梁模板计算书

高支撑架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规》（JGJ130-2001）、《混凝土结构设计规》GB50010-2002、《建筑结构荷载规》(GB 50009-2001)、《钢结构设计规》(GB 50017-2003)等规编制。

因本工程梁支架高度大于4米，根据有关文献建议，如果仅按规计算，架体安全性仍不能得到完全保证。为此计算中还参考了《施工技术》2002（3）：《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分容。

本计算以地下室顶层最大型钢混凝土梁为依据计算，其余规格型钢梁以此计算结果为依据参照施工；

计算梁段：KZL-5。

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一、参数信息.

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. 1.模板支撑及构造参数

梁截面宽度 B(m)：0.90；梁截面高度 D(m)：1.40；

混凝土板厚度(mm)：180.00；立杆沿梁跨度方向间距La(m)：0.40；

立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m)：0.10；

立杆步距h(m)：1.60；板底承重立杆横向间距或排距Lb(m)：1.00；

梁支撑架搭设高度H(m)：5.40；梁两侧立杆间距(m)：1.10；

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：双扣件，考虑扣件质量及保养情况，取扣件抗滑承载力折减系数：0.75；

2.荷载参数

新浇混凝土重力密度(kN/m3)：24.00；模板自重(kN/m2)：0.50；钢筋自重(kN/m3):1.50；

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. 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)：20.00；

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)：70.0；梁底方木截面高度h(mm)：80.0；

梁底模板支撑的间距(mm)：200.0；

5.梁侧模板参数

次楞间距(mm)：350；主楞竖向根数：2；

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. 穿梁螺栓直径(mm)：M12；穿梁螺栓水平间距(mm)：700；

主楞到梁底距离依次是：150mm，1100mm；

主楞材料：圆钢管；

直径(mm)：48.00；壁厚(mm)：3.00；

主楞合并根数：2；

次楞材料：木方；

宽度(mm)：70.00；高度(mm)：80.00；

次楞合并根数：2；

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；

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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0.750m；

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、18.000 kN/m2，取较小值17.848 kN/m2作为本工程计算荷载。

三、梁侧模板面板的计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。强度验算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。

面板计算简图(单位：mm)

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. 1.强度计算

材料抗弯强度验算公式如下:

σ ＝ M/W < f

其中，W -- 面板的净截面抵抗矩，W = 122×2×2/6=81.33cm3；

M -- 面板的最大弯矩(N·mm)；

σ -- 面板的弯曲应力计算值(N/mm2)；

[f] -- 面板的抗弯强度设计值(N/mm2)；

按照均布活荷载最不利布置下的三跨连续梁计算：

Mmax = 0.1q1l2+0.117q2l2

其中 ，q -- 作用在模板上的侧压力，包括：

新浇混凝土侧压力设计值: q1= 1.2×1.22×17.85×0.9=23.517kN/m；

振捣混凝土荷载设计值: q2= 1.4×1.22×4×0.9=6.149kN/m；

计算跨度: l = 350mm；

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. 面板的最大弯矩 M = 0.1×23.517×3502 + 0.117 ×6.149×3502 = 3.76×105N·mm；

面板的最大支座反力为：

N=1.1q1l+1.2q2l=1.1×23.517×0.35+1.2×6.149×0.35=11.636kN；

经计算得到，面板的受弯应力计算值: σ = 3.76×105 / 8.13×104=4.6N/mm2；

面板的抗弯强度设计值: [f] = 13N/mm2；

面板的受弯应力计算值 σ =4.6N/mm2 小于 面板的抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2，满足要求！

2.挠度验算

ν=0.677ql4/(100EI)≤l/250

q--作用在模板上的新浇筑混凝土侧压力线荷载设计值: q=23.517N/mm；

l--计算跨度: l = 350mm；

E--面板材质的弹性模量: E = 6000N/mm2；

I--面板的截面惯性矩: I = 122×2×2×2/12=81.33cm4；

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. 面板的最大挠度计算值: ν= 0.677×23.517×3504/(100×6000×8.13×105) = 0.49 mm；

