城市桥梁工程模板支架安全技术要点课件.pptx

桥梁工程模板支撑架基本理论和安全技术要点,南京市市政公用工程质量安全监督站许 琼 鹤,1,.,目 录,2,.,3,.,一 脚手架和模板支撑架工程安全形势,据统计，我国的脚手架和模板支撑架事故占了整个建筑行业事故数的1/4，死亡人数占全行业1/3，所占比重很大。仅南京发生影响比较大的脚手架和模板支撑架事故就有：2000年“10.25”南京电视台新演播大厅模板支撑坍塌事故,造成6人死亡；2004年“9.1”江苏商业管理干部学院南京江宁校区支模架整体坍塌事故造成17人，5人死亡；2004年“1.25”南京赛虹桥立交模板支架坍塌事故等。以上可以看出，大跨度屋盖和桥梁工程的模板支撑架事故，是造成人员群死群伤的重要原因，也是我站安全监督工作中的重中之重。,4,.,（一）型式多、标准多、理论多，掌握难度大1、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-20112、建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ166-20083、建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程JGJ231-20104、建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范JGJ128-20105、建筑施工工具式脚手架安全技术规范JGJ202-20106、建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008目前关于脚手架的规范主要有6本，由于出台时间有先后，期间计算理论发展，造成各规范间不统一，甚至前后矛盾的情况；支架计算理论同时存在多层排架模型、有侧移刚架模型等，还有三维非线性有限元分析方法。总之，由于脚手架这类结构的复杂性，理论研究相对滞后，造成现场技术人员对脚手架的概念不清，把握不准，安全专项方案错误很多。,二 当前面临的问题,5,.,（二）市场混乱，人员责任心低下，材料和架体搭设质量差由于脚手架生产企业入门门槛低、租赁市场竞争激烈，大多数现场使用的钢管和配件质量从经济性角度一再降低，钢管锈蚀、弯曲、壁厚不足以及扣件强度不足等情况多发；一方面脚手架属于临时施工措施，难以真正受到重视，很多项目总是按照经验行事，不能严格落实方案论证交底检查验收整个环节的要求；另一方面我国建筑劳务用工体制，造成脚手架搭设人员专业素质低下、责任心缺失，架体搭设质量不高。特别是对于扣件式脚手架，一座桥梁可能有上万个扣件需要人工拧紧，为了减少工作量，一些现场劳务人员擅自降低拧紧力矩、擅自加大步距、跨度和减少剪刀撑、水平横杠等情况屡见不鲜。,6,.,7,.,（一）压杆的破坏三种类型,一 压杆稳定基础知识,材料破坏,地基破坏,杆件失稳,当钢管较短，压力极大以至超出材料抗压强度时，钢管会发生不可恢复的塑性变形,当地基承载力不足以支撑钢管和作用力时，会引起钢管下地基失稳，导致脚手架破坏,当钢管长度较长的时，由于钢管存在初始缺陷（壁厚不均、弯曲），在远未达到材料抗压强度前，钢管已经失稳,8,.,大量工程事故经验表明，第三种受压失稳是脚手架破坏的主要形式，也是理论研究的重点。根据材料力学知识，钢管承载力的计算公式：其中 为钢管的计算长度，是决定钢管承载力的最重要的指标。钢管的计算长度不仅与钢管的几何长度有关，而且与两端的约束条件有关，约束条件越强则计算长度越小，钢管承载能力越高。,一 压杆稳定基础知识,注意：此公式在极其重要，构成整个脚手架研究的理论基础,9,.,第一种模式，钢管材料破坏模式计算出来的单根钢管承载力：第二种模式，钢管下地基破坏模式计算出来的单根钢管承载力：（地基承载力按灰土换填处理后150kPa，支架间距1.2X1.2m下设0.2m宽通长垫木，地表硬化为0.1m素砼）第三种模式，钢管失稳模式计算出来的单根钢管承载力：计算长度1.8m时：计算长度3.0m时：计算长度2.4m时：计算长度3.6m时：实际工程中，由于钢管制造和使用中的引起的初始缺陷，上述失稳承载力还需考虑一定的折减（从30%（短）75%（长）不等。