4.3 设计

4.3.1 模板及支架的形式和构造应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件确定。
4.3.2 模板及支架设计应包括下列内容：
    1 模板及支架的选型及构造设计；
    2 模板及支架上的荷载及其效应计算；
    3 模板及支架的承载力、刚度验算；
    4 模板及支架的抗倾覆验算；
    5 绘制模板及支架施工图。
4.3.3 模板及支架的设计应符合下列规定：
    1 模板及支架的结构设计宜采用以分项系数表达的极限状态设计方法；
    2 模板及支架的结构分析中所采用的计算假定和分析模型，应有理论或试验依据，或经工程验证可行；
    3 模板及支架应根据施工过程中各种受力工况进行结构分析，并确定其最不利的作用效应组合；
    4 承载力计算应采用荷载基本组合；变形验算可仅采用永久荷载标准值。
4.3.4 模板及支架设计时，应根据实际情况计算不同工况下的各项荷载及其组合。各项荷载的标准值可按本规范附录A确定。
4.3.5 模板及支架结构构件应按短暂设计状况进行承载力计算。承载力计算应符合下式要求：

式中：γ₀——结构重要性系数，对重要的模板及支架宜取γ₀≥1.0；对一般的模板及支架应取γ₀≥0.9；
S——模板及支架按荷载基本组合计算的效应设计值，可按本规范第4.3.6条的规定进行计算；
R——模板及支架结构构件的承载力设计值，应按国家现行有关标准计算；
γ_R——承载力设计值调整系数，应根据模板及支架重复使用情况取用，不应小于1.0。

4.3.6 模板及支架的荷载基本组合的效应设计值，可按下式计算：

模板及支架的荷载基本组合的效应设计值

式中：S_Gik——第i个永久荷载标准值产生的效应值；
S_Qjk——第j个可变荷载标准值产生的效应值；
α——模板及支架的类型系数：对侧面模板，取0.9；对底面模板及支架，取1.0；
ψ_cj——第j个可变荷载的组合值系数，宜取ψ_cj≥0.9。

4.3.7 模板及支架承载力计算的各项荷载可按表4.3.7确定，并应采用最不利的荷载基本组合进行设计。参与组合的永久荷载应包括模板及支架自重（G₁）、新浇筑混凝土自重（G₂）、钢筋自重（G₃）及新浇筑混凝土对模板的侧压力（G₄）等；参与组合的可变荷载宜包括施工人员及施工设备产生的荷载（Q₁）、混凝土下料产生的水平荷载（Q₂）、泵送混凝土或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载（Q₃）及风荷载（Q₄）等。

表4.3.7 参与模板及支架承载力计算的各项荷载

参与模板及支架承载力计算的各项荷载

注：表中的“＋”仅表示各项荷载参与组合，而不表示代数相加。

4.3.8 模板及支架的变形验算应符合下列规定：

模板及支架的变形验算

式中：a_fG——按永久荷载标准值计算的构件变形值；
a_f,lim——构件变形限值，按本规范第4.3.9条的规定确定。

4.3.9 模板及支架的变形限值应根据结构工程要求确定，并宜符合下列规定：
    1 对结构表面外露的模板，其挠度限值宜取为模板构件计算跨度的1/400；
    2 对结构表面隐蔽的模板，其挠度限值宜取为模板构件计算跨度的1/250；
    3 支架的轴向压缩变形限值或侧向挠度限值，宜取为计算高度或计算跨度的1/1000。
4.3.10 支架的高宽比不宜大于3；当高宽比大于3时，应加强整体稳固性措施。
4.3.11 支架应按混凝土浇筑前和混凝土浇筑时两种工况进行抗倾覆验算。支架的抗倾覆验算应满足下式要求：

支架的抗倾覆验算

式中：M_o——支架的倾覆力矩设计值，按荷载基本组合计算，其中永久荷载的分项系数取1.35，可变荷载的分项系数取1.4；
M_r——支架的抗倾覆力矩设计值，按荷载基本组合计算，其中永久荷载的分项系数取0.9，可变荷载的分项系数取0。

