现行规范高大模架构造设计参数的探讨与选用

Vol．44No．7Jul．2013

建筑技术ArchitectureTechnology

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现行规范高大模架构造设计参数的探讨与选用

于大海，张汉平，简兆龙，孙京津

（北京六建集团有限责任公司，100143，北京）

摘要：现行规范对高大模架的设计与构造要求存在较多不一致，研究与分析相关规范中的控制参数有必

要性，通过对比得出：应将立杆间距及水平杆步距布置合理使之能尽量充分承载；高大模架的剪刀撑间距按《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）选取，并应符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）中加强型剪刀撑的间距规定；连墙件、抱柱及顶墙等措施应尽量加强。

关键词：规范；高大模架；稳固性；设计参数中图分类号：TU731.2

文献标识码：A

文章编号：1000－4726（2013）07－0595－05

DISCUSSIONANDSELECTIONOFDESIGNPARAMETERSFORHIGHANDLARGE

FORMWORKSUPPORTSTRUCTUREINCURRENTSPECIFICATIONS

YUDa－hai,

ZHANGHan－Ping,JIANZhao－Long,SUNJing－jin

（BeijingLiujianConstructionGroupCo．，Ltd．，100143，Beijing，China）

Abstract:Manydifferentrequirementsfordesignandstructureofhighandlargeformworksupportare

specifiedincurrentspecifications．Itisnecessarytoresearchandanalyzethecontrolparametersspecifiedinrelatedspecificationsanditisfoundthatspacingamonguprighttubesandliftheightamonghorizontaltubesshallbedesignedreasonablytorealizeabearingcapacityashighaspossible；bridgingspacingofhighandlargeformworksupportshallbedeterminedaccordingtoCodeforConstructionofConcreteStructures（GB50666—2011）andshallcomplywiththespacingamongstrengthenedbridgingsspecifiedinTechnicalCodeforSafetyofSteelTubularScaffoldwithCouplersinConstruction（JGJ130—2011）；wall－connectingmembers，girdlingcolumnandcrownwallshallbestrengthenedasmuchaspossible．

Keywords:specification；highandlargeformworksupport；stability；designparameter

模架属跨度超限、高度超限或荷载超限者均为高大模架，由于该类模架存在较大安全风险，且此类模架事故时有发生，故需编制安全专项施工方案，经专家论证通过后，实施专项控制与管理。

高大模架的界定及实施要求依照“建质[2009]87号”文执行，“建质［2009］254号”文对高大模架方案的编制内容及安全管理等作出了相应补充和强调。现行《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—

1．1《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）（1）对于自由端长度，钢管架不大于500mm、碗扣

架不大于650mm。

（2）对于立杆长细比不大于180。

（3）对于立杆间距，纵、横距，高大模架不应大于

1.2m。

（4）对于立杆接长，相邻立杆的接头不应设在同步内；立杆顶层步距内可采用搭接。

（5）对于立杆步距高大模架不应大于1.8m。（6）对于水平杆接长搭接连接，未提及对接连接。（7）对于剪刀撑，支架周边应连续设置竖向剪刀撑；支架长度或宽度大于6m时，应设置中部纵向或横向的竖向剪刀撑，剪刀撑的间距和单幅宽度均不宜大于8m；支架高度大于3倍步距时，支架顶部宜设置一道水平剪刀撑，剪刀撑应延伸至周边。高大模架（增加要求）：竖向剪刀撑的间距不宜大于5.0m；水平剪刀撑不宜大于6.0m。

（8）对于加强措施，应根据周边结构的情况采用有效的连接措施加强支架整体稳固性。

（9）对于扫地杆，纵向扫地杆距立杆底不宜大于

2011）、《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162—2008）及《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》

（JGJ166—2008）等规范标准，也对高大模架制定了相应的构造措施和技术要求，但由于规范制定与发布时间不同，使现行规范存在诸多不一致，但认真梳理会得到一个较清晰的思路。现结合施工实践和对规范理解，对高大模架设计构造进行分析、研讨如下。