特别提醒：此处计算长度并不等同于模板支架水平横杠之间的步距h，后文将予以详细说明。,10吨,8.4吨,7.6吨,4.3吨,2.7吨,1.9吨,10,.,二 工程中提高模板支撑架承载力的思路,通过以上理论分析可以看出，工程中模板支架最容易发生的是立杆的失稳破坏，要提高模板支架的承载力，最主要的还是解决立杆钢管的失稳问题。根据立杆稳定承载力计算公式：可以看出，要提高立杆稳定承载力最有效、最经济的办法就是减小钢管立杆的计算长度l0。理论上讲，计算长度l0 减半，支架的承载力便可以提高4倍。与此同时，也要加强对钢管材料质量、地基基础承载力的控制，防止材料破坏和地基失稳破坏两种破坏模式。,11,.,（一）顶托失稳型,三 模板支架常见的几种失稳破坏形态,当支撑架顶端自由端伸出长度过长时，顶端会发生类似于悬臂梁屈曲失稳的破坏形式。,12,.,（二）大波鼓曲和整体倾覆失稳型,（1）在有竖向和水平剪刀撑情况下，以上下竖向剪刀撑交点为分界面，上下发生S型大波鼓曲失稳，且上部变形更大；（2）在没有剪刀撑的情况下，整体支架发生整体倾覆失稳。,（1）,（2）,13,.,支架大波鼓曲失稳,支架整体倾覆失稳,14,.,（三）局部失稳型,在未设置竖向剪刀撑的部位，立杆承载力比较低，压力下发生局部失稳；,15,.,（四）底部失稳型,支架底部未设扫地杆或扫地杆离地高度太高，造成支架底部发生类似于悬臂梁屈曲失稳的破坏形式。,16,.,17,.,（一）扣件式,一 模板支撑架主要分类,扣件式脚手架目前应用最为广泛，优点是搭设便利、模数和角度均可以自由组合；缺点是扣件拧紧工作量大，而拧紧力矩又与支架稳定密切相关，因此受人为因素影响较大。,直角扣件 转角扣件 对接扣件,18,.,与扣件式相比，碗扣式脚手架优点是上碗扣螺旋摩擦力和自重力作用，使接头具有可靠的自锁能力、搭设速度更快，且没有零散配件，避免了配件丢失的现象。,碗扣节点构造,（二）碗扣式,19,.,包括承插型盘扣式、门式钢管脚手架；另外还有轮插式等其他脚手架形式，但缺乏相应规范指导。,承插型盘扣式,（三）其他,门式（较多用于装饰工程）,轮插式（或轮扣式）,插卡式脚手架,20,.,一般来说，不同支架类型主要体现在节点构造上不同。根据压杆稳定的理论，不论采用何种支架，都要求节点具有一定抗扭转刚度，以达到尽量减小计算长度，增加支架承载力的目的。除扣件式脚手架外，其余类型支架节点都具有一定的自锁功能，安全性相对更高。规范要求扣件式支架的扣件的拧紧力矩不小于40Nm，但现场执行的不理想，以致造成扣件式支架实际承载力大大低于设计值。因此，目前欧美等发达国家高大模板结构已经不允许使用扣件式支架，仅作为诸如门式架、碗扣式脚手架和盘扣式等脚手架和支架中的辅助连接及剪刀撑。目前我国已有学者提出逐步淘汰扣件式钢管支架的呼声，但一段时间仍有大量使用的情况。,21,.,（一）钢管,二 原材料,生产制造和材质要求：直缝电焊钢管GB/T 13793、低压流体输送用焊接钢管 GB/T 3091和碳素结构钢 GB/T 700中Q235级钢。力学性能和制造误差：冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018 或 钢结构设计规范 GB 50018。钢管规格：48.3X3.6mm 长度不大于6.5m（25 kg），以方便人工搬运。（相比较2001规范48X3.5mm，钢管外径和壁厚增加并不是钢管规格提高了，而是2008年修编的直缝电焊钢管、低压流体输送用焊接钢管、焊接钢管尺寸及单位重量几本规范对钢管规格重新规定所致）,22,.,1、外径和壁厚,数据来源：谢楠 超高模板支架的极限承载能力研究,2011扣件式规范要求，钢管最小外径不得小于47.8mm，最小壁厚不得小于3.24mm；2008碗扣式规范要求,钢管壁厚不得有负公差，即不得小于3.5mm。,壁厚不足对钢管长细比的影响可以忽略，主要是截面面积的减小会使得承载力降低。定义折减系数2：,但薄壁钢管更易变形，且更容易被锈蚀，因此仍应重视钢管壁厚的检测，并对钢管进行防锈处理！