論文概要： 《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》已于 2004 年 2 月 1 日開始實(shí)施，條例規(guī)定（第四十九條）：施工單位應(yīng)當(dāng)制定本單位生產(chǎn)安全事故應(yīng)急救援預(yù)案 ..... ；本文從一起模板坍塌事故分析入手，闡述了扣件式鋼管模板支撐體系坍塌事故發(fā)生的原因，以及預(yù)防措施，同時(shí)對模板坍塌事故應(yīng)急預(yù)案的編制作了簡要的分析。

第一部分 案例技術(shù)分析

模板坍塌事故是建筑施工中極易引發(fā)群體傷亡的危險(xiǎn)源之一，尤其隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，大層高的建筑越來越多，一些高度大于 4.5 米，且采用扣件式鋼管模板支撐架的模板工程頻頻發(fā)生了坍塌事故，造成重大的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2000 年某月，上海某正在澆筑砼的鍋爐房工程屋面平臺突然發(fā)生坍塌事故，造成 11 人死亡、 2 人重傷、 1 人輕傷 , 直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 257.5 萬元。坍塌部位位于整個(gè)鍋爐房北側(cè)，平面尺寸約為 18m × 34.6m ，標(biāo)高＋ 20.00m （＋ 21.00m ）。屋面為梁板結(jié)構(gòu)， 18m 跨度主梁尺寸為 400mm × 1500mm ，主要次梁的尺寸為 250mm × 900mm ，板厚 120mm ?？蚣苤?16.50m ～＋ 20.00 （＋ 21.00m ）范圍與梁板一起澆筑。屋面排架支撐采用φ 48 × 3.5 的鋼管搭設(shè)，傳力至＋ 4.50m 的二層平臺。

排架搭設(shè)基本以主梁軸線為基準(zhǔn)，距梁軸線 0.5m 左右兩側(cè)設(shè)置兩根立桿，其余部分以間距不超過 1.8m 為原則平均分配立桿間距，立桿間距實(shí)際最大值為 1.7m 左右，水平桿的豎向間距為 1.8m 左右。立桿上下搭接大部分采用對接扣件，僅在接近屋面板模板部位，為了調(diào)整高度而采用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件作搭接。據(jù)勘查，水平桿在縱橫方向每隔一個(gè)步距均缺設(shè)一根，排架支撐中沒有設(shè)置連續(xù)的豎向和水平剪刀撐。在二層平臺中有三個(gè) 4.0m × 8.6m × 1.5m 集料坑區(qū)域，立桿直接落于坑底。排架搭設(shè)沒有設(shè)計(jì)計(jì)算文件及指導(dǎo)施工的書面技術(shù)文件。施工時(shí)，平臺東端砼采用泵車送達(dá)后人工駁運(yùn)，西端為直接布料。

從標(biāo)高＋ 20.00m （＋ 21.00m ）屋面結(jié)構(gòu)平面布置圖分析，得出排架支撐最大受載區(qū)域大體為 3.25 m 2 （ 2.5m × 1.3m ），其下部支撐立桿為 2 根φ 48 × 3.5 的鋼管。下面按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（ JGJ130 － 2002 ）對架體進(jìn)行力學(xué)分析：

