试论高支撑架事故分析和使用安全对策

1 模板支架倒塌事故分析

模板支撑系统与脚手架倒塌重大事故在我国建筑工程施工安全事故中占很大比例，伤亡事故时有发生 [1]。对模板与脚手架倒塌事故进行认真分析，寻找对策提出预防措施，是十分必要的。结合国内近期发生模板支架倒塌的案例，从设计、材料、管理等方面分析事故发生原因，提出预防措施。

1.1 模板支撑系统数学模型

目前施工现场模板系统支撑与脚手架多采用 φ48x3.5mm 钢管，在设计计算时，其计算模型和简图与实际情况有较大不同。计算简图采用钢结构节点为铰接，各杆件交于一点。而实际搭设的模板支撑系统、脚手架中各杆件均用扣件连接，1 个扣件只能连接 2 根杆件，故其所有杆件不能交于一点，这就产生偏心问题。扣件连接锁扣能力，《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130） 规定旋转扣件为 8kN，十字扣件为6kN，一字扣件为2.5kN，与钢管本身强度相差较大，不相匹配。模板支撑系统、脚手架与主体的连接，规范要求刚接，而施工现场实际很难达到刚性连接的要求，故计算结果与实际误差较大。

1.2 忽略支模架斜杆作用

多数模板倒塌事故中，并不是钢管承载能力不足，而是钢管支撑系统失稳或杆件局部失稳。而钢管支撑系统失稳是该系统侧向变形能力不足造成的，既该系统的斜杆数量不足或布置不合理。但规范（JGJ130）中对钢管支撑系统中斜杆只提出构造上的要求，未列入设计计算要求，因此模板支撑系统设计时，不对斜杆进行力学计算。对于搭设高度较高的支模架抗侧向位移的能力通常不足，特别是混凝土柱与楼层梁板一起浇筑时，其支模架抗侧向变形较差。

1.3 忽略立杆偏心受压因素

模板支撑系统一般不按框架或排架进行计算，剪刀撑则按规范构造要求和施工经验进行布置，规范（JGJ130）规定，“当纵向或横向水平杆的轴线对立杆轴线的偏心距不大于 55mm 时，立杆稳定性计算可不考虑此偏心距的影响”。故模板支撑系统立杆通常按立杆中心受压杆件进行设计。但实际施工中，模板支撑系统存在较多小偏心荷载。

混凝土等施工荷载通过模板传递给方木，再传递给横向水平钢管，通过旋转扣件传递给1 号立杆，再通过2 个以上旋转扣件传递给2 号立杆。在计算时一般不考虑此立杆存在偏心，实际上存在小偏心受压情况。荷载偏心产生的应力大于荷载本身产生的垂直应力，然而在模板支撑系统设计中忽视了这一因素，导致立杆失稳倒塌。

1.4 节点嵌固能力不足

旋转扣件连接的嵌固能力低，钢管的长细比较大，致使支模架结构变形协调能力低，不具备超静定结构的优点，只要某一根立杆失稳，相邻立杆产生较大的偏心荷载，也会立即失稳，结果导致整个钢管支撑体系倒塌。如某高层施工的转料平台采用 p48×3.5mm 钢管搭设井式结构，高度约 28m，与建筑物主体连接尚可，由于转料平台上荷载不均，致使其中1 根立杆失稳后，其他各立杆相继失稳，整个平台倒塌。

1.5 立杆稳定性计算模型有待完善

大量倒塌事故检查中，立杆钢管稳定性验算符合规范要求，但不能阻止倒塌事故发生，表明支模系统立杆稳定性计算数学模型不完善，还需从构造上给予综合考虑，同时要有现场施工经验加强支模系统整体稳定措施来弥补。

1.6 模板支撑系统搭设中存在的问题

（1） 搭设高度较高时，立杆需接长，通常采用对接扣件连接，但目前规范和理论计算时，不考虑此连接节点存在，按整长立杆计算，搭设高度较高时，模板支模系统立杆中对接扣件连接节点较多，理论上水平横向或纵向连杆对立杆起到一个侧向支撑作用，计算时是不考虑有侧向变形的，实际上，侧向位移变形不可能不存在，一旦侧向变形较大时，该节点处产生弯曲变形改变原计算力学数学模型，致使立杆钢管应力突然增大，导致整个支撑系统被破坏而发生倒塌事故。