,23,.,2、钢管初始弯曲,数据来源：谢楠 超高模板支架的极限承载能力研究,2011扣件式规范要求：2008碗扣式规范要求,钢管直线度不得大于1.5L。,由于支架破坏大多属于长细比过大的杆件失稳模式，相比较壁厚不足，钢管初始弯曲对失稳的影响更大，因此控制钢管初始弯曲比壁厚更为重要，必须严格检测。,24,.,3、扣件和碗扣节点,数据来源：胡长明节点半刚性对扣件式钢管模板支架稳定承载力的影响分析。若考虑为节点铰接，结构为机动体系，立杆理论承载力为0.,扣件和碗扣节点具有一定刚性，能够限制立杆和横杆间的自由转动。正是由于这一节点半刚性的存在，支架的立杆计算长度通常较几何长度小。为了提高支架承载力，必须保证节点具有一定的半刚性：,25,.,2011扣件式规范：7.3.11 扣件螺栓拧紧力矩不应小于40Nm，且不应大于65Nm。从上表可以看出来，以拧紧力矩为40Nm为界，若减小拧紧力矩则稳定承载力降低的很快，若增大则稳定承载力增加的很有限，因此规范将拧紧力矩定为40Nm是比较经济、合理的。,数据来源：袁雪霞扣件式钢管支模架稳定承载能力研究,26,.,2008碗扣式规范：为了保证碗扣节点具有可靠的半刚性，提高支架承载力，碗扣规范第8.0.3条要求检查上碗扣缩紧情况；3.3.10 条对上、下碗扣和横杆强度提出要求。,大量试验和实践表明，非国标脚手管的碗扣一般先于钢管破坏，破坏形式为脆性断裂，表现为荷载加至极限时,上碗扣突然碎裂，横管崩飞数米。非国标脚手管碗扣极限承载力约为1100Nm；国标脚手管碗扣延性较好,最大可以承受 1824Nm 的弯矩，国标钢管支架通常横杆先于碗扣发生屈服现象，整架破坏表现出一定的延性。,非国标脚手架碗扣脆性断裂,27,.,4、拓展知识点根据压杆稳定的理论，如果支架的横杆和立杆是铰接的，则横杆并不能够限制立杆的横向变形，此时增加横杆数（减小步距）对立杆承载力是没有贡献的；但实际上由于节点的半刚性，横杆越多对立杆约束越强，故能提高立杆承载力，所以2011扣件式规范第6.9.1规定，模板支架步距不宜超过1.8m，间距不宜超过1.2X1.2m，道理在于此。长期以来，工程技术人员根据规范立杆计算长度公式形式，认为立杆计算长度是由步跨间距决定的，这是一个误区。立杆计算长度是支架整体高度，考虑横杆节点半刚性、剪刀撑等构造措施的折减后得到的，故支架高度并不能无限升高，2011扣件式规范6.9.1规定支架高度不宜超过30米，否则应专项设计和计算。（中国建科院 施炳华在探讨扣件式钢管模板支架的稳定计算问题一文中有类似阐述。）,28,.,二 设计计算要点,算例：工程中模板支架设计计算最核心的问题，就是支架计算长度的确定，只要支架计算长度确定，便准确得到支架整体承载力，对计算长度l0：2001年扣件式规范：l0=h+2a2008年碗扣式规范：l0=h+2a2011年扣件式规范：l0=maxk1(h+2a)，k2h,算例：对同一座步距1.8m，跨距1.2X1.2m，高度10m，a值为0.2m的支架，3本规范算的计算长度分别为：2.2m、2.2m、3.53m，对应单根立杆承载力分别为3.5吨、3.5吨、1.5吨。即按照2011年的新规范，同一座支架用新规范算出来的承载力，可能仅为老规范的43%。,29,.,反思：若2011年新规范是正确的，则老规范过高的估计了立杆承载力，存在重大安全隐患。（中国设计大师益德清扣件式钢管脚手架与模板支架的设计计算、中国建科院施炳华探讨扣件式钢管模板支架的稳定计算问题、中建建科院杜荣军扣件式钢管模板高支撑架的设计和使用安全等大量文献中均有论述，并已为学术界所共识。）大量研究和工程实践表明，2001版规范对模板支架计算存在疏漏。主要原因是盲目套用英国标准脚手架实施规范BS 5975-82，未考虑我国的实际情况。英国标准构造上要求设置大量斜撑，整个体系接近几何不动体系，故支架失稳只能是顶端失稳型，采用这一公式是正确的，但是我国支架构造斜撑较少，大多数失稳是整体失稳，仅核算顶端失稳的情况是不够的，所幸2011版规范对这一疏漏已经纠正过来了。