1现行规范对模架设计及构造的部分要求

现行规范的部分构造要求对比如下所述。

收稿日期：2013－03－15

作者简介：于大海（1969－），北京市人，高级工程师，总工程师，e－mail：

yyy＿dh＠sohu．com．

200mm。

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建筑技术第44卷第7期

（10）对于底座或垫木，立杆底部宜设置底座或垫板。

（7）对于扫地杆立杆距地面200mm高处，应设纵横向扫地杆。

（8）对于底座、垫木，应设底座及垫板，垫板厚度不小于50mm。

1．2《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）

（1）对于自由端长度，应不大于500mm。（2）对于立杆长细比，应不大于210。

（3）对于立杆计算长度，顶部l0＝μ1（h+2a），非顶部

1．4《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166—2008）

（1）对于自由端长度，应不大于700mm。（2）对于立杆长细比，应不大于230。（3）对于立杆计算长度，l0=（h+2a）。（4）对于立杆间距，立杆间距不大于1.5m。（5）对于立杆接长，立杆应采用不同的长度交错

l0＝μ2h。立杆间距纵、横距不大于1.2m。

（4）对于立杆接长，相邻立杆的接头不应设在同步内；满堂支撑架立柱接长不允许搭接。

（5）对于立杆步距满堂支撑架参数表中水平杆步距均不大于1.8m。

（6）对于水平杆接长纵向水平杆接长应采用对接扣件连接或搭接。

（7）对于剪刀撑，架体外侧及内部应连续设置竖向剪刀撑。普通型按纵横向5~8m设连续竖向剪刀撑；加强型按纵横向3~5m设竖向连续剪刀撑。高大模架的水平剪刀撑距架体底平面及间距不宜大于8m。加强型时于架体扫地杆、竖向剪刀撑顶部设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑间距不宜大于6m，宽度应为3~5m。

（8）对于加强措施，当架体高宽比大于2时，满堂支撑架应在支架四周和中间与结构柱进行刚性连接，连墙件水平间距6~9m，竖向间距2~3m；无结构柱时应采用预埋钢管或增加架体宽度。

（9）对于扫地杆，纵向扫地杆距立杆底应不大于

布置。

（6）对于立杆步距，立杆步距不应大于1.8m。（7）对于剪刀撑，支架四周从底到顶连续设竖向剪刀撑；中间纵横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，间距不大于4.5m；当高度大于4.8m时，顶部、底部须设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑间距4.8m。

（8）对于加强措施，模板支撑架周围有主体结构时应设置连墙件；当架体高宽比大于2时，应采取其他构造措施。

（9）对于扫地杆碗扣架距地不大于350mm。（10）对于底座、垫木，立杆应配置可调底座或固定底座。

2模架设计满足规范要求的理解

不同规范对模架设计与构造要求存在诸多差异，

200mm。

（10）对于底座、垫木，宜设置底座或垫板。

其中新近发布的《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）要求更趋严格，且同一架体采用不同规范进行验算时结果差异较大。影响计算结果的主要因素为：《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）将立杆计算长度增加了k和μ两个系数，使立杆设计承载力大幅度降低；《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）调整了模架设计的重要性系数等。笔者认为：

（1）钢管模架设计计算时，可按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）执行，其中荷载组合与荷载设计值应符合《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162—2008）规定；

（2）钢管模架设计计算可执行《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011），若将荷载组合与荷载设计值执行《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）规定，属于更严格设计；

（3）

《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162—

1．3《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162—2008）（1）对于自由端长度，螺杆伸出钢管顶部不得大

于200mm；可调支托底部的立柱顶端应沿纵横向设置一道水平拉杆。

（2）对于立杆长细比，应不大于150。

（3）对于立杆接长，相邻立杆的接头不应设在同步内；立杆接长严禁搭接。

（4）对于水平杆接长应采用对接连接。

（5）对于剪刀撑，满堂、共享空间模架外侧周圈设置竖向连续剪刀撑；中间纵横向应每隔10m左右设竖向连续剪刀撑，其宽度宜为4~6m；并在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设水平剪刀撑；当层高为8~20m时，还应增设之字形斜撑；当层高大于20m时，将之字形斜撑改为连续剪刀撑等要求。

（6）对于加强措施，当支架立柱高大于5m时，应在周圈外侧和中间有结构的部位，水平间距6～9m，竖向间距2～3m设置与结构固结点。

2013年7月于大海，等：现行规范高大模架构造设计参数的探讨与选用··597

2008）中的立杆计算长度公式为（h+2a），此立杆长度计

算公式已不适用于高大模架设计计算；

（4）碗扣架具有构造特定性，暂且仍按《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166—2008）设计计算，并应符合《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）相应要求。

在《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）中也有放宽的规定，如立杆在顶层步距内允许搭接，并规定了搭接的相关要求，此前是严禁立杆进行搭接。因此，在现阶段对从严执行规范还得根据具体情况进行区分。