面板的最大容许挠度值:[ν] = l/250 =350/250 = 1.4mm；

面板的最大挠度计算值 ν=0.49mm 小于 面板的最大容许挠度值 [ν]=1.4mm，满足要求！

四、梁侧模板支撑的计算

1.次楞计算

次楞直接承受模板传递的荷载，按照均布荷载作用下的简支梁计算。

次楞均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到：

q=11.636/(1.400-0.180)=9.538kN/m

本工程中，次楞采用木方，宽度70mm，高度80mm，截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:

W = 2×7×8×8/6 = 149.33cm3；

I = 2×7×8×8×8/12 = 597.33cm4；

E = 9000.00 N/mm2；

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.

计算简图

剪力图(kN)

弯矩图(kN·m)

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. 变形图(mm)

经过计算得到最大弯矩 M = 0.949 kN·m，最大支座反力 R= 6.002 kN，最大变形 ν= 1.697 mm

（1）次楞强度验算

强度验算计算公式如下:

σ = M/W<[f]

经计算得到，次楞的最大受弯应力计算值 σ = 9.49×105/1.49×105 = 6.4 N/mm2；

次楞的抗弯强度设计值: [f] = 17N/mm2；

次楞最大受弯应力计算值 σ = 6.4 N/mm2 小于 次楞的抗弯强度设计值 [f]=17N/mm2，满足要求！

（2）次楞的挠度验算

次楞的最大容许挠度值: [ν] = 950/400=2.375mm；

次楞的最大挠度计算值 ν=1.697mm 小于 次楞的最大容许挠度值 [ν]=2.375mm，满足要求！

2.主楞计算

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主楞承受次楞传递的集中力，取次楞的最大支座力6.002kN,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。

本工程中，主楞采用圆钢管，直径48mm，壁厚3mm，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W = 2×4.493=8.99cm3；

I = 2×10.783=21.57cm4；

E = 206000.00 N/mm2；

主楞计算简图

主楞计算剪力图(kN)

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主楞计算弯矩图(kN·m)

主楞计算变形图(mm)

经过计算得到最大弯矩 M = 0.945 kN·m，最大支座反力 R= 13.354 kN，最大变形 ν = 0.6 mm

（1）主楞抗弯强度验算

σ = M/W<[f]

经计算得到，主楞的受弯应力计算值: σ = 9.45×105/8.99×103 = 105.2 N/mm2；主楞的抗弯强度设计值: [f] = 205N/mm2；

主楞的受弯应力计算值 σ =105.2N/mm2 小于 主楞的抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！

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（2）主楞的挠度验算

根据连续梁计算得到主楞的最大挠度为 0.6 mm

主楞的最大容许挠度值: [ν] = 700/400=1.75mm；

主楞的最大挠度计算值 ν=0.6mm 小于 主楞的最大容许挠度值 [ν]=1.75mm，满足要求！

五、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 = 900×20×20/6 = 6.00×104mm3；

I = 900×20×20×20/12 = 6.00×105mm4；

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. 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)×0.90×1.40×0.90=34.700kN/m；

模板结构自重荷载设计值：

q2:1.2×0.50×0.90×0.90=0.486kN/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)×0.90×0.90=4.536kN/m；

最大弯矩计算公式如下:

Mmax=0.1(q1+ q2)l2+0.117q3l2= 0.1×(34.7+0.486)×2002+0.117×4.536×2002=1.62×105N·mm；

σ =Mmax/W=1.62×105/6.00×104=2.7N/mm2；

梁底模面板计算应力 σ =2.7 N/mm2 小于 梁底模面板的抗弯强度设计值

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. [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=34.700+0.486=35.186kN/m；

