一、模板支撑架事故的原因
分析模板支撑架近年来发生的事故的主要原因就是：
1、监管不够；
2、模板和脚手架没有经过设计、计算，支撑系统强度不足，稳定性差；梁、板支撑体系立杆变形过大，顶托强度不够，扣件抗滑移不满足要求（材料强度不够）；
3、在施工过程中没有按照规范及方案要求进行搭设；
4、使用的材料不合格以及施工中随意拆卸杆架等原因造成的。
南京电视台演播中心大演播厅模板支架整体倒塌技术原因分析
事故发生后，查看残存钢管支架的立杆连续4根钢管接头在同一高度
架子底部与周边支架的水平连系杆很少，立杆的横向约束很弱
未设扫地杆、顶托设置不符
留置长度过短
端部扣件盖板的边缘至杆端距离太小
无纵横向扫地杆件，大部分U型支托反向使用
上段钢管立杆与下端水平杆件连接，未由下至上
通长设置，导致上部施工荷载作用于水平杆件上
立杆通过扣件传递上部施工荷载常见形式（1）
立杆通过扣件传递上部施工荷载常见形式（2）
立杆违规采用搭接且在同步内
二、模板具体设计计算
有关说明：
1.《建筑施工模版安全技术规范》JGJ162-2008并没有提出对墙模、柱模、梁侧模详细的计算要求，但是在施工过程中我们经常遇到墙、柱构件出现涨模、跑模或者变形过大影响使用的事故发生，因此我们很有必要对厚、大墙、柱及梁侧模板的强度、变形进行计算。
2.《规范》规定了对模板支架立杆稳定性的计算，也就是要求梁、板支撑体系除了对水平杆件的强度和变形、扣件的抗滑移进行验算是否满足设计要求；还要对梁、板模板支撑架的立杆稳定性进行验算。
3.计算时，依据不同的材料，结合相关规范（如木结构、钢结构等），利用力学的模型和力的传递方式进行计算。
（一）荷载的确定
1.模板支撑架的荷载
（1）荷载的分类：作用于模板支架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。
永久荷载（恒荷载）可分为：a.模板及支架自重G1k，包括模板、木方、纵向水平杆、横向水平杆、立杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重；b. 新浇混凝土自重G2k；c.钢筋自重G3k。（荷载标准值可以查询规范4.1.1和附录B）
可变荷载（活荷载Q）可分为：a. 施工荷载Q1k，包括作业层上的人员、器具和材料的自重；b. 倾倒Q3k和振捣混凝土荷载Q2k，具体取值可参照模板规范4.1.2；c.风荷载（按荷载规范取值，其中基本风压取n=10年，并取风振系数为1）。
（2）荷载分项系数
（3）荷载组合效应
2.新浇混凝土的侧压力G4k标准值的计算按下式计算
新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
其中 ——混凝土的重力密度；
t——新浇混凝土的初凝时间，当缺乏资料时取200/(T+15)；
T——混凝土的入模温度；
V——混凝土的浇筑速度m/h；（竖向）
H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度；
1——外加剂影响修正系数,无外加剂1.0；掺加具有缓凝作用外加剂1.2 ；
2——混凝土坍落度影响修正系数,坍落度按照规范进行取值，当大于160时，取1.2。
F——计算的新浇混凝土对模版的侧压力标准值。
3.倾倒混凝土时产生的荷载:
4.爬模结构设计荷载值及组合应符合相关规定。详见JGJ 162-2008规范第4.3.3、4.3.4条的详细规定。
5.模板及支架的变形值规定：
规范4.4.1规定，当验算模板及支架的刚度时，其最大变形值不得超过下列容许值：
①.对结构表面外漏的模板，其模板构件计算跨度的1/400;
②.对结构表面隐蔽的模板，其模板构件计算跨度的1/250;
③.支架的压缩变形或弹性挠度，为相应的结构计算跨度的1/1000。
（二）设计依据与计算内容
1.主要依据《木结构设计规范》（GB5005-2003）和《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。计算内容：
计算木方的强度、抗剪和挠度；计算面板的强度、抗剪和挠度
计算BH方向柱箍的强度和挠度；计算BH方向对拉螺栓；
2.柱模板荷载的确定:依据4.3.2表项目3和4的规定，对于柱模板的计算，荷载考虑依据柱截面尺寸确定。
柱边长≤300mm，主要考虑：对于强度验算主要考虑新浇混凝土侧压力和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。(振捣荷载对于水平模板，采用2.0kN/m2；对于垂直（竖向）模板，采用4.0kN/m2)