鉴于以上分析，建议监督人员在检查扣件式支架方案时，应特别注意审查支架设计计算公式，必须严格按照2011年新扣件式规范执行。,30,.,对碗扣式支架，2008规范计算长度仍采用h+2a，但剪刀撑和横撑设置已较2001扣件式规范加强了很多，接近于国外的支架构造，且相关规定为强条：鉴于以上原因，建议监督人员碗扣式支架时，必须严格按照规范要求检查支架构造以确保承载力；特别当单根立杆最大承载力超过40kN，但很难达到规范构造要求时，应要求责任主体考虑方案的合理性。,31,.,（一）支架顶部和底部伸出自由段长度,三 模板支撑架构造和施工要求,为防止模板支撑架顶部和底部失稳 顶托自由端长度a和扫地杆离地高度b的限值：*说明：表中数据参照脚手架扫地杆的设置要求，新规范中模板支撑架对扫地杆离地高度未明确要求，仅在6.9.6对可调底座长度有要求，但与此数据有矛盾，故偏安全地取此值。,32,.,2、为防止模板支撑架整体失稳 架体过高或高宽比太大时，在风力、混凝土振捣力、泵送混凝土的泵管水平力等作用下，易发生整体倾覆，故对架体最大高度和高宽比提出限制：,P,O,说明：超出表中限制时，必须采取水平稳定构造措施，如增加架体与构筑物水平刚性连接等，并进行专门设计和计算复核。,（二）支架整体稳定构造要求,33,.,剪刀撑（斜撑）的作用，从力学的原理上看，是利用三角形的稳定性，将原有立杆和横杠组成的几何半可变体系（由于横杠节点的半刚性）变为几何不变体系，使之有利于支撑架体的稳定。,研究表明，通过设置剪刀撑，可增加架体整体刚度，使支撑架体承载力较未设置剪刀撑提高26%64%，作用非常显著。,（三）剪刀撑（斜撑）的构造要求,无剪刀撑,有剪刀撑,数据来源：陆征然扣件式钢管满堂支撑体系稳定性的有限元分析及试验研究,30%,36%,43%,49%,34,.,新型高承载力支架构造,国内一些新型和国外支架的特点，就是大量采用斜杆，利用三角形的稳定性形成几何不可变体系，以提高支架整体承载力。,35,.,1、普通型,（1）竖向剪刀撑构造要求：架体周边及内部纵横向每58m，设置连续竖向剪刀撑到顶，剪刀撑宽度也为58m。（2）水平剪刀撑构造要求：竖向剪刀撑顶部交点处设置水平剪刀撑，超过一定规模支架（87号文），扫地杆处也应设置水平剪刀撑，水平剪刀撑竖向间距不小于8m。,2011扣件式规范对剪刀撑（斜撑）的构造要求,36,.,2、加强型,（1）竖向剪刀撑构造要求：1）立杆间距较大（0.9X0.9m1.2X1.2m）时，架体周边及内部纵横向每4跨（且5m），设置连续竖向剪刀撑到顶，剪刀撑宽度也为4跨。2）立杆间距中等（0.6X0.6m0.9X0.9m）时，架体周边及内部纵横向每5跨（且3m），设置连续竖向剪刀撑到顶，剪刀撑宽度也为5跨。3）立杆间距较小（0.4X0.4m0.6X0.6m）时，架体周边及内部纵横向每33.2m，设置连续竖向剪刀撑到顶，剪刀撑宽度也为33.2m。,（2）水平剪刀撑构造要求：竖向剪刀撑顶部交点处设置水平剪刀撑，超过一定规模支架（87号文），扫地杆处也应设置水平剪刀撑，水平剪刀撑竖向间距不小于6m，剪刀撑宽度35m。,37,.,其他构造要求：1、剪刀撑与地面倾角应为4560，水平剪刀撑与支架夹角应为4560；每道剪刀撑宽度不小于4跨，且不小于6m；但也不可太宽，最多跨越立杆数满足下表要求。（剪刀撑宽度太小则刚度不足。）,38,.,3、剪刀撑应用旋转扣件固定在与之相交的水平杆或立杆上，距离主节点距离不宜大于150mm。（剪刀撑与立杆或水平杆固定，是为了防止剪刀撑斜杆长细比过大而出现失稳。）,4、剪刀撑接长应采用搭接接长，搭接长度不小于1m，并采用不少于2个旋转扣件固定；立杆接长必须采用对接扣件，不得搭接接长。,39,.,问题1 竖向剪刀撑倾角过大,问题2 跨越根数过多，竖向 剪刀撑间距过大,问题3 水平剪刀撑间距过大,某高架桥碗扣式支架，架高1415m，步距为1.2m，间距0.9X0.9m，腹板下间距0.9X0.6m,40,.,未设扣件,41,.,8月9日复查情况,42,.,43,.,1、立杆底部宜设置底座或垫板。