定受压杆件长细比不大于180；而《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）规定受压杆件长细比不大于210，并确定了顶部立杆计算长度l0=μ1（h+2a），非顶部立杆计算长度l0=μ2h，该规范附录C中提供了相应满堂式支撑架单杆计算长度系数μ1，μ2，现对附录表C-2、C-3中的部分架体构造进行长细比验算统计（表1，2）。

表1

部分满堂支撑架（普通剪刀撑）顶部

立杆长细比验算值

立杆间距

步距

1.2m×1.2m最少跨数4

1.0m×1.0m最少跨数4

0.9m×0.9m最少跨数4

公式

3

3.1

高大模架构造设计参数

高大模架的自由端长度控制

立杆上部自由端长度控制，主要考虑到立杆上部

／m高宽比不大于2高宽比不大于2高宽比不大于2验算长细比

α＝0.51.81.51.20.9

204194

197188α＝0.2

α＝0.5205195187183

α＝0.2198188181176

α＝0.5199191180176

α＝0.2192184173167

μ1（h+2a）/iμ1（h+2a）/iμ1（h+2a）/iμ1（h+2a）/i

自由端过大而影响架体的整体稳固性，决定自由端长度主要牵涉立杆组配长度和水平杆步距设置，一般采用可调支托起轴心传力作用，并可灵活调整立杆组配长度。

《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）和《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）要求的立杆上部自由端长度均不大于

表2部分满堂支撑架（加强剪刀撑）顶部

立杆长细比验算值

立杆间距

500mm,设计时应按此执行。《建筑施工碗扣式钢管脚

手架安全技术规范》（JGJ166—2008）规定自由端长度不大于700mm是针对碗扣架制定的，但《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）中对碗扣架的自由端长度提出了更为严格的要求，因此碗扣架的自由端长度应按不大于650mm执行。

另外，《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162—

步距

1.2m×1.2m最少跨数4

1.0m×1.0m最少跨数4

0.9m×0.9m最少跨数4

公式

／m高宽比不大于2高宽比不大于2高宽比不大于2验算长细比

α＝0.51.81.51.20.9

193185175

α＝0.2187178170

α＝0.5186177171164

α＝0.2180170165159

α＝0.5181171167162

α＝0.2176166161156

μ1（h+2a）/iμ1（h+2a）/iμ1（h+2a）/iμ1（h+2a）/i

2008）规定的螺杆伸出钢管顶部长度不得大于200mm，并要求在可调支托底部的立柱顶端应沿纵横向设

置1道水平拉杆。由于上述规定极为严格，使立杆组配长度设计受到了很大限制，故建议按《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）规定值及螺杆伸出钢管的长度值执行。

从表1，2中可知，其满堂支撑架顶部立杆长细比验算值均满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）受压杆长细比不大于210的要求；但《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）规定受压杆件长细比不大于180，上述两表中无论架体采用普通型剪刀撑还是加强型剪刀撑，当水平杆步距为1.8m时，均无法满足长细比不大于180的要求；当采用普通型剪刀撑时，其水平杆步距为1.5m时也无法满足长细比验算要求，当水平杆步距采用1.2m时，且立杆间距不大于0.9m时方可满足长细比验算要求。若采用加强型剪刀撑时，水平杆步距为1.5，1.2m及以下时可满足长细比验算要求。

综上所述，长细比控制值计算统计分析可得出，《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）规定

3.2关于立杆长细比控制及分析

通过对比，《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术

规范》（JGJ166—2008）规定受压杆件长细比不大于

230，此值按双排架的两连墙件间垂直间距不大于4.2m考虑，计算长度乘以折减系数0.85，立杆计算长度l0=4.2×0.85=3.57（m），长细比λ＝357÷1.59＝225，故确定长

细比230作为控制值，显然此值对满堂式碗扣支撑架的长细比控制较宽松。

《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）规

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建筑技术第44卷第7期

受压杆件长细比不大于180的要求过于严格，使表1，2中部分常用架体构造不能满足长细比验算要求，因此在施工实践中，也可按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）规定压杆长细比不大于

扣件式钢管支撑架；（2）梁板均采用碗扣件式钢管支撑架。另外，传统和新型的门式架作为高大模架时，应进行专门设计。

当梁底与板底立杆均采用扣件式钢管支撑时，其梁底与板底立杆间距匹配设计较灵活，且能使梁底、板底水平杆设置整齐划一，但相对于碗扣架搭设劳动强度大，且立杆选配长度需提前在方案中明确；当梁底、板底支撑全部采用碗扣架时，因立杆纵横向布置间距模数为300mm，使梁底立杆间距设计、梁底立杆与板底立杆连接设计较困难。