柱边长＞300mm，主要考虑： 对于强度验算主要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
表4.3.2 模板及其支架荷载效应组合的各项荷载
注：验算挠度应采用荷载标准值；计算承载能力应采用荷载设计值。
3.假设模板采用竹胶合板；面板厚度(mm):18.00；面板弹性模量:9500N/mm2，面板抗弯强度设计值fc=13.00N/mm2；面板抗剪强度设计值1.50N/mm2；
面板直接承受模板传递的荷载（受弯构件，按简支梁或连续梁计算），计算如下（三跨，公式可以查施工计算手册）：
4.模板结构构件中的竖楞（小楞）属于受弯构件，按连续梁计算。假设竖楞三跨，查《建筑施工计算手册》计算计算公式。或按照规范5.2.2条及附录C查表计算。
5.木方直接承受面板传递的荷载，计算如下（三跨）
6.柱箍计算
7.对拉螺栓计算
计算公式:N<>
A—对拉螺栓有效面积(mm2)；
f—对拉螺栓抗拉强度设计值，按附录A.1.4-4,取170N/mm2；
[N]—对拉螺栓最大容许拉力值(kN)；右表所示。
对拉螺栓强度计算N=a∙b∙Fs，（计算详见规范5.2.3）
（三）墙模板设计计算（同柱模计算）
1.《木结构设计规范》（GB5005-2003）和《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。计算内容：
（1）计算面板的强度、抗剪和挠度；
（2）计算内龙骨的强度和挠度；
（3）计算外龙骨的强度和挠度；
（4）计算穿墙对拉螺栓的强度。
墙模板的背部支撑由两层龙骨（木楞或钢楞）组成,直接支撑模板的龙骨为次龙骨,即内楞；用以支撑内层龙骨为主龙骨，即外楞组装成墙体模板时，通过对拉螺栓将墙体两片模板拉结，每个对拉螺栓成为主龙骨的支点。
2、墙模板荷载的确定：
依据有关的规定，对于墙模板的计算，荷载考虑依据墙截面尺寸确定。
墙边长≤100mm，主要考虑： 对于强度验算主要考虑新浇混凝土侧压力和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。（振捣荷载对于水平模板，采用2.0KN/m2；对于垂直（竖向）模板，采用4.0KN/m2）
墙边长＞100mm，主要考虑： 对于强度验算主要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
说明：对于梁模板侧模的计算，一般荷载的取值要取新浇混凝土侧压力以及振捣荷载、倾倒荷载两者中的较大值进行组合计算，详见规范表4.3.2。
3.面板的计算：面板为受弯结构计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小, 按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。
（1）强度计算：f=M/W<>
其中f——面板的强度计算值(N/mm2)；
M——面板的最大弯距(N.mm)；
[f]——面板的强度设计值(N/mm2)。
M = ql2 / 10
其中q——作用在模板上的侧压力，它包括新浇混凝土侧压力设计值和倾倒混凝土侧压力设计值；l——计算跨度(内楞间距)；
（2）挠度计算：v= 0.677ql4/100EI<[v]=l>
其中q—作用在模板上的侧压力；l— 算跨度(内楞间距)；
4、内龙骨的计算
内楞(木或钢)直接承受钢模板传递的荷载，通常按照均布荷载的三跨连续梁计算。
5、墙模板的外龙骨计算：外楞直接承受钢模板内楞传递的荷载，通常按照集中荷载的三跨连续梁计算。
（四）梁板支撑架的设计计算
1.主要形式
2、梁板支撑架的荷载组合的确定
对于梁、板模板支撑架的计算，两者考虑的荷载有所区别。一般来说：
对于平板、薄壳模板及支架，主要考虑模板装置、模板、支架自重，钢筋自重、新浇混凝土的自重以及施工（人员和设备）活荷载（施工活载主要取1.0～2.5KN/m2)。
对于梁、拱的底模及支架，主要考虑模板装置、模板及支架自重，钢筋自重，新浇混凝土的自重以及振捣混凝土时产生的荷载（振捣荷载对于水平模板，采用2.0KN/m2；对于垂直（竖向）模板，采用4.0KN/m2）。
3.设计计算书应该包括的内容：
模板与承重架一体的受力体系。
（1）梁、板底面板强度、挠度和剪力计算；
（2）梁、板底木方强度、挠度和剪力计算；
（3）木方下面钢管强度、挠度计算；
（4）扣件的抗滑承载力计算；
（5）立杆的稳定性计算。
力传递过程：
面板-木方-钢管-扣件-立杆
以右图为例进行计算
4、梁、板底面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的计算按照多跨连续梁计算。