4.3.12 支架结构中钢构件的长细比不应超过表4.3.12规定的容许值。

表4.3.12 支架结构钢构件容许长细比

支架结构钢构件容许长细比

4.3.13 多层楼板连续支模时，应分析多层楼板间荷载传递对支架和楼板结构的影响。
4.3.14 支架立柱或竖向模板支承在土层上时，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定对土层进行验算；支架立柱或竖向模板支承在混凝土结构构件上时，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定对混凝土结构构件进行验算。
4.3.15 采用钢管和扣件搭设的支架设计时，应符合下列规定：
    1 钢管和扣件搭设的支架宜采用中心传力方式；
    2 单根立杆的轴力标准值不宜大于12kN，高大模板支架单根立杆的轴力标准值不宜大于10kN；
    3 立杆顶部承受水平杆扣件传递的竖向荷载时，立杆应按不小于50mm的偏心距进行承载力验算，高大模板支架的立杆应按不小于100mm的偏心距进行承载力验算；
    4 支承模板的顶部水平杆可按受弯构件进行承载力验算；
    5 扣件抗滑移承载力验算可按现行行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130的有关规定执行。
4.3.16 采用门式、碗扣式、盘扣式或盘销式等钢管架搭设的支架，应采用支架立柱杆端插入可调托座的中心传力方式，其承载力及刚度可按国家现行有关标准的规定进行验算。

