2000年10月25日上午9：30分左右，南京市電視臺(tái)新演播大廳在屋蓋混凝土澆筑中發(fā)生了模板支撐整體倒塌重大事故，造成6人死亡，11人重傷，24人輕傷，這是一起典型的用扣件鋼管架搭設(shè)排架支模的倒塌事故。這起事故給我們很多警示與啟示，江蘇省乃至全國仍有相當(dāng)多的工程采用扣件鋼管架作為模板支撐架，這就需要項(xiàng)目經(jīng)理和技術(shù)人員以及搭設(shè)架子的作業(yè)人員排除一些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，對(duì)扣件鋼管架支模的安全性引起足夠的重視。

1 搭設(shè)材料及存在的不安全因素

1．1 鋼管

模板支架用普碳鋼鋼管采用帶鋼卷制，拼縫處用高頻電焊焊接，亦稱電焊鋼管，它比無縫鋼管成本低，Q235鋼管的延伸率18%，比低硬鋼管的延伸率（10%）高8%。最新發(fā)展和正準(zhǔn)備推廣的鋼管為低合金鋼管，規(guī)格為?48mm×2.5mm。低合金鋼管管壁較薄，當(dāng)模板支架的尺寸由撓度控制或穩(wěn)定性控制時(shí)，需要注意應(yīng)比常規(guī)普碳鋼鋼管的尺寸小10%。

鋼管的管徑優(yōu)選為48mm；最大長度限制為6.5m，每根重量控制在25kg以內(nèi)，以確保搭設(shè)和拆卸的安全。鋼管的檢測按國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700-89中Q235A鋼的規(guī)定。在模板支架倒塌事故發(fā)生后，地方技術(shù)監(jiān)督局通常對(duì)現(xiàn)場所用的鋼管會(huì)作抽樣檢測。

模板支架鋼管存在的不安全因素為：①普碳鋼管易銹蝕，嚴(yán)重的出現(xiàn)麻坑，影響其承載力；②租賃的鋼管來路不同，鋼管管壁厚度嚴(yán)重不均，從2.6~4.0mm不等，一般為3.0mm，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮這一因素，用鋼管規(guī)格?48mm×3.0mm進(jìn)行計(jì)算復(fù)核是可靠的；③鋼管的管端經(jīng)多次氣割或電焊割，端面嚴(yán)重不平整，用作立桿時(shí)，在對(duì)接扣件部位出現(xiàn)初彎曲，嚴(yán)重影響立柱的承載力，易失穩(wěn)。

1．2 扣件

扣件有鋼板沖壓的和可鍛鑄鐵的。用于搭設(shè)模板支撐架的扣件為可鍛鑄鐵扣件，材料為機(jī)械性能不低于KTH33008的可鍛鑄鐵，其機(jī)械性能：抗拉強(qiáng)度330N/mm＜sup＞2＜/sup＞，延伸率8%，硬度HB120~163?？慑戣T鐵是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而成，比灰口鑄鐵具有較高的韌性，多用于制造成承受沖擊荷載的鑄件。

扣件檢測的基本要求如下：①新扣件必須有產(chǎn)品質(zhì)量合格證、生產(chǎn)許可證、專業(yè)檢測單位的測試報(bào)告；②扣件螺栓擰緊力矩達(dá)70N·m時(shí)，可鍛鑄件扣件不得破壞。

扣件使用中存在的不安全因素為：①扣件來源雜亂，質(zhì)量不均，特別是有價(jià)格很低的劣質(zhì)扣件進(jìn)入施工現(xiàn)場（價(jià)格為2.5元/個(gè)）；②舊扣件的螺栓有滑絲，但仍勉強(qiáng)使用。

2 扣件鋼管搭設(shè)模板支撐架的基本受力特性

2．1 排架支撐立桿兩種不同受力狀態(tài)的承載力

2．1．1 鋼管排架立桿頂端設(shè)可調(diào)托座傳力支模 在鋼管頂端插入可調(diào)托座，這種支模方法在高架橋或其他連續(xù)梁橋施工中應(yīng)用較多，屬典型的軸心受壓，因此，減小步高h(yuǎn)能顯著提高其承載能力。經(jīng)計(jì)算，在相同條件下，因管壁減薄至3.0mm，其承載力降低12%左右。