（1）.荷载的计算：
a.钢筋混凝土梁自重(kN/m)：q1
b.模板的自重线荷载(kN/m)：q2
c.活荷载施工荷载标准值或振倒混凝土荷载(kN)：P1
（2）.面板受力计算：
均布荷载 q=1.2×q1+1.2×q2
集中荷载 P=1.4×P1
（3）强度挠度的计算
a.强度计算:f=M/W<[f]m =="">
b.抗剪计算:T=3Q/2bh<>
c.挠度计算v=0.677ql4/100EI<[v]=l>
5、梁、板底方木计算
从计算简图可以看出，木方作为面板计算的支座力，按照模板支座最大支座力进行验算木方。如：
6、水平支撑钢管计算 [中间只有一根立杆]
钢管按照连续梁进行计算，荷载采用由木方向下
传递的集中力。计算简图如：
很多模板支架的事故分析中发现施工组织设计的方案对于模板支架的内力分析与实际工况不符合，随意性比较大，以上面的分析为例，如果不进行连续梁的分析计算，模板支架的实际受力很不均匀，实际工况是全部竖向荷载中间立杆受力68%，两边立杆受力16%，有些工程的施工组织方案却把竖向荷载平均分配，显然中间立杆的安全不能满足。
这种形式的支设是很不安全的，不建议使用，实际增加一根中间立杆并不能解决问题；如果没有中间立杆的脚手架设计不满足要求，可以考虑增加两排中间立杆。
7、而当中间有两根以上的立杆时，要按照多跨连续梁进行计算，强度、刚度满足规范的要求。
8、扣件抗滑移的计算
从力学模型也可以看出，我们按照上面的搭设方式（不是U托梁方式）进行计算时，通过木方传递的力主要到下面的支撑钢管连接的扣件上，而扣件本身只能承受抗滑移的承载力设计值只有8KN，不满足要求。
这时我们要选择托梁的形式，直接把上面的最大力作用在钢管上，有钢管直接承受这也是很多方案在计算抗滑移不满足要求的原因。
9、托梁的计算:
按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:
均布荷载q=最大支座力/间距
最大弯矩M=0.1ql2
最大剪力Q=0.6×1.200 q
a.强度计算f=M/W<[f],m =="">
b.挠度计算v=0.677ql4/100EI<[v]=l>
10、立杆稳定性的计算（JGJ130-2011规范5.4）
11.有关说明：
（1）按照现行规范，由于风荷载对模板支撑架所产生的附加应力小于钢管自身应力值的5%，所以对于模板支撑架风荷载计算可以省略不计。但处于台风、飓风地区时，有时需要考虑风荷载对模板支架的影响。
（2）规范中为保证扣件式钢管模板支架的稳定性，规定稳定性计算长度l=h+2a，其中a为立杆上部伸出的悬臂段。这是将立杆上部伸出段按悬臂考虑，这样有利于限制施工现场任意增大钢管伸出长度，保证支架的稳定性，并不具有在理论的依据。
例如伸出长度为0.3米，则计算长度为lo=h+2*0.3=h+0.6；当步距h=1.8时，lo=2.4米，其计算长度系数u=2.4/1.8=1.33，比通常的u=1.0值提高了33.3%，有利于支架的整体稳定性。
但是l=h+2a公式是针对于一般多高层建筑其层间高度不高（＜4m）的楼屋面混凝土结构的模板支架，而且支架立杆的计算长度是直接借鉴英国的标准，而对于英国标准采用这样的公式，它是有相应的应用条件的。即接近“几何不变杆系结构”的构架要求，在横向和纵向设置一半的斜杆；而我国对模板支架的构造要求没有英国标准那样严格，斜杆设置相对较少，达不到“几何不可变杆系结构”的构架要求。可见两者是有区别的。
英国标准采用的是容许应力设计法，取一定的安全系数k≥2.0和搭设降低系数。这和我们国家的实际情况有所区别。我国《编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定》（97）标工字第20号规定脚手架设计采用“概率极限状态设计法”而且仍需要按使用的历史经验“单一系数法”进行复核，要求满足强度计算的安全系数≥1.5，稳定计算≥2.0，没有考虑脚手架搭设的降低系数。
（3）公式的分析
《建筑施工扣件式钢管安全技术规范》5.4.6规定立杆稳定性计算长度公式两个：
非顶部立杆段：l0=ku2h
其中k是计算长度的附加分项系数，按规范5.4.6表采用，H≦8m，取1.155，u2取值采用规范附录C。l0相当于h=1.8—2.1时抗力附加分项系数（安全系数）的调整值，可达到≥2.0安全保证要求。
顶部立杆段：l01=ku1（h+2a）。
假设模板支撑架的构造和约束条件与双排脚手架相同时，则l01 应当与l0 相同，即l01=l0 ，则有：h+2a= k1uh，则：a=h(k1u-1)/2
分析当l01 ≥l0 时，其K≥2.0，可满足安全要求；
