预埋钢管，与梁支撑架稳定拉接。
二、满堂架架体设计计算
一）参数信息
1.模板支撑及构造参数
梁截面宽度 B（m）：0.40；梁截面高度 D（m）：1.60；
混凝土板厚度（mm）：120.00；立杆沿梁跨度方向间距La（m）：0.60；
立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）：0.20；
立杆步距h（m）：1.50；板底承重立杆横向间距或排距Lb（m）：1.20；
梁支撑架搭设高度H（m）：9.00；梁两侧立杆间距（m）：1.20；
承重架支撑形式：梁底支撑小楞平行梁截面方向；
梁底增加承重立杆根数：2；
采用的钢管类型为Φ48×3；
立杆承重连接方式：可调托座；
2.荷载参数
新浇混凝土重力密度（kN/m3）：24.00；模板自重（kN/m2）：0.30；钢筋自重（kN/m3）：1.50；
施工均布荷载标准值（kN/m2）：2.0；新浇混凝土侧压力标准值（kN/m2）：17.8；
振捣混凝土对梁底模板荷载（kN/m2）：2.0；振捣混凝土对梁侧模板荷载（kN/m2）：4.0；
3.材料参数
木材品种：柏木；木材弹性模量E（N/mm2）：9000.0；
木材抗压强度设计值fc（N/mm）：16.0；
木材抗弯强度设计值fm（N/mm2）：17.0；木材抗剪强度设计值fv（N/mm2）：1.7；
面板材质：胶合面板；面板厚度（mm）：18.00；
面板弹性模量E（N/mm2）：6000.0；面板抗弯强度设计值fm（N/mm2）：13.0；
4.梁底模板参数
梁底方木截面宽度b（mm）：100.0；梁底方木截面高度h（mm）：100.0；
梁底模板支撑的间距（mm）：300.0；
5.梁侧模板参数
主楞间距（mm）：500；次楞根数：5；
主楞竖向支撑点数量：5；
固定支撑水平间距（mm）：500；
竖向支撑点到梁底距离依次是：50mm，370mm，740mm，1100mm，1430mm；
主楞材料：木方；
寬度（mm）：100.00；高度（mm）：100.00；
次楞材料：木方；
宽度（mm）：100.00；高度（mm）：100.00；
二）梁侧模板荷载计算
按《施工手册》，新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值：
F=0.22γtβ1β2V1/2
F=γH
其中 γ -- 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；
t -- 新浇混凝土的初凝时间，取2.000h；
T -- 混凝土的入模温度，取20.000℃；
V -- 混凝土的浇筑速度，取1.500m/h；
H -- 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取1.600m；
β1-- 外加剂影响修正系数，取1.200；
β2-- 混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。
分别计算得 17.848 kN/m2、38.400 kN/m2，取较小值17.848 kN/m2作为本工程计算荷载。
三）梁底模板计算
面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和挠度。
强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。
本算例中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：
W = 400×18×18/6 = 2.16×104mm3；
I = 400×18×18×18/12 = 1.94×105mm4；
1.抗弯强度验算
按以下公式进行面板抗弯强度验算：
σ = M/W<[f]
新浇混凝土及钢筋荷载设计值：
q1： 1.2×（24.00+1.50）×0.40×1.60=19.584kN/m；
模板结构自重荷载设计值：
q2：1.2×0.30×0.40=0.144kN/m；
施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值：
q3： 1.4×（2.00+2.00）×0.40=2.240kN/m；
最大弯矩计算公式如下：
Mmax=0.1（q1+ q2）l2+0.117q3l2= 0.1×（19.584+0.144）×3002+0.117×2.24×3002=2.01×105N·mm； σ =Mmax/W=2.01×105/2.16×104=9.3N/mm2；
梁底模面板计算应力 σ =9.3 N/mm2 小于 梁底模面板的抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2，满足要求！
2.挠度验算
根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载作用。
最大挠度计算公式如下：ν= 0.677ql4/（100EI）≤[ν]=l/250
其中，q--作用在模板上的压力线荷载：q =q1+q2=19.584+0.144=19.728kN/m；
l--计算跨度（梁底支撑间距）： l =300.00mm；
E--面板的弹性模量： E = 6000.0N/mm2；