2．1．2 鋼管排架頂部水平鋼管傳力支模 這種支模方式為一般施工單位典型的支模方式。梁或板等水平混凝土構(gòu)件的自重和施工荷載通過底模下的木枋將荷載傳至支架的水平鋼管，水平鋼管又通過與立桿扣接的直角扣件將荷載傳至立桿。立桿所受的力為偏心力，偏心距為53mm。模板支架系統(tǒng)的承載力由2個(gè)因素決定：①立桿在偏心荷載下的穩(wěn)定承載力，經(jīng)計(jì)算，支架步高1.8m時(shí)，穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)值為13.3kN；②支架頂部水平鋼管與立桿扣接的直角扣件的抗滑力。當(dāng)直角扣件的擰緊力矩達(dá)40~65N·m時(shí)，試驗(yàn)表明：單扣件在12kN的荷載下會(huì)滑動(dòng)，其抗滑承載力可取8.5kN；雙扣件在20kN荷載下會(huì)滑動(dòng)，其抗滑承載力可取12kN。對(duì)比可知，扣件的抗滑承載力小于偏心受壓狀態(tài)下的穩(wěn)定承載力，尤其是當(dāng)扣件擰緊力矩沒有確切保證時(shí)更是如此。1986年中國建筑機(jī)械化研究所曾對(duì)北京、上海、廣州和深圳4個(gè)城市的14個(gè)高層扣件鋼管腳手架的1230個(gè)扣件螺栓扭力矩作了抽查，抽查表明擰緊力矩在40~70N·m間的僅達(dá)43.7%，扣件式鋼管排架支模的扣件擰緊狀況不會(huì)好于外腳手架。因此，用扣件式鋼管排架支模架時(shí)，該支模方式的承載力主要由支架頂部水平鋼管與立桿的扣件抗滑力決定，此點(diǎn)有別于扣件式鋼管腳手架用作外腳手架的情況。

2．2 支架立桿用對(duì)接扣件作鋼管接長的承載力

在斜梁支?；蛑８叨扰c鋼管長度不相符時(shí)，木工通常用2只旋轉(zhuǎn)扣件作鋼管搭接接長。根據(jù)青島建工學(xué)院的試驗(yàn)，用2只旋轉(zhuǎn)扣件作鋼管搭接接長后的最大承載力為26.3kN。在相同試驗(yàn)條件下，用對(duì)接扣件作對(duì)接接長的最大承載力為82.7kN，為搭接接長的3.14倍。該試驗(yàn)結(jié)果對(duì)鋼管排架支模有啟示，在可能的條件下，特別是重荷載支模時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用立桿鋼管對(duì)接接長的方式。若頂部立桿用單直角扣件扣接在下一部水平鋼管上作高度調(diào)整時(shí)，此時(shí)該頂部立桿的承載力決定于單扣件的抗滑力，以小于8kN考慮為宜。若頂部立桿用雙旋轉(zhuǎn)扣件搭接接長時(shí)，每根立桿的允許荷載以小于8kN為宜，兩旋轉(zhuǎn)扣件的間距應(yīng)在800mm以上。

2．3 高空支模采用雙立柱的承載力

當(dāng)外腳手架搭設(shè)高度超過50m時(shí)，上海、南京等地80年代曾用雙立柱搭設(shè)，以增加立柱的穩(wěn)定性。對(duì)雙立柱的腳手架，中國建筑機(jī)械化研究所做過試驗(yàn)，其承載力比單立柱高16.5%，其破壞形態(tài)表現(xiàn)為上部的單立柱失穩(wěn)。雙立柱中，荷載作用在其中的1根主立柱上，通過試驗(yàn)表明，雙立柱的主立柱的荷載分配規(guī)律為由上而下遞減，副立柱為由上而下遞增。向下傳至第3步時(shí)，主立柱承受的荷載降為60%，經(jīng)7步傳遞后，主副立柱各承受50%。