l--计算跨度(梁底支撑间距): l =200.00mm；

E--面板的弹性模量: E = 6000.0N/mm2；

面板的最大允许挠度值:[ν] =200.00/250 = 0.800mm；

面板的最大挠度计算值: ν= 0.677×35.186×2004/(100×6000×6.00×105)=0.106mm；

面板的最大挠度计算值: ν=0.106mm 小于 面板的最大允许挠度值:[ν] =0.8mm，满足要求！

六、梁底支撑木方的计算

1.荷载的计算

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. (1)钢筋混凝土梁和模板自重设计值(kN/m)：

q1 = 1.2×[(24+1.5)×1.4×0.2+0.5×0.2×(2×1.22+0.9)/ 0.9]=9.013 kN/m；

(2)施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值(kN/m)：

q2 = 1.4×(2+2)×0.2=1.12 kN/m；

均布荷载设计值 q = 9.013+1.120 = 10.133 kN/m；

梁两侧楼板荷载以集中荷载的形式传递，其设计值：

p=0.20×[1.2×0.18×24.00+1.4×(2.00+2.00)]×1.00=2.157kN

2.支撑方木验算

本工程梁底支撑采用方木，方木的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为：

W=7×8×8/6 = 7.47×101 cm3；

I=7×8×8×8/12 = 2.99×102 cm4；

E= 9000 N/mm2；

计算简图及力、变形图如下：

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.

简图(kN·m)

剪力图(kN)

弯矩图(kN·m)

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变形图(mm)

方木的支座力:

N1=N4=2.329 kN；

N2=N3=4.388 kN；

最大弯矩：M= 0.233kN·m

最大剪力：V= 2.868 kN

方木最大正应力计算值 ： σ =M/W=0.233×106 /7.47×104=3.1 N/mm2；

方木最大剪应力计算值 ： τ =3V/(2bh0)=3×2.868×1000/(2×70×80)=0.768N/mm2；

方木的最大挠度：ν =0.125 mm；

方木的允许挠度：[ν]= 0.4×103/250=1.6mm；

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. 方木最大应力计算值 3.119 N/mm2 小于 方木抗弯强度设计值 [f]=17.000 N/mm2，满足要求！

方木受剪应力计算值 0.768 N/mm2 小于 方木抗剪强度设计值 [fv]=1.700 N/mm2，满足要求！

方木的最大挠度 ν=0.125 mm 小于 方木的最大允许挠度 [ν]=1.600 mm，满足要求！

七、梁跨度方向钢管的计算

作用于梁跨度方向钢管的集中荷载为梁底支撑方木的支座反力。

钢管的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为：

W=4.49 cm3；

I=10.78 cm4；

E= 206000 N/mm2；

1.梁两侧支撑钢管的强度计算

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P= 2.329 kN

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支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图(kN·m)

支撑钢管计算变形图(mm)

支撑钢管计算剪力图(kN)

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.

最大弯矩 Mmax = 0.163 kN·m ；

最大变形 νmax = 0.077 mm ；

最大支座力 Rmax = 5.007 kN ；

最大应力 σ =M/W= 0.163×106 /(4.49×103 )=36.3 N/mm2；

支撑钢管的抗弯强度设计值 [f]=205 N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值 36.3 N/mm2 小于 支撑钢管的抗弯强度设计值 205 N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度νmax=0.077mm小于400/150与10 mm,满足要求!

2.梁底支撑钢管的强度计算

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P= 4.388 kN

支撑钢管计算简图

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支撑钢管计算弯矩图(kN·m)

支撑钢管计算变形图(mm)

支撑钢管计算剪力图(kN)

最大弯矩 Mmax = 0.307 kN·m ；

最大变形 νmax = 0.145 mm ；

最大支座力 Rmax = 9.435 kN ；

最大应力 σ =M/W= 0.307×106 /(4.49×103 )=68.4 N/mm2；

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. 支撑钢管的抗弯强度设计值 [f]=205 N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值 68.4 N/mm2 小于 支撑钢管的抗弯强度设计值 205 N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度νmax=0.145mm小于400/150与10 mm,满足要求!

