設計標準荷載值怎麼計算

一、模板支撐架事故的原因

分析模板支撐架近年來發生的事故的主要原因就是：

1、監管不夠；

2、模板和腳手架沒有經過設計、計算，支撐系統強度不足，穩定性差；梁、板支撐體系立杆變形過大，頂託強度不夠，扣件抗滑移不滿足要求（材料強度不夠）；

3、在施工過程中沒有按照規範及方案要求進行搭設；

4、使用的材料不合格以及施工中隨意拆卸杆架等原因造成的。

南京電視臺演播中心大演播廳模板支架整體倒塌技術原因分析

事故發生後，檢視殘存鋼管支架的立杆連續4根鋼管接頭在同一高度

架子底部與周邊支架的水平連繫杆很少，立杆的橫向約束很弱

未設掃地杆、頂託設定不符

留置長度過短

端部扣件蓋板的邊緣至杆端距離太小

無縱橫向掃地杆件，大部分U型支託反向使用

上段鋼管立杆與下端水平杆件連線，未由下至上

通長設定，導致上部施工荷載作用於水平杆件上

立杆透過扣件傳遞上部施工荷載常見形式（1）

立杆透過扣件傳遞上部施工荷載常見形式（2）

立杆違規採用搭接且在同步內

二、模板具體設計計算

有關說明：

1。《建築施工模版安全技術規範》JGJ162-2008並沒有提出對牆模、柱模、梁側模詳細的計算要求，但是在施工過程中我們經常遇到牆、柱構件出現漲模、跑模或者變形過大影響使用的事故發生，因此我們很有必要對厚、大牆、柱及梁側模板的強度、變形進行計算。

2。《規範》規定了對模板支架立杆穩定性的計算，也就是要求梁、板支撐體系除了對水平杆件的強度和變形、扣件的抗滑移進行驗算是否滿足設計要求；還要對梁、板模板支撐架的立杆穩定性進行驗算。

3。計算時，依據不同的材料，結合相關規範（如木結構、鋼結構等），利用力學的模型和力的傳遞方式進行計算。

（一）荷載的確定

1。模板支撐架的荷載

（1）荷載的分類：作用於模板支架的荷載可分為永久荷載（恆荷載）與可變荷載（活荷載）。

永久荷載（恆荷載）可分為：a。模板及支架自重G1k，包括模板、木方、縱向水平杆、橫向水平杆、立杆、剪刀撐、橫向斜撐和扣件等的自重；b。 新澆混凝土自重G2k；c。鋼筋自重G3k。（荷載標準值可以查詢規範4。1。1和附錄B）

可變荷載（活荷載Q）可分為：a。 施工荷載Q1k，包括作業層上的人員、器具和材料的自重；b。 傾倒Q3k和振搗混凝土荷載Q2k，具體取值可參照模板規範4。1。2；c。風荷載（按荷載規範取值，其中基本風壓取n=10年，並取風振係數為1）。