外腳手架的雙立柱搭法也可移植于高空支模，在滿足頂部扣件抗滑的條件下，為增加高度達(dá)30m左右的支架的穩(wěn)定性，在支架下部可搭設(shè)成雙立柱形式。南京太陽宮工程的大混凝土拱肋施工，其支模高度達(dá)40m的支架采用4根鋼管組成的加強(qiáng)組合立柱形式。南京國際展覽中心工程1000mm×2650mm的大梁；支模高度達(dá)8m，工程項(xiàng)目部技術(shù)員也曾提出過梁底支架雙立柱的支模主案。

2．4 掃地桿和梁下橫向水平桿的設(shè)置對(duì)立柱承載力的影響

由于沒有這方面的專門試驗(yàn)，但在施工現(xiàn)場這又是排架支模搭設(shè)的通病。參照腳手架的試驗(yàn)，其結(jié)果為：①設(shè)置縱、橫向掃地桿的可使腳手架的承載力提高5.24%；②在立柱與縱向水平桿的相交處間隔設(shè)置橫向水平桿和不設(shè)掃地桿，使立柱的極限承載能力降低11.1%。由此可見，大梁下的支架的每步橫向水平鋼管和底部的掃地桿都是必須設(shè)置的。

2．5 剪刀撐的設(shè)置對(duì)排架支撐穩(wěn)定性的影響

鋼管排架支撐設(shè)置必要的剪刀撐有利于支架的整體穩(wěn)定性，特別是超大構(gòu)件的重荷載支模，合理設(shè)置剪刀撐能防止在樓面混凝土泵輸送管的抖動(dòng)支架的整體失穩(wěn)。國內(nèi)對(duì)腳手架設(shè)置合理剪刀撐的試驗(yàn)對(duì)比表明，支撐體系能夠提高立柱的極限承載能力約17%。對(duì)模板支架，剪刀撐的設(shè)置有別于外腳手架（外腳手架設(shè)置的方法一般為45°每6跨設(shè)置）。合理的剪刀撐設(shè)置能改變產(chǎn)桿的失穩(wěn)形態(tài)，特別是斜桿應(yīng)與每立桿和橫桿的節(jié)點(diǎn)用旋轉(zhuǎn)扣件扣接。

2．6 變形對(duì)模板支架穩(wěn)定性的影響

變形對(duì)模板支架的穩(wěn)定性影響主要有：①地基的不均勻沉降能量顯著影響支架立柱的受力均勻性，易產(chǎn)生立柱的局部失穩(wěn)事故；②模板下部支撐梁的變形易引發(fā)支架的嚴(yán)重不均勻受力，導(dǎo)致支架突發(fā)性的整體倒塌事故。

3 典型模板支架倒塌事故介紹與分析

3．1 深圳高架橋施工模板支架倒塌事故

2000年11月27日晚9時(shí)45分左右，深圳鹽壩高速公路工程起點(diǎn)高架橋在混凝土澆筑過程中，發(fā)生了半幅橋面模板支架長約30~50m的塌陷事故，重傷10余人。經(jīng)調(diào)查，事故原因?yàn)椋孩倭⒅怪备叨日`差偏大，部分扣件未擰緊，水平桿連接未用搭接方式；②坍塌的第7跨支架設(shè)計(jì)中未設(shè)橫向剪刀撐，縱向雖設(shè)但數(shù)量不夠；③支架設(shè)計(jì)中對(duì)不利荷載因素及分布認(rèn)識(shí)不足，未采取相應(yīng)對(duì)策和措施；④施工部門、監(jiān)理部門上管理不力，安全意識(shí)淡薄。

3．2 中國銀行蘇州分行干將路綜合業(yè)務(wù)樓工程模板支架整體倒塌事故

1997年1月15日中國銀行蘇州分行干將路綜合業(yè)務(wù)樓工程在共享空間頂層屋蓋井字混凝土大梁澆筑過程中發(fā)生了模板支撐系統(tǒng)整體倒塌事故，造成6人死亡，7人重傷，7人輕傷的三級(jí)死亡事故，直接損失達(dá)100萬元。

