模板坍塌事故预防及救险措施浅析

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模板坍塌事故是建筑施工中极易引发群体伤亡的危险源之一，尤其随着城市现代化的发展，大层高的建筑越来越多，一些高度大于4.5m，且采用扣件式钢管模板支撑架的模板工程频频发生了坍塌事故，造成重大的人身伤亡和财产损失。 2000年11月16日某纺织公司正在浇筑砼的锅炉房屋面平台突然发生坝塌事故，造成11人死亡、2人重伤、1人轻伤，直接经济损失达257.5万元。该屋面排架支撑采用Φ48×3.5的钢管搭设。热电厂架搭设基本以主梁轴线为基准，距梁轴线0.5m左右两侧设置两根立杆，其余部分以间距不超过1.8m为原则平均分配立杆间距，立杆间距实际最大值为1.7m左右，水平杆的竖向间距为1.8m左右。立杆大部分采用对接扣件上下搭接，仅在接近屋面板模板部位，为了调整高度而采用两个旋转扣件作搭接。据勘查，水平杆在纵横方向每隔一个步距均缺设一根，排架支撑中没有设置连续的竖向和水平剪刀撑。排架搭设没有设计计算文件及指导施工的书面技术文件。

　　据屋面结构平面分析，得出排架支撑最大受载区域大体为3.25m2（2.5×1.3m），其下部支撑立杆为2根Φ48×3.5的钢管。下面按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2001）对架体进行力学分析：

（一）荷载分析

　　（1）结构静荷载

　　主梁 0.4×1.5×1.3=0.78m3

　　次梁 0.25×0.9×2.5=0.563m3

　　楼板 [（2.5×1.3）­（0.4×1.3）­（2.1×0.25）]×0.12=0.27m3

　　（0.78+0.563+0.27）×25000=40325N ……………①

　　（2）木模板荷载

　　3.25×300=975N ……………………………………②

　　（3）施工活荷载

　　3.25×1000=3250N …………………………………③

　　1.2[①+②]+1.4③=54110N

　　传递至单根立杆的荷载为27055N

（二）稳定分析

　　有钢管、扣件作排架的支撑设计必须进行详细的受力分析和计算，是施工安全管理中的强制性要求，这对于本安全支撑高度大于4.5m的高支撑架尤为重要。而模板支撑的实际搭设处理与理论计算假定是否相近又是极其重要的计算依据。由于采用扣件相互连接，各个节点都存在一系列的可变因素，如偏心、位移、坚固扭矩不足等，这些因素均影响到计算中杆件长细比的确定。长细比的难以确定直接影响杆件的稳定分析。因此，实际工程中的计算模式的假定必须严格按最有利于安全的角度出发。

　　由于轴心受压杆件的长细比按规范要求应限制在λ=150之内，也就是当考虑钢管的计算长度l0≤2370mm时，才能符合规范要求。若要满足此要求，就必须在计算杆件两端形成良好的铰接状态（如安装水平剪刀撑，形成水平刚度较强的状态）。本案例支撑水平杆步距虽要求为1800mm，但实际水平杆“在纵横方向每隔一个步距均缺设一根”，因此按2步高作为“良好的铰接状态”进行验算，则λ=（2×1800）/15.78=228，查表， =0.146。

　　稳定验算：N/（ ·A）=378.8N/mm2>f=205N/mm2。

　　以上分析不难看出事故的技术原因主要是：

　　1．本案例屋面设计标高较大，离地面达21m，与二层平台（标高+4.50m）间距达16.5m。因此，支撑竖向高度较大，采用ø48×3.5钢管作竖向立杆，水平间距1.0~1.7m明显过大，水平杆上下间距1.8m，没有设置连续的竖向和水平剪刀撑，导致支撑系统整体性极差，即没有形成可靠的空间受力结构。 　2．在未计入施工中泵送砼直接对模板支撑的冲击力时，支撑立杆受力已达27kN以上。假设钢管立杆的计算长度为3600mm，则钢管稳定验算中的计算值已达378.8N/mm2，此值已大大超过~235钢的设计强度值205N/mm2和屈服强度值235Nmm2。因此支撑立杆已不稳定，发生坍塌事故已是必然。