（2）荷載分項係數

（3）荷載組合效應

2。新澆混凝土的側壓力G4k標準值的計算按下式計算

新澆混凝土側壓力計算公式為下式中的較小值：

其中 ——混凝土的重力密度；

t——新澆混凝土的初凝時間，當缺乏資料時取200/（T+15）；

T——混凝土的入模溫度；

V——混凝土的澆築速度m/h；（豎向）

H——混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面總高度；

1——外加劑影響修正係數，無外加劑1。0；摻加具有緩凝作用外加劑1。2 ；

2——混凝土坍落度影響修正係數，坍落度按照規範進行取值，當大於160時，取1。2。

F——計算的新澆混凝土對模版的側壓力標準值。

3。傾倒混凝土時產生的荷載：

4。爬模結構設計荷載值及組合應符合相關規定。詳見JGJ 162-2008規範第4。3。3、4。3。4條的詳細規定。

5。模板及支架的變形值規定：

規範4。4。1規定，當驗算模板及支架的剛度時，其最大變形值不得超過下列容許值：

①。對結構表面外漏的模板，其模板構件計算跨度的1/400；

②。對結構表面隱蔽的模板，其模板構件計算跨度的1/250；

③。支架的壓縮變形或彈性撓度，為相應的結構計算跨度的1/1000。

（二）設計依據與計算內容

1。主要依據《木結構設計規範》（GB5005-2003）和《鋼結構設計規範》（GB50017-2003）。計算內容：

計算木方的強度、抗剪和撓度；計算面板的強度、抗剪和撓度

計算BH方向柱箍的強度和撓度；計算BH方向對拉螺栓；

2。柱模板荷載的確定：依據4。3。2表專案3和4的規定，對於柱模板的計算，荷載考慮依據柱截面尺寸確定。

柱邊長≤300mm，主要考慮：對於強度驗算主要考慮新澆混凝土側壓力和振搗混凝土時產生的荷載；撓度驗算只考慮新澆混凝土側壓力。（振搗荷載對於水平模板，採用2。0kN/m2；對於垂直（豎向）模板，採用4。0kN/m2）

柱邊長＞300mm，主要考慮： 對於強度驗算主要考慮新澆混凝土側壓力和傾倒混凝土時產生的荷載；撓度驗算只考慮新澆混凝土側壓力。

表4。3。2 模板及其支架荷載效應組合的各項荷載

注：驗算撓度應採用荷載標準值；計算承載能力應採用荷載設計值。

3。假設模板採用竹膠合板；面板厚度（mm）：18。00；面板彈性模量：9500N/mm2，面板抗彎強度設計值fc=13。00N/mm2；面板抗剪強度設計值1。50N/mm2；

面板直接承受模板傳遞的荷載（受彎構件，按簡支梁或連續梁計算），計算如下（三跨，公式可以查施工計算手冊）：

4。模板結構構件中的豎楞（小楞）屬於受彎構件，按連續梁計算。假設豎楞三跨，查《建築施工計算手冊》計算計算公式。或按照規範5。2。2條及附錄C查表計算。

5。木方直接承受面板傳遞的荷載，計算如下（三跨）

6。柱箍計算

7。對拉螺栓計算

計算公式：N<［N］=fA，其中N—對拉螺栓最大軸力設計值；

A—對拉螺栓有效面積（mm2）；

f—對拉螺栓抗拉強度設計值，按附錄A。1。4-4，取170N/mm2；

［N］—對拉螺栓最大容許拉力值（kN）；右表所示。

對拉螺栓強度計算N=a∙b∙Fs，（計算詳見規範5。2。3）

（三）牆模板設計計算（同柱模計算）

1。《木結構設計規範》（GB5005-2003）和《鋼結構設計規範》（GB50017-2003）。計算內容：

（1）計算面板的強度、抗剪和撓度；

（2）計算內龍骨的強度和撓度；

（3）計算外龍骨的強度和撓度；

（4）計算穿牆對拉螺栓的強度。

牆模板的背部支撐由兩層龍骨（木楞或鋼楞）組成，直接支撐模板的龍骨為次龍骨，即內楞；用以支撐內層龍骨為主龍骨，即外楞組裝成牆體模板時，透過對拉螺栓將牆體兩片模板拉結，每個對拉螺栓成為主龍骨的支點。

2、牆模板荷載的確定：

依據有關的規定，對於牆模板的計算，荷載考慮依據牆截面尺寸確定。

牆邊長≤100mm，主要考慮： 對於強度驗算主要考慮新澆混凝土側壓力和振搗混凝土時產生的荷載；撓度驗算只考慮新澆混凝土側壓力。（振搗荷載對於水平模板，採用2。0KN/m2；對於垂直（豎向）模板，採用4。0KN/m2）