210的要求执行。3.3

立杆设计承载能力分析

《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）规定高大模板支撑架的单根立杆轴力标准值不宜大于10

kN，当验算高模架立杆稳定时，按该规范计算荷载组

合效应设计值，再利用《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）进行单根立杆承载力计算，现假定采用覫48×3.0钢管搭设高大模架，当长细比验算值均取180限值时，对不同高度架体的单根立杆的设计承载力计算统计如表3所示。

表3

不同高度架体在长细比验算值为180时的单根立杆

承载力设计值

架体高度H立杆长度计算附加系数k长细比验算λ验立杆稳定计算的长细比值λ稳定系数ψ单根立杆设计承载力/kN

3.4.2架体总体的设计思路

高大模架设计符合相关规范要求者均安全，即安

全系数储备足够，但还应考虑符合绿色施工节材要求。架体的立杆及水平杆占架体管材用量的80%以上，且杆件过密的架体将给施工带来很大困难，因此，不能无限加密立杆、水平杆的间距来提高架体的安全性，架体应设计为：“满足规范要求、杆件间距设计经济合理、强

H≤881.1851802130.16013.9

1.2171802190.15213.21

1.2911802320.13611.82

备注规范规定假定值

化稳固措施、便于施工”。

3.4.3立杆间距设计

板底立杆间距在得到安全性验证的前提下，应以

最大间距进行确定；梁底立杆的纵向间距应与板底立

kλ验依λ查表得·N/ψA

杆的间距满足相同或成倍数的要求，当两者不合模数时，可加密梁底立杆的纵向间距，以避免因板底立杆加密而造成立杆大量增加。

另外，梁底立杆的纵向布置间距取决于梁荷载大小及梁底次楞承载能力，同时应适当考虑梁底主楞的承载能力，当梁底立杆的纵向间距确定后，梁底立杆的横向布置数量和间距应进行重点设计。

梁底立杆的横向间距和布置数量主要取决于计算单元内梁荷载大小和主楞的承载能力，同时要求布置合理。在《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—

从表3中可知，当满堂支撑架搭设高度不大于10m且长细比验算满足要求时，其立杆设计承载力已大于单根立杆的轴力标准值不宜大于10kN的要求；因此，对于满堂支撑架搭设高度不大于10m的架体，若在长细比验算满足要求的前提下，再加密水平杆步距，由于受到单根立杆的轴力标准值不宜大于10kN的限制，其立杆设计承载力也无太多的提升空间（注：搭设高度大于10m时也存在此问题）。说明《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）规定的单根立杆轴力标准值限值使架体立杆设计承载能力的充分发挥受到限制，但该限值并非强制要求，因此，在高大模架设计时，当模架支撑体系验算确实安全稳定时，其单根立杆轴力标准值也可适当突破10kN限值。

2011）中规定：“高大模板支架单根立杆的轴力标准值

不宜大于10kN”；该要求限制了单根立杆承载能力的发挥，模架设计在此安全性控制的前提下，应尽量发挥每根梁底立杆的能力，以实现模架设计的经济合理性，在梁底多根立杆横向间距设计时，可使梁底边立杆设计于梁截面宽度范围内，其缩进梁边的尺寸宜控制在

0~120mm范围内，且梁底立杆的横向间距宜呈“中间

小、边缘大”的排列，既可发挥边支撑的作用，又能利于梁托的验算。

3.43.4.1

高大模架立杆及水平杆高大模架支撑体系与分析

满堂式脚手架的立杆属小偏心受力形式，因而高

3.4.4水平杆步距设计

梁底与板底支架的水平杆步距应一致，作为高大

大模架一般宜采用立杆轴心受力的满堂式支撑架。目前，高大模架最常采用的支撑体系为：（1）梁板均采用

模架，其水平杆上下步距宜取1.2m或1.5m，当梁底、板底均采用扣件式钢管架搭设时，水平杆步距优先选用

2013年7月于大海，等：现行规范高大模架构造设计参数的探讨与选用··599

1.5m；无论何种体系的架体，当水平杆步距小于1.2m时，将加大架体的搭设困难；对架体立杆的

设计承载力帮助不大；当模架支设高度与水平杆步距不合模数时，应将不合模数的较小步距设在最上一个步架内。

3.7关于梁板起拱值及沉降观测预警值的确定上述规范规定的起拱值一致为0．1％～0．3％，起拱

值越大施工时工作量越多，起拱主要解决结构施工过程中的模架下沉及拆模时结构自重下沉，从而保证水平构件不出现下挠现象。通过施工监测与实践了解到，当模架搭设符合规范要求时，在混凝土浇筑过程中的沉降量小，而当结构跨度较大时，拆模时的结构自重下沉量比混凝土浇筑过程中的沉降量略大，但总下沉量一般不超过规范规定起拱值的下限值。