条文说明

4.3.3 模板及支架中杆件之间的连接考虑了可重复使用和拆卸方便，设计计算分析的计算假定和分析模型不同于永久性的钢结构或薄壁型钢结构，本条要求计算假定和分析模型应有理论或试验依据，或经工程经验验证可行。设计中实际选取的计算假定和分析模型应尽可能与实际结构受力特点一致。模板及支架的承载力计算采用荷载基本组合；变形验算采用永久荷载标准值，即不考虑可变荷载，当所有永久荷载同方向时，即为永久荷载标准值的代数和。
4.3.5 本条对模板及支架的承载力设计提出了基本要求。通过引入结构重要性系数γ₀，区分了“重要”和“一般”模板及支架的设计要求，其中“重要的模板及支架”包括高大模板支架，跨度较大、承载较大或体型复杂的模板及支架等。另外，还引入承载力设计值调整系数γ_R以考虑模板及支架的重复使用情况，其中对周转使用的工具式模板及支架，γ_R应大于1.0；对新投入使用的非工具式模板与支架，γ_R可取1.0。
    模板及支架结构构件的承载力设计值可按相应材料的结构设计规范采用，如钢模板及钢支架的设计符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定；冷弯薄壁型钢支架的设计符合现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018的规定；铝合金模板及铝合金支架的设计符合现行国家标准《铝合金结构设计规范》GB 50429的规定。
4.3.6 基于目前房屋建筑的混凝土楼板厚度以120mm以上为主，其单位面积自重与施工荷载相当，因此，根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009相关规定的对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35的永久荷载分项系数，为便于施工计算，统一取1.35系数。从理论和设计习惯两个方面考虑，侧面模板设计时模板侧压力永久荷载分项系数取1.2更为合理，本条公式中通过引入模板及支架的类型系数α解决此问题，1.35乘以0.9近似等于1.2。
4.3.7 作用在模板及支架上的荷载分为永久荷载和可变荷载。将新浇筑混凝土的侧压力列为永久荷载是基于混凝土浇筑入模后侧压力相对稳定地作用在模板上，直至混凝土逐渐凝固而消失，符合“变化与平均值相比可以忽略不计或变化是单调的并能趋于限值”的永久荷载定义。对于塔吊钩住混凝土料斗等容器下料产生的荷载，美国规范ACI347认为可以按料斗的容量、料斗离楼面模板的距离、料斗下料的时间和速度等因素计算作用到模板面上的冲击荷载，考虑对浇筑混凝土地点的混凝土下料与施工人员作业荷载不同时，混凝土下料产生的荷载主要与混凝土侧压力组合，并作用在有效压头范围内。
    当支架结构与周边已浇筑混凝土并具有一定强度的结构可靠拉结时，可以不验算整体稳定。对相对独立的支架，在其高度方向上与周边结构无法形成有效拉结的情况下，可分别计算泵送混凝土或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载(Q₃)作用下和风荷载(Q₄)作用下支架的整体稳定性，以保证支架架体的构造合理性，防止突发性的整体坍塌事故。
4.3.8 模板面板的变形量直接影响混凝土构件的尺寸和外观质量。对于梁板等水平构件，其模板面板及面板背侧支撑的变形验算采用施加其上的混凝土、钢筋和模板自重的荷载标准值；对于墙等竖向模板，其模板面板及面板背侧支撑的变形验算采用新浇筑混凝土的侧压力的荷载标准值。
4.3.9 本条中“结构表面外露的模板”可以认为是拆模后不做水泥砂浆粉刷找平的模板，“结构表面隐蔽的模板”是拆模后需要做水泥砂浆粉刷找平的模板。对于模板构件的挠度限值，在控制面板的挠度时应注意面板背部主、次楞的弹性变形对面板挠度的影响，适当提高主楞的挠度限值。
4.3.10 对模板支架高宽比的限定主要为了保证在周边无结构提供有效侧向刚性连接的条件下，防止细高形的支架倾覆整体失稳。整体稳固性措施包括支架体内加强竖向和水平剪刀撑的设置；支架体外设置抛撑、型钢桁架撑、缆风绳等。
4.3.11 混凝土浇筑前，支架在搭设过程中，因为相应的稳固性措施未到位，在风力很大时可能会发生倾覆，倾覆力矩主要由风荷载(Q₄)产生；混凝土浇筑时，支架的倾覆力矩主要由泵送混凝土或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载(Q₃)产生，附加水平荷载(Q₃)以水平力的形式呈线荷载作用在支架顶部外边缘上。抗倾覆力矩主要由钢筋、混凝土和模板自重等永久荷载产生。
4.3.13 在多、高层建筑的混凝土结构工程施工中，已浇筑的楼板可能还未达到设计强度，或者已经达到设计强度，但施工荷载显著超过其设计荷载，因此，必须考虑设置足够层数的支架，以避免相应各层楼板产生过大的应力和挠度。在设置多层支架时，需要确定各层楼板荷载向下传递时的分配情况。验算支架和楼板承载力可采用简化方法分析。当用简化方法分析时，可假定建筑基础为刚性板，模板支架层的立杆为刚性杆，由支架立杆相连的多层楼板的刚度假定为相等，按浇筑混凝土楼面新增荷载和拆除连续支架层的最底层荷载重新分布的两种最不利工况，分析计算连续多层模板支架立杆和混凝土楼面承担的最大荷载效应，决定合理的最少连续支模层数。
4.3.14 支架立柱或竖向模板下的土层承载力设计值，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定或工程地质报告提供的数据采用。
4.3.15 在扣件钢管模板支架的立杆顶端插入可调托座，模板上的荷载直接传给立杆，为中心传力方式；模板搁置在扣件钢管支架顶部的水平钢管上，其荷载通过水平杆与立杆的直角扣件传至立杆，为偏心传力方式，实际偏心距为53mm左右，本条规定的50mm为取整数值。中心传力方式有利于立杆的稳定性，因此宜采用中心传力方式。
    本条第2款规定的单根立杆轴力标准值是基于支架顶部双向水平杆通过直角扣件扣接到立杆形成“双扣件”的传力形式确定的，根据试验，双扣件抗滑力范围在17kN～20kN之间，考虑一定安全系数后提出了10kN、12kN的要求。工程施工技术人员也可根据工地的钢管管径及壁厚、扣件的规格和质量，进行双扣件抗滑试验制定立杆的单根承载力限值。
4.3.16 门式、碗扣式和盘扣式钢管架的顶端插入可调托座，其传力方式均为中心传力方式，有利于立杆的稳定性，值得推广应用。

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