周　毅　（安徽省第二建筑工程公司，安徽 合肥 230011）

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高大模板鋼管支撐體系設(shè)計與施工

周毅（安徽省第二建筑工程公司，安徽 合肥 230011）

針對高空大型梁板結(jié)構(gòu)模板支撐體系的施工難題，結(jié)合具體工程實例，介紹了扣件式鋼管高大模板支撐體系設(shè)計與施工，著重闡述了支撐體系的構(gòu)造設(shè)計，通過構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計，構(gòu)成“幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)”模板支撐體系，實現(xiàn)既安全可靠又經(jīng)濟合理的目標(biāo)。

高大模板；扣件式鋼管；可調(diào)支托；幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)

0　前言

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高空大型梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越多，超高、大跨度、重荷載梁板建筑不斷涌現(xiàn)，這些鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)沉重的施工荷載對模板支撐體系的安全性提出了挑戰(zhàn)，由于扣件式鋼管模板支撐體系具有施工安拆方便、組合靈活、可重復(fù)使用、經(jīng)濟實用等特點，是一種廣泛應(yīng)用的模板支撐體系。但是近年來，由于扣件式鋼管高大模板支撐體系設(shè)計與搭設(shè)不科學(xué)而導(dǎo)致的模板支撐架在施工中倒塌的事故時有發(fā)生，因此，為了實現(xiàn)既安全可靠又經(jīng)濟合理的目標(biāo)，有必要對模板支撐體系進行設(shè)計研究。

1　項目概況

陽光尚景苑工程為32層框剪結(jié)構(gòu)，2層地下室，總建筑面積為45238m2；基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)、鋼筋混凝土地下室。附房大廳為高大模板施工區(qū)域，建筑面積為2535m2，最大搭設(shè)高度17.8m；框架柱為型鋼混凝土柱，主要截面尺寸為 1000mm×2000mm和1300mm×1600mm；主梁為型鋼混凝土梁，最大截面尺寸500mm×2300mm，最大跨度16.8m；地下室樓板厚度250mm，附房大廳樓板厚度200mm?；A(chǔ)柱墻至七層柱墻混凝土強度等級為C50，負二層至八層梁板混凝土強度等級為C40。

2　高大模板支撐體系設(shè)計研究

2.1支撐體系設(shè)計

本工程通過施工方案優(yōu)化，采用資源豐富、組合靈活的?48×3.5mm的Q235扣件式鋼管支撐體系，承載能力按“概率極限狀態(tài)設(shè)計法”設(shè)計，充分考慮荷載不利因素，綜合各種施工荷載，并通過構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計，構(gòu)成“幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)” 模板支撐體系。

①梁支撐立桿的橫距（沿跨度方向）L=600mm，梁底設(shè)二道承重立桿；板底立桿間距為900mm× 600mm，立桿的步距h=1.5m，滿設(shè)雙向水平桿件。

②豎向剪刀撐布置在架體外側(cè)周邊，內(nèi)部沿梁縱向滿設(shè)剪刀撐，橫向@4m設(shè)剪刀撐；設(shè)置3層連續(xù)水平剪刀撐，寬度為6m，分別位于掃地桿、中部和梁底。剪刀撐采用搭接，搭接長度不得小于500mm，并應(yīng)采用2個旋轉(zhuǎn)扣件分別在離桿端不小于100mm處進行固定。

③立桿頂端設(shè)可調(diào)支托，與模板底部鋼管頂牢，消除偏心距?？烧{(diào)支托螺桿外徑為36mm，伸出長度≤150mm；可調(diào)支托的螺桿與支托板焊接應(yīng)牢固，焊縫高度不得小于6mm；可調(diào)支托螺桿與螺母旋合長度不得少于5扣，螺母厚度不得小于30mm，支托板厚為6mm，可調(diào)支托受壓承載力設(shè)計值不應(yīng)小于40kN。

④梁板模板采用18mm厚膠合板，模板底部格柵采用60mm×120mm木方，平行于縱梁布置。穿梁對拉螺栓采用M14，水平間距500mm，豎向支撐點到梁底距離依次為200mm、500mm、1000mm和1600mm。

2.2支撐體系構(gòu)造設(shè)計

考慮支撐體系失穩(wěn)的主要原因為扣件抗滑承載力和立桿穩(wěn)定性，本工程采用以下構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計。

①將水平桿與已澆框架柱用抱柱的方式連接，以提高支撐體系抗側(cè)移能力和整體剛度。

②立桿垂直度偏差控制在≤H/300，且≤30mm內(nèi)，減小立桿的偏心距。

③立桿、掃地桿、水平拉桿均采用對接扣件接長，1.5m范圍內(nèi)，同一平面接頭數(shù)量≤50%，并間隔設(shè)置。

圖1　縱向水平桿對接接頭布置

④同一步距的水平桿高低差控制在≤50mm內(nèi)。

⑤剪刀撐用旋轉(zhuǎn)扣件固定在與之相交的水平桿或立桿上，旋轉(zhuǎn)扣件中心線至主節(jié)點的距離不宜大于150mm。

⑥立桿底部鋪b×h=150mm×60mm通長木方。

⑦考慮支撐體系失穩(wěn)的主要原因之一為扣件抗滑承載力，試驗表明，當(dāng)直角扣件的擰緊力矩達40～65N·m時，單扣件在12kN軸向力作用下開始滑移，其抗滑承載力應(yīng)取8kN；雙扣件在20kN軸向力作用下開始滑移，其抗滑承載力應(yīng)取13kN。本工程的扣件抗滑措施為：梁底立桿、掃地桿、水平拉桿均采用雙扣件，而且，扣件螺栓擰緊扭力矩值不應(yīng)小于40N·m，也不應(yīng)大于65N·m。

