建筑施工模板支撑体系可靠性研究

建筑施工模板支撑体系可靠性研究

陈华伟

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摘要：文章以建筑结构施工期模板支撑体系为主要研究对象，系统地分析和总结了国内建筑模板研究现状及发展趋势，并对模板支撑体系的扣件抗滑承载力和抗扭性能、稳定承载能力、施工过程中的时变体系可靠性、人为错误发生律和影响程度等一系列问题进行了深入的研究和讨论。

关键词：建筑模板；结构施工期；施工体系；模板支撑体系；三元有限元模型

0引言

建筑事故多发生在施工建造阶段，其中模板支撑体系的坍塌是事故发生的主要原因之一，因此对建筑施工模板支撑体系的研究是一项迫切和重要的工作。模板支撑体系用来确保混凝土结构本身的质量及强度的自然增长，承担并传递早期混凝土结构承受的荷载。如果模板支撑体系构造不合理，强度或刚度不够，会造成混凝土开裂或部分构件破坏；若模板支撑体系的稳定性差，则会导致结构倒塌事故的发生。因此，建筑施工模板支撑体系的可靠性是保证建筑安全的关键因素。

1模板支撑体系在我国的现状分析

我国现代城市建设的加快使得现阶段高层建筑、超高层建筑的数量越来越多，高层及超高层建筑的结构通常采用框架结构、剪力墙结构、筒体结构等，无论是哪一种结构无可避免的都要用到支撑模板体系进行混凝土的现浇，可以说，在目前的每个建筑物的建造施工过程中都会无可避免的使用到模板支撑体系，因而其在我国建筑行业的应用相当广泛，并在其不断地发展过程中体现出一下几个特点：模板支撑体系技术起步晚，较欧美国家相比要落后将近20a的时间，但发展迅速，成为建筑行业里的重要方面，并衍生出相关新型行业，在我国有较大的进步空间和发展前景；模板行业内存在着诸多不规范，质量差、技术工艺落后的模板、脚手架等还在建筑施工现场上流通使用。模板等产品生产标准和使用标准低；模板支撑体系相关理论方面的研究才刚刚起步，理论的研究并不透彻概念性不强。在实际过程中使用的方法多是借鉴国外对模板支撑体系的结构形式，使用过程中效率不高[1]。

虽然，模板支撑体系在我国建筑行业内的使用广泛，但总体上讲应用的效率并不是特别高，用于模板支撑体系的材料量是惊人的，因而，由于我们对先进施工工艺的不了解、使用施工料具落后等原因使得模板支撑体系在我国的使用存在下列问题，严重影响了模板支撑体系的可靠性。

2模板支撑体系在我国存在的问题

2.1模板支撑体系施工过程中材料用量大，再利用率低

在我国现行的模板支撑体系在施工过程中用到的材料数量很大，特别是木材的用量惊人，通常平均一平米的模板下用于支撑的木方要用到五个以上，整个工程项目消耗的木材数量庞大，但是在整个模板支撑体系撤下来之后，用于重复利用的数量又非常的少，重复利用的，也最多只利用3～5次，模板周转次数少。而在国外，优质的模板会被重复利用到30次以上。当然，导致出现这种情况的原因与模板的生产工艺和质量有关。

2.2施工人员认识不够，施工工艺和技术落后，工作质量低下

在我国的建筑行业，模板施工还是一个比较新的行业分支，在实际的施工过程中通常是由木匠负责模板支撑体系的安装，并没有专业的模板安装工人，这就导致在模板安装过程中，施工人员对模板上荷载情况，就模板支撑的承重体系和原理并不十分了解，因而在安装的过程中造成安全隐患，再加上意识淡薄，施工工艺和技术落后更是大大降低了模板支撑体系的可靠性。

2.3模板支撑体系的承载力不够

这是发生模板坍塌事故的主要原因。由于结构设计不合理、链接构件刚度不够，材料品质差等原因导致模板支撑体系在使用的过程中承载力不够。相关人员在进行模板的结构设计时往往未考虑到一些不确定性因素，如：螺栓等链接构件的刚度等，结构设计不合理，导致在某一部分出现问题后结构稳定性及可靠性降低，从而无法继续承受上部荷载[2]。

3提高模板支撑体系可靠性的有效措施

针对目前模板支撑体系在我国建筑领域的使用现状及在使用过程中存在的问题，本文提出以下几点措施来改善模板支持体系在使用时的可靠性：

3.1在施工期间对在建项目的荷载情况进行定期的检查和统计

记录得到的数据可作为模板支撑体系设计的基础。避免了目前仅凭经验进行模板支撑体系布置的盲目性和低质量，有利用做到在模板支撑体系设计时保证体系具有足够的设计强度，从而保障其可靠性。施工期荷载的调查与统计是模板支撑体系可靠性分析与设计的基础与前提。而目前模板支撑体系可靠性分析中都采用了依赖于工程经验和判断施工期荷载的统计分布，其合理性需要在施工期荷载调查和统计的基础上加以验证。

3.2加强模板支撑体系安装过程中的人员管理

提高施工人员的施工工艺和安全意识，在危险区域保证有警告标识。切实保证施工人员了解模板支撑系统可靠性对整个工程施工的重要意义，制定合理的检查标准并严格定期执行检查制度，避免人为因素对模板支持体系可靠性产生的不利影响，保证模板支撑系统足够的科学性。模板支撑体系风险评估研究，考虑各种失效模式发生的概率，分析评估中的不确定性问题，收集模板支撑体系失效损失数据，依据各种安全目标的需要，确定安全经济的模板支撑方案[3]。

3.3加强模板支撑体系建设中材料的检验

在模板、脚手架等材料进入施工现场前确保材料质量的合格、符合施工要求，尤其是材料的强度要达到设计强度，保证材料源头的合法性与专业性。这是模板支撑体系可靠性的基础。收集模板支撑施工过程中人为错误检查数据，考虑检查过程对施工期结构可靠性的影响，控制和消除人为错误的影响，确定合理的施工检查方案提供科学依据。

3.4在模板支撑体系布置完毕之后进行模板承载力测试及风险

评估充分考虑各种不确定性因素的发生对模板支撑体系的影响，若有必要，则进行适当的调整和加固，保证模板支持体系的可靠性及绝对的安全性[4]。

3.5建立以极限状态设计理论为依据的施工期模板支撑结构设计规范

为了与现行建筑结构规范的计算理论和方法衔接，以便可以利用相应的计算方法和有关适合的数据，所以现行脚手架标准中计算方法穿上概率极限状态设计的“外衣”，但是实际上仍是半理论和半经验的，有待于继续积累数据、向真正的概率极限状态设计法过渡。

结语

在建筑施工过程中，严格执行相关规定，对模板支撑体系安装过程中的材料、技术、人员等方面要严格把关，是提高模板支撑体系可靠性、有效性、科学性的重要保证；另一方面，建筑施工模板支撑体系可靠性的研究进步，对提高模板支撑可靠性、避免相关安全事故的发生等具有重要意义，对我国在该方面技术和理论的进步具有积极推动作用。

参考文献

[1]余建星，郭振邦，徐慧．船舶[M]．北京：中国建筑工业出版社，2001.

[2]鲁征．扣件式脚手架及模板支架施工期安全分析[D]．杭州：浙江大学，2005．

[3]赵挺生，王泽辉，顾祥林.基于统计的模板支撑设计参数[J].施工技术，2005（03）.

[4]卢兆明，胡宝清，陆君安，方正.高层建筑火灾风险灰关联评估[J].武汉大学学报（工学版），2004（05）.