牆邊長＞100mm，主要考慮： 對於強度驗算主要考慮新澆混凝土側壓力和傾倒混凝土時產生的荷載；撓度驗算只考慮新澆混凝土側壓力。

說明：對於梁模板側模的計算，一般荷載的取值要取新澆混凝土側壓力以及振搗荷載、傾倒荷載兩者中的較大值進行組合計算，詳見規範表4。3。2。

3。面板的計算：面板為受彎結構計算的原則是按照龍骨的間距和模板面的大小， 按支撐在內楞上的三跨連續梁計算。

（1）強度計算：f=M/W<［f］

其中f——面板的強度計算值（N/mm2）；

M——面板的最大彎距（N。mm）；

［f］——面板的強度設計值（N/mm2）。

M = ql2 / 10

其中q——作用在模板上的側壓力，它包括新澆混凝土側壓力設計值和傾倒混凝土側壓力設計值；l——計算跨度（內楞間距）；

（2）撓度計算：v= 0。677ql4/100EI<［v］=l/250

其中q—作用在模板上的側壓力；l— 算跨度（內楞間距）；

4、內龍骨的計算

內楞（木或鋼）直接承受鋼模板傳遞的荷載，通常按照均布荷載的三跨連續梁計算。

5、牆模板的外龍骨計算：外楞直接承受鋼模板內楞傳遞的荷載，通常按照集中荷載的三跨連續梁計算。

（四）梁板支撐架的設計計算

1。主要形式

2、梁板支撐架的荷載組合的確定

對於梁、板模板支撐架的計算，兩者考慮的荷載有所區別。一般來說：

對於平板、薄殼模板及支架，主要考慮模板裝置、模板、支架自重，鋼筋自重、新澆混凝土的自重以及施工（人員和裝置）活荷載（施工活載主要取1。0～2。5KN/m2）。

對於梁、拱的底模及支架，主要考慮模板裝置、模板及支架自重，鋼筋自重，新澆混凝土的自重以及振搗混凝土時產生的荷載（振搗荷載對於水平模板，採用2。0KN/m2；對於垂直（豎向）模板，採用4。0KN/m2）。

3。設計計算書應該包括的內容：

模板與承重架一體的受力體系。

（1）梁、板底面板強度、撓度和剪力計算；

（2）梁、板底木方強度、撓度和剪力計算；

（3）木方下面鋼管強度、撓度計算；

（4）扣件的抗滑承載力計算；

（5）立杆的穩定性計算。

力傳遞過程：

面板-木方-鋼管-扣件-立杆

以右圖為例進行計算

4、梁、板底面板計算

面板為受彎結構，需要驗算其抗彎強度和剛度。模板面板的計算按照多跨連續梁計算。

（1）。荷載的計算：

a。鋼筋混凝土梁自重（kN/m）：q1

b。模板的自重線荷載（kN/m）：q2

c。活荷載施工荷載標準值或振倒混凝土荷載（kN）：P1

（2）。面板受力計算：

均布荷載 q=1。2×q1+1。2×q2

集中荷載 P=1。4×P1

（3）強度撓度的計算

a。強度計算：f=M/W<［f］M = 0。100ql2

b。抗剪計算：T=3Q/2bh<［T］

c。撓度計算v=0。677ql4/100EI<［v］=l/250

5、梁、板底方木計算

從計算簡圖可以看出，木方作為面板計算的支座力，按照模板支座最大支座力進行驗算木方。如：

6、水平支撐鋼管計算 ［中間只有一根立杆］

鋼管按照連續梁進行計算，荷載採用由木方向下

傳遞的集中力。計算簡圖如：

很多模板支架的事故分析中發現施工組織設計的方案對於模板支架的內力分析與實際工況不符合，隨意性比較大，以上面的分析為例，如果不進行連續梁的分析計算，模板支架的實際受力很不均勻，實際工況是全部豎向荷載中間立杆受力68%，兩邊立杆受力16%，有些工程的施工組織方案卻把豎向荷載平均分配，顯然中間立杆的安全不能滿足。

這種形式的支設是很不安全的，不建議使用，實際增加一根中間立杆並不能解決問題；如果沒有中間立杆的腳手架設計不滿足要求，可以考慮增加兩排中間立杆。

7、而當中間有兩根以上的立杆時，要按照多跨連續梁進行計算，強度、剛度滿足規範的要求。

8、扣件抗滑移的計算

從力學模型也可以看出，我們按照上面的搭設方式（不是U託梁方式）進行計算時，透過木方傳遞的力主要到下面的支撐鋼管連線的扣件上，而扣件本身只能承受抗滑移的承載力設計值只有8KN，不滿足要求。

