建筑设计论文:高大模板坍塌事故的原因及对策措施

　　大多数模板倒塌事故中,并不是钢管承载能力不足造成的,而是钢管支撑系统失稳或杆件局部失稳造成的。然而钢管支撑系统是该失稳系统侧向变形能力不足造成的,也就是说该系统的斜杆(剪刀撑)数量不足或布置不合理。但规范JGJ130-2001中对钢管支撑系统中斜杆(剪刀撑)只提出构造上要求,未列入设计计算要求,因此模板钢管支撑系统设计时,不对斜杆进行力学计算,对于搭设高度较大的支模架往往存在抗侧向位移的能力不足,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。浙江省2003年"2.18"事件和广西医科大2007年"2.12"事件充分说明这一点。

　　2、节点嵌固能力不足

　　由于立杆与水平连杆采用回转扣件连接,故节点嵌固能力很低,钢管的长细比较大,致使支模架结构变形协调能力很低,不具备超静定结构的优点,只要某一根立杆失稳,邻近立杆也失稳,结果导致整个钢管模板支撑倒塌。某高层施工的转料平台采用Φ48×3.5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,致使其中一根立杆(采用回转扣件连接)失稳后,其他各立杆相继失稳从而导致整个平台倒塌。

　　3、模板支撑系统搭设中存在习惯性问题

　　(1)搭设高度较高时,由于钢管长度限制,立杆必须接长,通常采用对接扣件(若技术交底不详或现场疏忽,也有采用回转扣件连接的,这种对接方式对立杆稳定极为不利,理论上可以理解为一个铰接节点),但目前规范和理论计算时,不考虑此连接接点存在,按整个整长立杆计算,计算立杆内力时不考虑此连接点的特殊情况,实际上该连接点是立杆中的薄弱环节,只有立杆稍有偏心,该点处变形很大,破坏倒塌在此首先发生,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。实际上,搭设高度较高时,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破增大,导致整个支撑系统破坏而发生倒塌事故。

　　(2)模板支撑承重架高度较高时,钢管支撑系统往往缺少侧向约束,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。

　　4、使用不合格材料

　　(1)钢管壁厚变薄

　　在市场上采购钢管,名义上是Φ48×3.5钢管,实际测量时,壁厚实为2.8～3.0mm,其轴向抗压力降低18.7～13.3%.钢管使用多年,局部壁厚也减薄。如钢管出厂壁厚不足，扣件抗滑和抗破坏能力不合格;钢管、扣件由于经多次周转使用后存在严重磨损，加上维护保养不到位，造成外观质量差，钢管和扣件锈蚀、麻坑、变形、弯曲、开裂等，致使模板支架承载能力明显降低，导致存在安全隐患。

　　还有，钢管的管端经多次气割或电焊割，端面严重不平整，用作立杆时，在对接部位出现弯曲，严重影响立杆的承载力，易失稳，导致产生模板架坍塌隐患。

　　(2)钢管弯曲

　　钢管经过多年使用后,钢管将产生变形和弯曲,而模板支撑系统设计时均按直线钢管来考虑,不考虑其弯曲变形的,实际上钢管弯曲后的承载能力大为降低。某工程发生重大事故后对钢管进行检查,其合格率仅为50%。

　　(3)扣件合格率低

　　在高大模板工程施工中，使用的扣件合格率普遍偏低。扣件有可锻铸铁、钢板冲压和锻造三种。我国大多用可锻铸铁，价格最便宜，日本和香港地区用钢板冲压的较多，欧美国家则多用锻造扣件。规范JGJ130-2001表5.1.7规定，对接扣件抗滑承载力为3.2KN，直角与回转扣件抗滑承载为为8KN。从现场检查发现，很难达到此规定。

　　据广东媒体报道，广东省质量技术监督局近期对广州、深圳、东莞、佛山、惠州等7个市的商品楼盘工程进行了专项监督抽查。抽查发现，6批次钢管脚手架、扣件合格率为零。

　　5、主观原因

　　(1)施工单位原因

　　技术人员编制的《高大模板工程专项施工方案》，一般没有按有关法律法规的要求，组织专家进行论证和审查，存在一系列重大原则性错误。高大模板支架搭设前，施工单位没有召开技术交底会对施工人员进行专项施工技术交底。模板搭设完成后，没有组织验收，常常没有取得工程项目监理机构同意就进行混凝土浇筑。

　　(2)监理单位原因

　　监理失职渎职，普遍存在同时担任多个项目的总监，总监不到位或者很少到位;监理人员不足，监管不力;不按有关法律法规的要求，要求施工单位组织专家进行论证和审查;不按规定组织相关人员验收;现场监理人员发现安全隐患没有及时制止，也没有及时向总监或者主管单位报告。

　　三、防止模板支撑系统倒塌事故发生的对策措

　　1、建议考虑支模架斜杆作用

　　大多数模板倒塌事故中,并不是钢管承载能力不足造成的,而是钢管支撑系统失稳或杆件局部失稳造成的。即是该系统的斜杆(剪刀撑)数量不足或布置不合理.但规范JGJ130-2001中对钢管支撑系统中斜杆(剪刀撑)只提出构造上要求,未列入设计计算要求,因此建议剪刀撑也要列入设计计算要求。

　　2、确保立杆稳定性

　　从大量倒塌事故的事后检查,立杆钢管所受的轴向压力极大部份均小于2.4t,一般均在1.0t左右,这说明立杆钢管稳定性验算符合规范要求,并不能阻止倒塌事故发生,这表明支模系统立杆稳定性计算数学模型并不完善,还需从结构上给予综合考虑,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。

　　3、克服模板支撑系统搭设中存在习惯性问题

　　⑴搭设高度较高时,由于钢管长度限制,立杆必需接长,必须采用对接扣件，杜绝采用回转扣件连接的,因为这种对接方式对立杆稳定极为不利。

　　(2)模板支撑承重架高度较高时(如某工程净高28m,净跨24m的门厅混凝土施工),钢管支撑系统要加强侧向约束,防止在外荷作用下,发生侧向倒塌事故。

　　4、保证材料合格

　　使用合格钢管，钢管厚度达到标准要求。有些钢管使用多年,局部壁厚减薄，应该拒绝进场，钢管弯曲，锈蚀严重的也不允许用于工程上。钢管扣件要求合格。

　　5、克服主观错误

　　无论是施工单位，还是监理单位，必须按有关法律法规的要求，由施工单位技术人员编制《高大模板工程专项施工方案》，组织专家进行论证和审查，总监以及施工单位技术负责人签字后实施。高大模板支架搭设前，施工单位务必对施工人员进行专项施工技术交底。模板搭设完成后，组织相关人员参加验收，验收合格以后才能进行混凝土浇筑。

　　四、结束语

　　高大模板支撑系统的稳定性，不但对工程建设成功与否至关紧要，而且与人民群众的生命和财产安全密切相关。每一个参与高大模板工程的工作者，务必高度重视高大模板工程，采取切实可行的措施确保高大模板支撑系统稳定，杜绝因高大模板支撑体系失稳而导致坍塌事故的发生。只有各方责任主体认真履行各自职责，高大模板工程施工才能顺利进行，人民群众的生命和财产安全才能得到保障。

　　参考文献：

　　谢建民王建宏《模板支撑倒塌事故分析与对策》