对于梁截面较大，但跨度不超过8.0m时，其起拱值宜按规范规定的下限值考虑；对大跨、超高结构，尤其是大跨结构，拆模时的结构自重下沉量较难预测，故起拱值应适当上调，按规范规定幅度取中或偏上进行控制。

沉降监测预警值设定应根据起拱值和实际情况进行综合考虑，但预警值以不超过跨度的0.5%为宜。

3.5高大模架剪刀撑及连墙件设计

现行规范对剪刀撑设置要求存在较大差异，比较

而言，《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）规定的剪刀撑设置较严格具体，并明确了普通型剪刀撑和加强型剪刀撑的设置区别，《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）规定的的剪刀撑设置简洁明了，该规范中对高大模架剪刀撑设置规定与《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）中加强型剪刀撑最低限值规定基本相符，因此，在高大模架的剪刀撑设计时，即可按《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）规定要求设置，在验算时可按加强型剪刀撑查取计算参数，以达到既安全又经济的目的。当采用碗扣架搭设高大模架时，其剪刀撑设置建议按《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）执行，以确保架体的稳固性。

相关规范对高大模架的稳固措施要求存在较大不同，而连墙、抱柱及顶墙等稳固措施对架体稳固性起关键作用，能达到事半功倍的效果，设计时应根据工程结构的具体情况，可设计得比规范要求更保守。如将部分抱柱连接设计成与每道水平杆抱接，使其对架体的稳定和防止失稳起到更直接作用。

4结语

模架设计遵循相关规范是原则，而最近发布的规

范更趋严格与保守，因而，研究与分析相关规范中的控制参数具有必要性，从而找出既能满足规范要求、又能符合经济性的设计思路。

（1）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）对立杆计算长度计算增加了两个系数(立杆计算长度附加系数k和立杆计算长度系数μ），将立杆计算长度值加大使立杆设计承载力降低，因此应将立杆间距布置合理而使其充分承载。

（2）因加密水平杆步距对立杆承载力帮助不大，因而将此项尽可能加大，既方便施工，又可节约用材。

（3）高大模架的剪刀撑间距按《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）选取，其符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）中加强型剪刀撑的间距规定，且是加强剪刀撑间距的最大值，尽可能少用料，而加强剪刀撑有利于计算。

（4）连墙件、抱柱及顶墙等措施应尽量加强，可起到事半功倍作用。

参考文献

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GB50666—2011，混凝土结构工程施工规范[S]．

[2]JGJ130—2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S]．[3]JGJ162—2008，建筑施工模板安全技术规范[S]．

[4]JGJ166—2008，建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S]．[5][6]

混凝土结构工程施工规范培训教材[M]，中国建筑科学院国家标准《混凝土结构工程施工规范》管理组），2012，7．

陈汉昌.高架模板支撑方案优化设计及施工[J].建筑技术,2011，42

3.6模架的抗倾覆能力

模架抗倾覆问题仅在《混凝土结构工程施工规范》

（GB50666—2011）中提出须设计验算，但该规范中并未明确抗倾覆验算的方法，在混凝土结构工程施工规范培训教材中介绍了按两种工况进行抗倾覆验算：第一种工况为混凝土浇筑前、支架搭设完成后，考虑由于侧模的迎风面积较大（受风面积为支架上部模板的迎风面积），风荷载在模架顶部会产生较大水平力，当模架自重产生的抗倾覆力矩不足时，在未浇筑混凝土的情况下易发生高模架整体倾覆；第二种工况为混凝土浇筑时，某一浇筑期支架在广义水平力作用下（广义水平力取垂直永久荷载的2%），易发生高模架整体倾覆；上述两种工况均将水平力作用于支架顶部，并考虑架体无侧移和有侧移两种假定条件进行验算。因此，在高模架设计计算时应根据实际情况参照上述方法进行抗倾覆验算。为保证模架具有抗倾覆能力，设计方案中连墙件设计是关键，施工中连墙件与架体同步搭设到位是保证，混凝土的浇筑方法与顺序是控制重点。

(8):689-691．