這時我們要選擇託梁的形式，直接把上面的最大力作用在鋼管上，有鋼管直接承受這也是很多方案在計算抗滑移不滿足要求的原因。

9、託梁的計算：

按照三跨連續梁計算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的彎矩和，計算公式如下：

均布荷載q=最大支座力/間距

最大彎矩M=0。1ql2

最大剪力Q=0。6×1。200 q

a。強度計算f=M/W<［f］，M = 0。1ql2

b。撓度計算v=0。677ql4/100EI<［v］=l/250（木方）或者l/400（型鋼）

10、立杆穩定性的計算（JGJ130-2011規範5。4）

11。有關說明：

（1）按照現行規範，由於風荷載對模板支撐架所產生的附加應力小於鋼管自身應力值的5%，所以對於模板支撐架風荷載計算可以省略不計。但處於颱風、颶風地區時，有時需要考慮風荷載對模板支架的影響。

（2）規範中為保證扣件式鋼管模板支架的穩定性，規定穩定性計算長度l=h+2a，其中a為立杆上部伸出的懸臂段。這是將立杆上部伸出段按懸臂考慮，這樣有利於限制施工現場任意增大鋼管伸出長度，保證支架的穩定性，並不具有在理論的依據。

例如伸出長度為0。3米，則計算長度為lo=h+2*0。3=h+0。6；當步距h=1。8時，lo=2。4米，其計算長度係數u=2。4/1。8=1。33，比通常的u=1。0值提高了33。3%，有利於支架的整體穩定性。

但是l=h+2a公式是針對於一般多高層建築其層間高度不高（＜4m）的樓屋面混凝土結構的模板支架，而且支架立杆的計算長度是直接借鑑英國的標準，而對於英國標準採用這樣的公式，它是有相應的應用條件的。即接近“幾何不變杆繫結構”的構架要求，在橫向和縱向設定一半的斜杆；而我國對模板支架的構造要求沒有英國標準那樣嚴格，斜杆設定相對較少，達不到“幾何不可變杆繫結構”的構架要求。可見兩者是有區別的。

英國標準採用的是容許應力設計法，取一定的安全係數k≥2。0和搭設降低係數。這和我們國家的實際情況有所區別。我國《編制建築施工腳手架安全技術標準的統一規定》（97）標工字第20號規定腳手架設計採用“機率極限狀態設計法”而且仍需要按使用的歷史經驗“單一系數法”進行復核，要求滿足強度計算的安全係數≥1。5，穩定計算≥2。0，沒有考慮腳手架搭設的降低係數。

（3）公式的分析

《建築施工扣件式鋼管安全技術規範》5。4。6規定立杆穩定性計算長度公式兩個：

非頂部立杆段：l0=ku2h

其中k是計算長度的附加分項係數，按規範5。4。6表採用，H≦8m，取1。155，u2取值採用規範附錄C。l0相當於h=1。8—2。1時抗力附加分項係數（安全係數）的調整值，可達到≥2。0安全保證要求。

頂部立杆段：l01=ku1（h+2a）。

假設模板支撐架的構造和約束條件與雙排腳手架相同時，則l01 應當與l0 相同，即l01=l0 ，則有：h+2a= k1uh，則：a=h（k1u-1）/2

分析當l01 ≥l0 時，其K≥2。0，可滿足安全要求；

當l01＜l0 時，其K＜2。0，則安全度不夠。當k1u=1。155×（1。5——1。8）=1。732——2。079代入上述公式時，要使得按l01=h+2a計算的支架立杆的設計穩定承載能力具有K＞2。0的安全度，就必須使a≥（0。367——0。54）h，即當h=1。8m時，需讓a≥0。66——0。97m，而這又恰與限制a的初衷相違背。之所以出現這一問題，就是在借用英國標準時，忽視了必須滿足K≥2。0的要求。