当l01＜l0 时，其K＜2.0，则安全度不够。当k1u=1.155×（1.5--1.8）=1.732--2.079代入上述公式时，要使得按l01=h+2a计算的支架立杆的设计稳定承载能力具有K＞2.0的安全度，就必须使a≥（0.367--0.54）h,即当h=1.8m时，需让a≥0.66--0.97m,而这又恰与限制a的初衷相违背。之所以出现这一问题，就是在借用英国标准时，忽视了必须满足K≥2.0的要求。
12、楼板强度的计算
在高层建筑的现浇楼层施工中，由于多层已浇筑的楼板强度还未达到设计强度，或者达到设计强度，但由于施工荷载显著超过其设计荷载，因此必须考虑在设置足够层数支撑，避免相应各层楼板产生过大的应力或者挠度。在设置多层支撑时，需要确定各层楼板荷载向下传递的分配情况。
然而国内外对于这方面的研究并不是很多，美国学者1979年提出了几点简化假定：
①支撑和二次支撑的刚度相对于楼板为无穷大（即可以不考虑支撑自身的变形).
②各层楼板由于其间支撑的连接，当施加新荷载时，视互相连接的挠度相等，同时楼板按相应的刚度承受一部分增加的荷载。
PKPm程序就是依据上年的假定理论和混凝土设计强度，依据养护时不同的气温、龄期对应的混凝土的强度来承担由上面传下的荷载。
13.补充说明：模板支架，特别是空间高、跨度大、荷载重的模板支架进行分析计算的研究和总结不多，不少工程编制的施工技术方案比较简单。
模板承重架的节点不是刚性节点，人工不确定因素很多，力传递也不直接不规则，离散性很大，千百个扣件中有一个或几个失效，则计算长度就可能增加一倍甚至更大，轴心受压立杆的稳定系数就会急剧下降，立杆的承载力也大幅减小，立杆的受压稳定性也就很难得到保证。
所以要高度重视模板承重架的构造要求，模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件。要确保各种杆件的布置符合规范要求，使杆件传力明确，立杆要尽可能承受轴向力，避免或减小荷载的偏心。要加强整体连接和拉结，确保整体稳定性，避免出现不稳定结构和节点可变状态，要实现构造尺寸的规范化，避免设计的随意性。
三、模板支撑架的构造要求
1.立杆和步距
a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆
b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度；
c.梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。
d.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置；
e.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；
f.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜，不宜超过1.5m;
g.每根立杆底部应设置底座或垫板
2.扫地杆和横向支撑
a.脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆也应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。
b.在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）必须设水平加强层。
c. 满堂模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置； d.高于4m的模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。
3. 支撑点的设计和支撑搭设：
a.最好在立杆顶部设置支托板，其距离支架顶层横杆的高度不宜大于300mm；
b.顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜大于200mm；
c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算，当设计荷载N≤12kN时，可用双扣件；大于12kN时应用顶托方式。
d.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；
e.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求；
f.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的；
g.地基支座的设计要满足承载力的要求。
联系客服