（便于基底应力扩散）2、支架立杆基础不在同一高度时，必须将高处的扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高差应不大于1m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡距离不应小于500mm。（该条为强制性条文，出发点在于保证扫地杆离地高度不可太大、立杆下地基必须稳定。）3、立杆接长必须采用对接扣件连接。（该条为强制性条文，由于旋转扣件连接会产生较大的偏心力矩，很容易造成立杆失稳。）,（四）立杆和横杆构造要求,44,.,4、立杆对接接头应交错布置，不能全在同一高度。相邻接头不应设置在同步内，即使相隔设置，接头也应错开500mm以上，接头应在节点1/3步距范围之内。（类似于钢筋错头，防止形成水平薄弱面。）,相隔接头错开不足500mm,5、水平杆可采用对接扣件或旋转扣件接长。相邻水平杆接头不应在同步同跨内；相隔接头应错开500mm；接头应在节点跨度1/3范围内（同理也为了防止形成竖直薄弱面。）,6、支架拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业。（该条为强制性条文，必须严格执行。）7、卸料时各构配件严禁抛掷至地面。（该条为强制性条文，必须严格执行。）,45,.,承插型盘扣式支架构造规定：,46,.,47,.,48,.,87号文规定，施工总荷载15kN/m2或集中线荷载20kN/m以上为超规模危险支架，经换算：（1）对面荷载15kN/m2，扣除模板自重、施工活载（1kN/m2）后，相当于混凝土板厚350mm；（2）对线荷载，扣除模板自重、施工活载（1kN/m2作用于1m梁带内）后，相当于梁截面400X1300mm或其他相等截面。,一般来说，城市桥梁箱梁顶、底板厚度为25cm左右，腹板一般60cm以上，梁高一般不会低于1.5m（否则不利于跨中束张拉），因此一般为超规模危险性支架；城市隧道顶板厚度一般也不低于40cm（如城西干道隧道、玄武湖等隧道工程顶板60cm），一般来说也属于超规模危险性支架；一些明挖法施工箱涵、地下通道工程当顶板厚度大于35cm时，其支模体系也应按超规模处理。,一 现场安全监督要点（一）住建部87号文超规模危险性支架快速判断,49,.,1、扣件式支架偏保守地，按2011版扣件式规范附录C附表，支架高度不超过8m时，扣件式支架不同水平杆步距对应计算长度和承载力如下表：,（二）现场单根立杆承载力快速判断,以上表格为按新规范算得立杆最小承载力，如果监督人员现场按照混凝土浇筑方量、模板和施工荷载初步判断立杆荷载小于表中值，则支架基本不存在失稳的问题，若大于表中值，则需对照支架计算书具体分析。（若支架高度本身小于3m以下，承载力会高于上表值）,50,.,同理，按照2011扣件式规范附表，可计算得扣件式支架各种水平杆步距下立杆最大承载力：对于扣件式支架，当施工方案中不同步距条件下立杆承载力超出以上表中数值时，监督人员应高度重视，要求施工和监理单位对计算结果进行核算确认。（造成立杆计算承载力偏高的原因可能：1、计算错误；2、采用老规范；3、非线性三维有限元专项设计；4、支架高度低于表中计算长度）,51,.,结论，对于高度在8m以下的扣件式支撑架：,52,.,2 碗扣式支架对碗扣式支架，当步距较小时，按2008碗扣式规范计算得出的立杆承载力会很高，必须强有力的构造措施来保证，事实上是比较困难的。因此建议按下表来控制支架单立杆承载力（见下表）：,数据来源：东南大学 郭正兴 高架桥支模安全技术2005年,对于碗扣式支架，当立杆承载力超出上表数值时，监督人员应高度重视，必须严格按照规范构造要求检查碗扣式支架构造；或建议优化方案，降低单立杆荷载水平。,53,.,为了提高模板支撑架承载力，现场常用加密立杆步距、加密立杆间距和增设剪刀撑等做法。1 加密立杆步距长时间以来，受老规范的影响，很多技术人员把支架计算长度等同于步距，认为步距乘以某个修正系数就是计算长度了。这种认识是一个误区，支架计算长度是由整架高度考虑竖直和水平剪刀撑、节点半刚性和顶端长度等因素决定的，并非与h正比例的关系。