面板的最大允许挠度值：[ν] =300.00/250 = 1.200mm；
面板的最大挠度计算值： ν= 0.677×19.728×3004/（100×6000×1.94×105）=0.927mm；
面板的最大挠度计算值： ν=0.927mm 小于 面板的最大允许挠度值：[ν] =1.2mm，满足要求！
四）立杆的稳定性计算：
立杆的稳定性计算公式
σ = N/（φA）≤[f]
梁两侧立杆稳定性验算：
其中 N -- 立杆的轴心压力设计值，它包括：
纵向钢管的最大支座反力： N1 =0.397 kN ；
脚手架钢管的自重： N2 = 1.2×0.129×9=1.394 kN；
N =N1+N2=0.397+1.394=1.792 kN；
φ-- 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 lo/i 查表得到；
i -- 計算立杆的截面回转半径 （cm）：i = 1.59；
A -- 立杆净截面面积 （cm2）： A = 4.24；
W -- 立杆净截面抵抗矩（cm3）：W = 4.49；
σ -- 钢管立杆轴心受压应力计算值 （ N/mm2）；
[f] -- 钢管立杆抗压强度设计值：[f] =205 N/mm2；
lo -- 计算长度 （m）；
根据《扣件式规范》，立杆计算长度lo有两个计算公式lo=kμh和lo=h+2a，
为安全计，取二者间的大值，即：
lo = Max[1.167×1.7×1.5，1.5+2×0.2]= 2.976 m；
k -- 计算长度附加系数，取值为：1.167 ；
μ -- 计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，μ=1.7；
a -- 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.2m；
得到计算结果： 立杆的计算长度
lo/i = 2975.85 / 15.9 = 187 ；
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= 0.205 ；
钢管立杆受压应力计算值 ；σ=1791.594/（0.205×424） = 20.6 N/mm2；
钢管立杆稳定性计算 σ = 20.6 N/mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！
关键词：超高；超重；大跨度；模板支撑系统；构件计算
一、工程概况
福建某钢厂会堂建筑面积3415 m2，建筑层数四层，建筑檐高18.7米。本工程会堂声桥T型大梁（截面尺寸400×1600、高9.0m、长15.0m），属超过一定规模的危险性较大的混凝土模板支撑工程，拟采用满堂钢管脚手架做为模板支撑。
说明：立杆间距：1.2m×1.2m，步距：1.5m；声桥结构梁底的两立杆间加设两排立杆，间距0.40m。侧向设竖向剪刀撑；结构柱施工时，在两端柱部位每两步设一道水平预埋钢管，与梁支撑架稳定拉接。
二、满堂架架体设计计算
一）参数信息
1.模板支撑及构造参数
梁截面宽度 B（m）：0.40；梁截面高度 D（m）：1.60；
混凝土板厚度（mm）：120.00；立杆沿梁跨度方向间距La（m）：0.60；
立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）：0.20；
立杆步距h（m）：1.50；板底承重立杆横向间距或排距Lb（m）：1.20；
梁支撑架搭设高度H（m）：9.00；梁两侧立杆间距（m）：1.20；
承重架支撑形式：梁底支撑小楞平行梁截面方向；
梁底增加承重立杆根数：2；
采用的钢管类型为Φ48×3；
立杆承重连接方式：可调托座；
2.荷载参数
新浇混凝土重力密度（kN/m3）：24.00；模板自重（kN/m2）：0.30；钢筋自重（kN/m3）：1.50；
施工均布荷载标准值（kN/m2）：2.0；新浇混凝土侧压力标准值（kN/m2）：17.8；
振捣混凝土对梁底模板荷载（kN/m2）：2.0；振捣混凝土对梁侧模板荷载（kN/m2）：4.0；
3.材料参数
木材品种：柏木；木材弹性模量E（N/mm2）：9000.0；
木材抗压强度设计值fc（N/mm）：16.0；
木材抗弯强度设计值fm（N/mm2）：17.0；木材抗剪强度设计值fv（N/mm2）：1.7；
面板材质：胶合面板；面板厚度（mm）：18.00；
面板弹性模量E（N/mm2）：6000.0；面板抗弯强度设计值fm（N/mm2）：13.0；
4.梁底模板参数
梁底方木截面宽度b（mm）：100.0；梁底方木截面高度h（mm）：100.0；
梁底模板支撑的间距（mm）：300.0；
5.梁侧模板参数
主楞间距（mm）：500；次楞根数：5；
主楞竖向支撑点数量：5；
固定支撑水平间距（mm）：500；
竖向支撑点到梁底距离依次是：50mm，370mm，740mm，1100mm，1430mm；
主楞材料：木方；
寬度（mm）：100.00；高度（mm）：100.00；
次楞材料：木方；
宽度（mm）：100.00；高度（mm）：100.00；
二）梁侧模板荷载计算
按《施工手册》，新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值：
F=0.22γtβ1β2V1/2
F=γH