（2） 模板支撑承重架高度较高时，钢管支撑系统缺少侧向约束，故侧向稳定条件较差，在外荷作用下，极易发生侧向倒塌事故。

2 高支撑架使用安全对策

2.1 模板支架构造要求

（1） 立柱构造和平面布置设计要求：梁板模板高支撑架的立柱可视设计荷载情况采用单立杆或双立杆；立杆之间须按步距满设双向水平杆，确保其在两个方向均具有足够的设计刚度；采用双立杆时，一般应采用同一方向的双杆布置，以适应水平杆的设置要求；当梁板荷载相差较大时，梁下和板下可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距，以确保水平杆件的连续设置要求。

（2） 立杆步距设计要求

1） 架体构造荷载在立杆不同高度段所引起的轴向力变化不大时，采用等步距设置；中部有加强层或支架很高、使其轴向力沿高度分布的变化较大时，采用“下小上大”的变步距设计，但步距的变化亦不宜过多；

2） 模板支架的步距以 0.9m～1.5m 为宜，不宜超过1.5m。

（3） 整体性构造层设置：当支撑架的高度较高或其横向高宽比 >6时，为了加强其构架的整体刚度，需要设置一至数道整体性水平加强层，有两种形式： ① 单水平加强层，即每隔 4m～6m 沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且必须与立杆相连接，设斜杆的框格数量应大于该水平层框格总数的 1/3 ； ② 双水平加强层，在支撑架的顶部和中部每隔 10m～15m 设置双水平加强层，在其间的四周和中部每隔 10m～15m 设竖向斜杆，形成连接上下水平层的构造桁架，使其形成具有较大刚度和变形约束能力的空间结构层，且高支撑架的顶部和底部须设置整体性水平加强层。

（4）剪刀撑设置沿支架四周外立面满设剪刀撑，中部需要并依构架框格的大小，每隔 10m～15m 设1 道。

（5） 顶部承载支撑点设计：在立杆顶部装设支托板，支托底板至支架顶层横杆的高度不宜大于 0.4m 。支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜 >200mm ；支承横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算，设计荷载， N⩽12kN 时，用双扣件， N>12kN 时，改用顶托方式。

2.2 梁板模板支架搭设和使用要求

（1） 搭设要求：严格按设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的规定；斜杆与立杆连接，节点构造符合规范规定[2]；确保每个扣件的拧紧扭力矩都控制在 45N⋅m～60N⋅m ，地基支座的设置和承载能力均应达到设计要求。

（2） 施工要求：精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架均衡受载，采用从中部开始向两边扩展的浇筑方式；严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，在荷载计算时考虑出现的最大荷载，并提出控制要求，在施工中设专人对施工荷载进行监控；在确保安全的前提下，在浇筑开始后，派人检查支架及其支承情况，发现有下沉、松动和变形情况时，及时予以解决。

3 结语

设计时考虑各种不利因素，如现场钢管使用多年、扣件的承载能力远低于钢管承载能力；重视模板工程整体性要求，外脚手架与建筑物立体连接；钢管转料平台控制搭设高度，须先进行严密力学计算，经严格审批后，方可实施；技术交底须有书面文字。

参考文献

[1] 耿飘飘 . 谈如何在建筑结构设计中提高建筑的安全性 [J]. 中华建设 ，2023，（10）：99- 101.

[2] 高欣 ， 何舰 ， 兰春光 ， 等 . 斜撑布设方案对高支模抗倒塌性能的影响 [J]. 吉林大学学报 （ 工学版 ），2024，54（06）：1657- 1664.

作者简介：夏利全，（1990 05 24），男，汉族，籍贯内蒙古，毕业于内蒙古工业大学，土木工程专业，学历本科，职称工程师，研究方向：土木工程施工技术。