3．3 南京電視臺(tái)演播中心工程大演播廳屋蓋模板支架整體倒塌事故

3．3．1 工程概況 南京電視臺(tái)演播中心的大演播廳屋蓋平面尺寸為24m×26.8m雙向預(yù)應(yīng)力梁井式樓蓋。Y向預(yù)應(yīng)力大梁有2根，截面尺寸為500mm×（1600~1850）mm；X向大梁有5根，截面尺寸為400mm×1600mm。屋蓋板厚130mm。屋蓋頂面標(biāo)高29.30~29。575m，大梁梁底的支模高度約為36m（地下室2層，高度為8.7m）。

3．3．2 事故發(fā)生情況概述 大演播廳的屋蓋進(jìn)行泵送混凝土澆筑，澆筑沿向（即南北方向）分層推進(jìn)。當(dāng)澆筑至樓蓋混凝土量約一半，剛過11軸線的第1根Y向預(yù)應(yīng)力大梁時(shí)，中部支架突然下沉，隨即支架整體倒塌，時(shí)間延續(xù)僅4s，樓面上作業(yè)工人及模板下加固支架的工人短時(shí)間無法逃生。

3．3．3 事故發(fā)生的技術(shù)原因分析 南京電視臺(tái)演播中心工程的大演播廳屋蓋模板支架整體倒塌事故幾乎是蘇州中國銀行共享空間屋蓋模板支架事故的重演，在對(duì)事故現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查后，從技術(shù)上講，其事故的發(fā)生有其必然性。

（1） 對(duì)超高支模的重要性和嚴(yán)重性認(rèn)識(shí)不足是事故產(chǎn)生的深層次原因。大演播廳的屋蓋其支模高度達(dá)36m，雙向井式樓蓋的跨度達(dá)25m左右，其大梁高度為1800mm左右，但該工程的項(xiàng)目部人員及監(jiān)理人員對(duì)這些重要的支模技術(shù)參數(shù)沒有引起足夠的重視。

（2） 對(duì)扣件式鋼管排架支撐的承載力影響因素認(rèn)識(shí)不足是事故產(chǎn)生的主要技術(shù)原因。該工程樓蓋施工的模板支架方案為：一般板下立桿間距為800mm×800mm，步高為1800mm；大梁下立桿間距增設(shè)為400mm，步高為900mm。但實(shí)際搭設(shè)時(shí)有變動(dòng)，立桿的雙向基本尺寸改為1000mm×1000mm，步高統(tǒng)一為1800mm，在地下室局部地坑處步高達(dá)2.6m。大梁下增設(shè)了間距為500mm的立桿，但凡增設(shè)地立桿均缺水平桿連系（這種作法為最典型的搭設(shè)錯(cuò)誤），支架的承載力沒有得到根本性提高。

（3） 搭設(shè)的支架構(gòu)造不合理是事故產(chǎn)生的又一主要原因。查看事故現(xiàn)場殘存的支架，支架底部無掃地桿，相鄰的連續(xù)5根立桿的鋼管接頭對(duì)接在同一高度，未見設(shè)置剪刀撐，大梁底模下也未設(shè)置必要的均勻分配荷載的橫向水平木枋等。

4 超常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)施工鋼管排架支模的一些成功經(jīng)驗(yàn)

4．1 超常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)的幾種常見形式

（1）重荷載大跨度大載面混凝土框架梁；（2）共享空間、多功能廳、超高門廳等頂部樓蓋的雙向或單向大跨度混凝土梁板；（3）混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)（轉(zhuǎn)換在梁、轉(zhuǎn)換厚板、轉(zhuǎn)換桁架等）；（4）城市高架橋的混凝土墩臺(tái)、箱梁；（5）跨越兩樓或馬路的廊道；（6）大懸挑大截面的混凝土梁板等。

4．2 混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)采用鋼管排架支模成功實(shí)例（見表1）

見表

表1 典型混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施扣件鋼管支模

4．3 扣件鋼管