其中 γ -- 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；
t -- 新浇混凝土的初凝时间，取2.000h；
T -- 混凝土的入模温度，取20.000℃；
V -- 混凝土的浇筑速度，取1.500m/h；
H -- 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取1.600m；
β1-- 外加剂影响修正系数，取1.200；
β2-- 混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。
分别计算得 17.848 kN/m2、38.400 kN/m2，取较小值17.848 kN/m2作为本工程计算荷载。
三）梁底模板计算
面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和挠度。
强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。
本算例中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：
W = 400×18×18/6 = 2.16×104mm3；
I = 400×18×18×18/12 = 1.94×105mm4；
1.抗弯强度验算
按以下公式进行面板抗弯强度验算：
σ = M/W<[f]
新浇混凝土及钢筋荷载设计值：
q1： 1.2×（24.00+1.50）×0.40×1.60=19.584kN/m；
模板结构自重荷载设计值：
q2：1.2×0.30×0.40=0.144kN/m；
施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值：
q3： 1.4×（2.00+2.00）×0.40=2.240kN/m；
最大弯矩计算公式如下：
Mmax=0.1（q1+ q2）l2+0.117q3l2= 0.1×（19.584+0.144）×3002+0.117×2.24×3002=2.01×105N·mm； σ =Mmax/W=2.01×105/2.16×104=9.3N/mm2；
梁底模面板计算应力 σ =9.3 N/mm2 小于 梁底模面板的抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2，满足要求！
2.挠度验算
根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载作用。
最大挠度计算公式如下：ν= 0.677ql4/（100EI）≤[ν]=l/250
其中，q--作用在模板上的压力线荷载：q =q1+q2=19.584+0.144=19.728kN/m；
l--计算跨度（梁底支撑间距）： l =300.00mm；
E--面板的弹性模量： E = 6000.0N/mm2；
面板的最大允许挠度值：[ν] =300.00/250 = 1.200mm；
面板的最大挠度计算值： ν= 0.677×19.728×3004/（100×6000×1.94×105）=0.927mm；
面板的最大挠度计算值： ν=0.927mm 小于 面板的最大允许挠度值：[ν] =1.2mm，满足要求！
四）立杆的稳定性计算：
立杆的稳定性计算公式
σ = N/（φA）≤[f]
梁两侧立杆稳定性验算：
其中 N -- 立杆的轴心压力设计值，它包括：
纵向钢管的最大支座反力： N1 =0.397 kN ；
脚手架钢管的自重： N2 = 1.2×0.129×9=1.394 kN；
N =N1+N2=0.397+1.394=1.792 kN；
φ-- 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 lo/i 查表得到；
i -- 計算立杆的截面回转半径 （cm）：i = 1.59；
A -- 立杆净截面面积 （cm2）： A = 4.24；
W -- 立杆净截面抵抗矩（cm3）：W = 4.49；
σ -- 钢管立杆轴心受压应力计算值 （ N/mm2）；
[f] -- 钢管立杆抗压强度设计值：[f] =205 N/mm2；
lo -- 计算长度 （m）；
根据《扣件式规范》，立杆计算长度lo有两个计算公式lo=kμh和lo=h+2a，
为安全计，取二者间的大值，即：
lo = Max[1.167×1.7×1.5，1.5+2×0.2]= 2.976 m；
k -- 计算长度附加系数，取值为：1.167 ；
μ -- 计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，μ=1.7；
a -- 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.2m；
得到计算结果： 立杆的计算长度
lo/i = 2975.85 / 15.9 = 187 ；
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= 0.205 ；
钢管立杆受压应力计算值 ；σ=1791.594/（0.205×424） = 20.6 N/mm2；
钢管立杆稳定性计算 σ = 20.6 N/mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！