㈠荷載分析

⑴結(jié)構(gòu)靜荷載

主梁 0.4 × 1.5 × 1.3 ＝ 0.78m 3

次梁 0.25 × 0.9 × 2.5 ＝ 0.563m 3

樓板 ［（ 2.5 × 1.3 ）－（ 0.4 × 1.3 ）－（ 2.1 × 0.25 ）］× 0.12 ＝ 0.27m 3

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

⑵木模板荷載

3.25 × 300 ＝ 975N

⑶施工活荷載

3.25 × 1000 ＝ 3250N

1.2 ［⑴＋⑵］＋ 1.4 ⑶＝ 54110N

傳遞至單根立桿的荷載為 27055N

㈡穩(wěn)定分析

用鋼管、扣件作排架的支撐設(shè)計(jì)必須進(jìn)行詳細(xì)的受力分析和計(jì)算，是施工安全管理中的強(qiáng)制性要求，這對于本案例支撐高度大于 4.5 米的高支撐架尤為重要。而模板支撐的實(shí)際搭設(shè)處理與理論計(jì)算假定是否相近又是極其重要的計(jì)算依據(jù)。由于采用扣件相互連接，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都存在一系列的可變因素，如偏心、位移、緊固扭矩不足等，這些因素均影響到計(jì)算中桿件長細(xì)比的確定。長細(xì)比的難以確定直接影響桿件的穩(wěn)定分析。因此，實(shí)際工程中的計(jì)算模式的假定必須嚴(yán)格按最有利于安全的角度出發(fā)。

由于軸心受壓桿件的長細(xì)比按規(guī)范要求應(yīng)限制在λ＝ 150 之內(nèi)，也就是當(dāng)考慮鋼管的計(jì)算長度 L0 ≤ 2370mm 時(shí)，才能符合規(guī)范要求。若要滿足此要求，就必須在計(jì)算桿件兩端形成良好的鉸接狀態(tài)（如安裝水平剪刀撐，形成水平剛度較強(qiáng)的狀態(tài)）。本案例支撐水平桿步距雖要求為 1800mm ，但實(shí)際水平桿“在縱橫方向每隔一個(gè)步距均缺設(shè)一根”，因此按 2 步高作為“良好的鉸接狀態(tài)”進(jìn)行驗(yàn)算，則λ＝ 3600 ／ 15.78 ＝ 228 ，此時(shí)的φ＝ 0.146 。

穩(wěn)定驗(yàn)算：σ＝ N ／（φ× A ）＝ 378.8Mpa

以上分析不難看出事故的技術(shù)原因主要是：

⒈本案例屋面設(shè)計(jì)標(biāo)高較大，離地面達(dá) 21m ，與二層平臺（標(biāo)高＋ 4.50m ）間距達(dá) 16.5m 。因此，支撐豎向高度較大，采用φ 48 × 3.5 鋼管作豎向立桿，水平間距 1.0m~1.7m 明顯過大，水平桿上下間距 1.8m ，沒有設(shè)置連續(xù)的豎向和水平剪刀撐，導(dǎo)致支撐系統(tǒng)整體性極差，即沒有形成可靠的空間受力結(jié)構(gòu)。

⒉在未計(jì)入施工中泵送砼直接對模板支撐的沖擊力時(shí)，支撐立桿受力已達(dá) 27kN 以上。假設(shè)鋼管立桿的計(jì)算長度為 3600mm ，則鋼管穩(wěn)定驗(yàn)算中的計(jì)算應(yīng)力已達(dá) 378.8Mpa ，此值已大大超過 Q235 鋼的設(shè)計(jì)強(qiáng)度值 205Mpa 和屈服強(qiáng)度值 235Mpa 。因此支撐立桿已不穩(wěn)定，發(fā)生坍塌事故已是必然。

在我國，扣件式鋼管模板支撐架是建筑施工中常用的支模方式，但因?yàn)槿鄙傧鄬?yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使現(xiàn)有的設(shè)計(jì)計(jì)算存在著不確定、不安全的因素，尤其是對于支撐高度大于 4.5m 的梁板模板支撐架，更是由于安全技術(shù)和事故預(yù)案的不完善，導(dǎo)致模板坍塌事故頻頻發(fā)生。加上施工現(xiàn)場缺乏必要的緊急救援系統(tǒng)，無法在坍塌事故發(fā)生后及時(shí)施救，以至于造成大量的人員傷亡，為預(yù)防模板坍塌事故的發(fā)生，確保扣件式鋼管模板支撐架的使用安全和施工人員安全，有必要對同類事故的預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行分析及探討。