工程靠加密步距来提高支架承载力是有效果的，但并不是等比例的关系，这点尤其要注意。,（三）工程中如何提高模板支架的承载力,54,.,算例：剪刀撑普通型支架高8m，步距1.8m，间距0.9X0.9m，a为0.2m，计算将步距加密至0.9m、0.6m后的单立杆承载力变化情况。上表计算表明，步距加密后，单立杆承载力增加了，但并非等比例增加的关系。,55,.,2 加密立杆间距加密间距，会对单立杆承载力产生一些影响，但不是很大。但加密立杆间距，使得单位模板下承受荷载的立杆数增加了，如：支架立杆间距从1.2X1.2m加密至0.6X0.6m，则单位面积下承担荷载立杆数增加了4倍，整体支架的承载力增加34倍。,3 加设剪刀撑前文已分析可知，加设剪刀撑的支架比无剪刀撑支架承载力提高26%64%，因此必须严格按照规范要求设置剪刀撑，才能保证达到设计承载力要求。要进一步提高承载力，可以进一步加密设置斜杆或剪刀撑，但按规范公式计算的承载力不会再提高，因此这种加强作用是定性的。要精确量化提高值，必须借助非线性有限元法进行分析。,56,.,1 南京电视台演播中心大演播厅模板支架整体倒塌事故,二 典型事故案例分析,南京电视台演播中心工程大演播厅总高38米(地下870米，地上2930米)，支架体系于10月15日完成搭设，总面积约624平方米，高度38米。工程于2000年10月25日开始浇筑混凝土，上午10时10分，泵送至屋面混凝土约139立方米，重约342吨，占原计划输送屋面混凝土总量的51时，模板支架发生整体坍塌。该事故造成6人死亡，1人重伤，33人轻伤，直接经济损失70余万元，成为当时自建国以来南京市最大的建筑工程伤亡事故。,57,.,300多吨倒塌的钢管堆积如山,58,.,事故原因技术分析：支架主要原因是由于水平横杆设置不足，立杆承载力下降，支架构造不合理，局不杆件受力过大。支架按1.8m步距搭设，但水平横杠漏搭严重，局部地坑处步距高达2.6m，且未设置扫地杆；板下钢管立杆间距10001000mm，施工单位曾有意识地将梁下立杆密度增加1倍为500mm，但增设的立杆缺乏水平横杆联系，立杆加密作用未得以充分发挥。梁底模下木枋呈纵向布置在支架水平钢管上，使梁下中间立杆的受荷过大，个别立杆受荷最大达4吨多；此外，从现场图片来看，支架剪刀撑的设置也存在不足的问题。,残存支架未见扫地杆,59,.,曾经的样板观摩工地,反思：该工地之前曾被评为样板观摩工地进行宣传，但事故调查发现这个高度为38米的支架，搭设时无方案无图纸，无技术交底，施工中无自检手续，搭设完成后监理单位也没有组织验收，是一起典型的安全生产责任事故。,60,.,2 北京西西工程4#地块高大厅堂顶板模板支架垮塌事故,北京西西工程4#地块高大顶板模板支架总高21.8m，顶板为支于四周框架梁上的预应力现浇空心楼板（厚550mm，板内预埋400mm，长500mm的GBF管），南侧边梁KL17截面850mm950mm、北侧边梁KL22截面1000mm1300mm,东西两侧边梁K27和K30均为600mm600mm。顶板面积为423.36m2,混凝土总量198.6m3。2005年9月5日晚10时10分左右，该工程在浇筑接近完成时发生整体垮塌，酿成死亡8人、伤21人的特大伤亡事故。,61,.,事故原因技术分析：本工程基本架体步距1500mm，间距1200 1200mm。经分析，支架事故最主要原因是由于立杆顶端伸出长度过长（1.21.5m）所致。根据图纸换算，GBF空心板换算高度376mm，恒载+活载为16.4KN/m2，每根立杆最大轴压力23.6kN，而理论分析表明，立杆顶端仅在伸出1m的情况下，立杆承载力只有13.7kN，当伸出1.5m时，承载力将为10kN不到，上述重量支架显然根本无法承受上部荷载。,顶端过长失稳现象,数据来源：陆征然 扣件式钢管满堂支撑体系稳定性的有限元分析及试验研究2012年,62,.,除此之外，调查还发现现场模板支架搭设质量很差，如个别节点无扣件连接、扣件螺栓拧紧扭力矩普遍不足、立杆搭接或支撑于水平杆上、缺少剪刀撑、步距超长等，都造成了支架局部承载力下降，以及钢管和扣件质量也存在问题，这些都是事故产生的重要原因。