八、扣件抗滑移的计算

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规培训讲座》群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.75，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.00kN 。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规5.2.5):

R ≤ Rc

其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取12.00 kN；

R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

计算中R取最大支座反力，根据前面计算结果得到 R=9.435 kN；

R < 12.00 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

九、立杆的稳定性计算

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. 立杆的稳定性计算公式

σ = N/(φA)≤[f]

1.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 =5.007 kN ；

脚手架钢管的自重： N2 = 1.2×0.125×5.4=0.809 kN；

楼板混凝土、模板及钢筋的自重：

N3=1.2×[(1.000/2+1.000)×0.400×0.500+(1.000/2+1.000)×0.400×0.180×(1.500+24.000)]=3.665 kN；

施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值：

N4=1.4×(2.000+2.000)×[1.000/2+1.000]×0.400= 3.360 kN；

N =N1+N2+N3+N4=5.007+0.809+3.665+3.36=12.84 kN；

φ-- 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 lo/i 查表得到；

i -- 计算立杆的截面回转半径 (cm)：i = 1.59；

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. 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》，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[1.163×1.7×1.6,1.6+2×0.1]= 3.163 m；

k -- 计算长度附加系数，取值为：1.163 ；

μ -- 计算长度系数，参照《扣件式规》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=0.1m;

得到计算结果: 立杆的计算长度

lo/i = 3163.36 / 15.9 = 199 ；

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. 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= 0.182 ；

钢管立杆受压应力计算值 ；σ=12840.394/(0.182×424) = 166.4 N/mm2；

钢管立杆稳定性计算 σ = 166.4 N/mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

2.梁底受力最大的支撑立杆稳定性验算

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 =9.435 kN ；

脚手架钢管的自重： N2 = 1.2×0.125×(5.4-1.4)=0.809 kN；

N =N1+N2 =9.435+0.599=10.034 kN ；

φ-- 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 lo/i 查表得到；

i -- 计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)；

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. [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》，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[1.163×1.7×1.6,1.6+2×0.1]= 3.163 m；

k -- 计算长度附加系数，取值为：1.163 ；

μ -- 计算长度系数，参照《扣件式规》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=0.1m;

得到计算结果: 立杆的计算长度

lo/i = 3163.36 / 15.9 = 199 ；

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= 0.182 ；

钢管立杆受压应力计算值 ；σ=10034.385/(0.182×424) = 130 N/mm2；

钢管立杆稳定性计算 σ = 130 N/mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

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考虑到高支撑架的安全因素，建议按下式计算

lo= k1k2(h+2a) = 1.163×1.005×(1.6+0.1×2) = 2.104 m；

k1 -- 计算长度附加系数按照表1取值1.163;

k2 -- 计算长度附加系数，h+2a =1.8按照表2取值1.005 ；

lo/i = 2103.867 / 15.9 = 132 ；

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= 0.386 ；

钢管立杆的最大应力计算值 ；σ= 12840.394/(0.386×424) = 61.3 N/mm2；

钢管立杆稳定性计算 σ = 61.3 N/mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

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以上表参照 杜荣军：《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》

十、立杆的地基承载力计算

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p ≤ fg

地基承载力设计值:

fg = fgk×kc = 120×1=120 kPa；

其中，地基承载力标准值：fgk= 120 kPa ；

脚手架地基承载力调整系数：kc = 1 ；

立杆基础底面的平均压力：p = N/A =9.435/0.25=37.741 kPa ；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：N = 9.435 kN；

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. 基础底面面积 ：A = 0.25 m2 。

p=37.741 ≤ fg=120 kPa 。地基承载力满足要求！

十一、梁模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]

除了要遵守《扣件架规》的相关要求外，还要考虑以下容

1.模板支架的构造要求

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。

2.立杆步距的设计

a.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；

b.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；

c.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜，不宜超过1.5m。

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. 3.整体性构造层的设计

a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时，需要设置整体性单或双水平加强层；

b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且须与立杆连接，设置

斜杆层数要大于水平框格总数的1/3；

c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置，四周和中部每10--15m设竖向斜杆，使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层；

d.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。

4.剪刀撑的设计

a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑；

b.中部可根据需要并依构架框格的大小，每隔10--15m设置。

5.顶部支撑点的设计

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400mm；

b.顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜大于200mm；

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. 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。

6.支撑架搭设的要求

a.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；

b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规》的要求；

c.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；

d.地基支座的设计要满足承载力的要求。

7.施工使用的要求

a.精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架施工过程中均衡受载，最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式；

b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施，钢筋等材料不能在支架上方堆放；

c.浇筑过程中，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情况及时解决。

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