12、樓板強度的計算

在高層建築的現澆樓層施工中，由於多層已澆築的樓板強度還未達到設計強度，或者達到設計強度，但由於施工荷載顯著超過其設計荷載，因此必須考慮在設定足夠層數支撐，避免相應各層樓板產生過大的應力或者撓度。在設定多層支撐時，需要確定各層樓板荷載向下傳遞的分配情況。

然而國內外對於這方面的研究並不是很多，美國學者1979年提出了幾點簡化假定：

①支撐和二次支撐的剛度相對於樓板為無窮大（即可以不考慮支撐自身的變形）。

②各層樓板由於其間支撐的連線，當施加新荷載時，視互相連線的撓度相等，同時樓板按相應的剛度承受一部分增加的荷載。

PKPm程式就是依據上年的假定理論和混凝土設計強度，依據養護時不同的氣溫、齡期對應的混凝土的強度來承擔由上面傳下的荷載。

13。補充說明：模板支架，特別是空間高、跨度大、荷載重的模板支架進行分析計算的研究和總結不多，不少工程編制的施工技術方案比較簡單。

模板承重架的節點不是剛性節點，人工不確定因素很多，力傳遞也不直接不規則，離散性很大，千百個扣件中有一個或幾個失效，則計算長度就可能增加一倍甚至更大，軸心受壓立杆的穩定係數就會急劇下降，立杆的承載力也大幅減小，立杆的受壓穩定性也就很難得到保證。

所以要高度重視模板承重架的構造要求，模板承重架應儘量利用剪力牆或柱作為連線連牆件。要確保各種杆件的佈置符合規範要求，使杆件傳力明確，立杆要儘可能承受軸向力，避免或減小荷載的偏心。要加強整體連線和拉結，確保整體穩定性，避免出現不穩定結構和節點可變狀態，要實現構造尺寸的規範化，避免設計的隨意性。

三、模板支撐架的構造要求

1。立杆和步距

a。梁板模板高支撐架可以根據設計荷載採用單立杆或雙立杆

b。立杆之間必須按步距滿設雙向水平杆，確保兩方向足夠的設計剛度；

c。梁和樓板荷載相差較大時，可以採用不同的立杆間距，但只宜在一個方向變距、而另一個方向不變。

d。當架體構造荷載在立杆不同高度軸力變化不大時，可以採用等步距設定；

e。當中部有加強層或支架很高，軸力沿高度分佈變化較大，可採用下小上大的變步距設定，但變化不要過多；

f。高支撐架步距以0。9——1。5m為宜，不宜超過1。5m；

g。每根立杆底部應設定底座或墊板

2。掃地杆和橫向支撐

a。腳手架必須設定縱、橫向掃地杆。縱向掃地杆應採用直角扣件固定在距底座上皮不大於200mm處的立杆上。橫向掃地杆也應採用直角扣件固定在緊靠縱向掃地杆下方的立杆上。

b。在任何情況下，高支撐架的頂部和底部（掃地杆的設定層）必須設水平加強層。

c。 滿堂模板支架四邊與中間每隔四排支架立杆應設定一道縱向剪刀撐，由底至頂連續設定； d。高於4m的模板支架，其兩端與中間每隔4排立杆從頂層開始向下每隔2步設定一道水平剪刀撐。

3。 支撐點的設計和支撐搭設：

a。最好在立杆頂部設定支託板，其距離支架頂層橫杆的高度不宜大於300mm；

b。頂部支撐點位於頂層橫杆時，應靠近立杆，且不宜大於200mm；

c。支撐橫杆與立杆的連接扣件應進行抗滑驗算，當設計荷載N≤12kN時，可用雙扣件；大於12kN時應用頂託方式。

d。嚴格按照設計尺寸搭設，立杆和水平杆的接頭均應錯開在不同的框格層中設定；

e。確保立杆的垂直偏差和橫杆的水平偏差小於《扣件架規範》的要求；

f。確保每個扣件和鋼管的質量是滿足要求的，每個扣件的擰緊力矩都要控制在45-60N。m，鋼管不能選用已經長期使用發生變形的；

g。地基支座的設計要滿足承載力的要求。