,63,.,3 河西中央公园地下室顶板模板支架倒塌事故,2005年4月，南京河西中央公园地下室顶板厚400mm，柱帽处厚1000mm，地下两层，负一层支模高度为6m，造成1人死亡。,64,.,事故原因技术分析：本工程架体步高1800mm，立杆间距1000 1000mm。事故最主要原因是施工单位擅自减少水平杆，间隔抽除一根水平杆，且无扫地杆，架体承载力严重下降。,65,.,此外，残存支架还存在倾斜失稳的现象，属于典型的剪刀撑设置不足的失稳模式。,66,.,4 南京赛虹桥立交支架坍塌事故,2004年1月15日凌晨，当施工人员在立交桥东延中华门段高架桥浇注水泥桥面时，近百米的桥面突然发生整体坍塌，造成正在施工的数十名工人受伤，所幸未造成人员死亡。,67,.,事故原因技术分析：模板支架为扣件钢管脚手架搭设的排架支撑，步距为1600mm，基本尺寸为间距为900900，肋梁下为600600，且设置了一定数量的剪刀撑，应该说整体构架还是比较合理的。按设计方案，梁底150mmX150mm木方搁置在水平横杠上，横杠再通过扣件传递给立杆。由于时近年底，工人回家心切，架子搭设速度很快，导致扣件扭转力矩不足，浇筑混凝土时扣件不足而发生支架整体下沉，最后缓慢坍塌。,68,.,5 昆明机场引桥碗扣式钢管支架坍塌事故,2010年1月3日下午时，云南省昆明市，由云南建工市政公司承建的昆明新机场航站楼配套引桥工程在混凝土浇筑施工中，突然发生了支架垮塌事故，造成人死亡、人重伤、人轻伤。,69,.,技术分析认为，该桥梁发生事故的主要原因为：（1）箱梁支撑体系搭建不规范，模板支撑不够，支撑架中剪刀撑欠缺、碗扣松动，甚至有的没有碗扣；（2）支撑架钢管质量不合格、不符合安全技术标准，比规定的钢管厚度薄；（3）采用从箱梁高处向低处浇筑砼的方式违反规定，导致架体右上角翼板支架局部失稳，牵连架体整体坍塌。,70,.,2008年11月8日下午5点半左右，位于江宁区龙眠大道的地铁一号线南延线第15标段发生箱梁支架坍塌事故。主要事故原因为碗扣式支架顶端自由长度过长导致顶部失稳所致。,71,.,2007年8月13日16时45分左右，湖南省凤凰县正在建设的堤溪沱江大桥发生特别重大坍塌事故，造成64人死亡，4人重伤，18人轻伤，直接经济损失3974.7万元。主要事故原因是拱桥上部造施工工序不合理,施工单位在主拱圈未达到设计强度的情况下就开始落架施工,加上主拱圈砌筑质量差，1号孔主拱圈靠近0号桥台拱脚区段砌体强度达到破坏极限而坍塌，受连拱效应影响，整个大桥迅速坍塌。,72,.,2008年3月13日。西安法门寺一期工程正圣门东A区高大厅堂梁板楼盖，支模高度达20.5 m，在浇筑至板中间部位时，突然发生坍塌，正在作业的十几名工人，瞬间如自由落体般地被摔坠至地面，造成3人死亡、6人受伤。事故主要原因为如此高的扣件式钢管支架，没有设置垂直和水平剪刀撑，造成支架承载力严重不足。,73,.,2005年月日，贵州省贵开高等级公路小尖山大桥，两跨正在浇筑的桥面突然发生支架垮塌。事故造成共造成8人死亡、12人受伤。桥梁全长155米，桥墩高度47米，最高支架50米，单跨65米。,贵州省安监局局长何刚说，这起事故已基本认定是一起重大责任事故。这起事故发生的原因：一是支架搭设时基础施工不符合相关规范要求，部分支架钢管壁厚不够，部分支架主管与枕木之间缺垫板；二是支架预压时，预压范围不很充分，每跨有部分区域未压到。,74,.,支架坍塌事故发生后，准确定性支架坍塌破坏的模式是有难度的，因为支架的坍塌往往是综合因素，并非单一因素所造成。再者支架坍塌后形成支架和混凝土的集堆，无法直接观察坍塌部位的破坏形式，残存支架由于受到破坏部位的拉扯、推挤，其破坏模式并不能完全等同于实际破坏状态。但总的来说，支架破坏一般是以下一种或几种破坏模式综合：1 支架顶部失稳造成的整体(局部)坍塌破坏；2 支架底部失稳造成的整体(局部)坍塌破坏；3 支架整体失稳造成的整体(局部)坍塌破坏；4 支架过大沉降变形造成的整体(局部)垮塌破；,三 小 结,75,.,1 无安全专项方案，任由工人凭经验搭设，或方案概念不清，计算错误；2 按一般满堂脚手架做法搭设重载和高大支架；3 脚手架材料进场未经检查验收；4 不设扫地杆或设置过高；5 不控制可调支座丝杆的直径和工作长度，不控制立杆的伸出长度；6 立杆采用搭接接长；7 临时加设悬空(连在横杆上)支顶立杆；8 横杆直接承传重型梁板荷载，超出实际扣件抗滑力；9 相接架体构架尺寸不配合，横杆不能拉通,施工现场常见的支架问题：,76,.,10 随意去掉构架结构横杆和斜杆(剪刀撑)；11 节点未按规定要求装设和紧固；12 立杆底部不设座、垫，部分立杆悬空或不稳；13 架体垂直和水平偏差过大；14 随意改变浇筑工艺和程序；15 在局部作业面上集中过多的人员和机具；16 盲目使用，随意增加架面荷载；17 支架未经监理验收，就进行混凝土浇筑；18 混凝土浇筑时未安排专人巡查观测；19 超规模支架未经专家论证、修改方案未经专家签字确认。,施工现场常见的支架问题：,77,.,78,.,对当前脚手架和模板支撑架领域，总结起来存在以下几个问题：1 方案设计环节的问题一方面 脚手架和模板支撑架属于钢结构，由于节点半刚性和施工质量离散性大，计算难度和结果不确定性较常规钢结构（纯刚接、纯铰接）大得多；另一方面 支架又属于临时措施，设计和计算要求现场技术人员掌握，复杂的钢结构计算理论须经大量简化才能被现场接受，使得其理论实质更加难以把握。简而言之，最复杂的钢结构问题，交由不具备相应理论知识的人员完成，加上标准规范本身存在的缺陷，使得很多支架在方案设计阶段就存在安全隐患。,一 对脚手架和模板支架工作的总结,79,.,2 生产和施工环节的问题由于支架材料安全可靠度和整体构造可靠度是不匹配的，从而给不法生产商带来了可乘之机，造成钢管从一出厂壁厚就严重不足；支架属于临时施工措施，往往不受重视，设计和施工过程中往往经验多于理论分析，经验主义对于普通支架尚可，遇有重荷载、高大的支模结构时，潜在风险很大；目前支架搭设多采取劳务分包的形式，作业人员专业素质低下、责任心缺失，多从经济、便利的角度，侥幸地减少必要的安全储备措施；支架施工面临理论体系复杂、现场条件复杂、构造要求复杂的困难，监理单位和监管部门对现场支架搭设重点、要点正确把握的难度很大，一些大的构造上的致命缺陷往往难以察觉。,80,.,3 理论研究成果转换和案例分析目前对于支架的理论研究已经进入三维非线性有限元仿真分析阶段，对于支架承载力、破坏模式、计算长度简化等问题的研究已经可以通过仿真有限元模型来进行研究分析，2011年扣件式规范已做了很多有益的尝试，但对于碗扣式、承插型盘扣式等其他很多支架，研究成果的转换工作还有一段时间；目前对于支架安全事故案例的分析还较为粗略，大多为定性描述，对于典型案例的精细化分析、对于事故类型的总结分类研究工作仍处于初级阶段，预计今后将有很大的提升空间。,81,.,（一）脚手架和模板支架国家标准体系建设目前我国脚手架和支架领域国家标准体系还比较混乱，缺乏统一得高位规范的协调指导，各种类型的标准间缺乏协调统一，甚至前后矛盾，不同的支架不同的计算理论方法和结果的情况屡见不鲜，加上一些新近从国外引进的新型支架，也缺乏相应规范指导而陷入无监管依据的尴尬境地，都亟待国家层面相关统一规范的出台，以及对现有规范的梳理、协调和修订工作。,二 脚手架和模板支架的发展方向展望,82,.,（二）新型脚手架和模板支架的产业化发展随着行业的发展，支架产品正朝向软件设计标准化、模架结构模数化、产品生产工厂化、现场作业装配化的方向发展。如近几年出现的铝合金一体式模板支架结构，具有施工周期短、周转率高、施工快捷等优点，且承载力可高达60kN/m2（为住建部87号文超规模的4倍），产品潜力很大。,铝合金模板支架,安德固模块式支架,83,.,（三）模架和支架生产、租赁和施工一体化随着模板支架技术和行业发展，近年来市场上开始出现一些模板和支架生产、租赁和施工一体化的企业，这些企业技术先进、专业化程度高，具备一定的研发能力。可以预见，随着建筑市场的精细化和专业化发展，在的优胜劣汰机制作用下，国外的模板和支架生产、租赁和施工一体化可能是将来发展的方向。,84,.,汇报结束 谢谢大家！,85,.,