2.3承荷樓板的加固措施

由于本工程支撐體系材料用量大，架體材料、模板荷載、鋼筋混凝土等總荷載巨大，采用多層樓板與板間支撐構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)體系共同承擔(dān)荷載。根據(jù)研究，荷載傳遞超過3層以后，其傳遞效應(yīng)基本可忽略不計，考慮到地下室頂板厚度為250mm，剛度和承載力較大，采取兩層加固措施，即地下一、二層結(jié)構(gòu)板底、梁底支撐系統(tǒng)不拆除，待高大模板層結(jié)構(gòu)混凝土強度達到設(shè)計強度50%以上方可拆除下部結(jié)構(gòu)支撐架。而且在地下二層頂板結(jié)構(gòu)混凝土強度達到設(shè)計強度75%以上方可澆筑高大模板層結(jié)構(gòu)混凝土。

2.4混凝土澆筑

澆筑混凝土前應(yīng)編制混凝土澆筑方案，確定混凝土澆筑順序、澆筑線路、施工縫留設(shè)位置等內(nèi)容。

本工程先澆筑框架柱和剪力墻混凝土，然后再綁扎梁板鋼筋，梁板支模架與澆好并達到設(shè)計強度50%以上的框架柱拉結(jié)牢固，水平拉桿的端部均應(yīng)與四周剪力墻頂緊頂牢。經(jīng)施工、監(jiān)理、建設(shè)等相關(guān)單位對鋼筋和模板支架驗收合格后方可澆筑梁板混凝土。

混凝土澆筑路線應(yīng)考慮支撐體系受荷的均勻性，以及泵管的鋪設(shè)情況，盡可能減小泵管對架體的沖擊力。事先根據(jù)澆筑混凝土的時間間隔和混凝土供應(yīng)情況設(shè)計施工縫的留設(shè)位置，并繪制澆筑線路平面圖。澆筑時按梁中間向兩端對稱推進澆筑，其中2300mm高梁分3層澆筑，每層厚度約750mm左右?；炷翝仓胁豢杉卸演d混凝土，以免超載引起安全事故。

混凝土澆筑前，還須編制應(yīng)急預(yù)案；混凝土澆筑時，應(yīng)有專人監(jiān)測支撐架體，遇緊急情況立即停止混凝土澆筑，待消除隱患后方可繼續(xù)澆筑混凝土。

2.5支撐架體監(jiān)測

采用經(jīng)緯儀、水準儀對支撐架體進行監(jiān)測，主要監(jiān)測架體梁板混凝土澆筑過程中架體水平、垂直位置是否有偏移。本工程架體水平偏差預(yù)警值為10mm，架體垂直偏差預(yù)警值為20mm。

監(jiān)測點設(shè)置在梁板支撐架體上，均勻分布，共設(shè)置10個監(jiān)測點。在澆筑混凝土過程中、初凝前后及混凝土終凝前實施實時監(jiān)測，一般監(jiān)測頻率為20～30min/次，終凝后至混凝土7d齡期監(jiān)測頻率為1d/次。

監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)警值時必須立即停止?jié)仓炷?，疏散人員，并及時通知公司相關(guān)部門，由公司組織專家編制加固方案，項目部按方案進行加固處理后，方可繼續(xù)澆筑混凝土。

2.6立桿穩(wěn)定承載力計算

按前述支撐體系設(shè)計，本工程支撐體系受力狀態(tài)應(yīng)按格構(gòu)式受壓構(gòu)件計算，故可將支撐體系整體穩(wěn)定計算簡化為立桿的穩(wěn)定承載力計算，采用荷載效應(yīng)基本組合的設(shè)計值，永久荷載分項系數(shù)取1.2，可變荷載分項系數(shù)取1.4，借助于中國建筑科學(xué)研究院PKPM施工計算軟件，進行立桿抗失穩(wěn)能力驗算，經(jīng)驗算，本支撐體系滿足立桿的穩(wěn)定性要求，具體計算過程略。

3　結(jié)束語

通過支撐體系設(shè)計，特別是支撐體系構(gòu)造設(shè)計，構(gòu)成“幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)” 模板支撐體系，同時采取承荷樓板的加固措施和合理的混凝土澆筑方案，經(jīng)工程實測，該高大模板鋼管支撐體系的各項變形值均小于設(shè)計計算變形值，安全可靠，經(jīng)濟合理。

由于扣件式鋼管模板支撐體系是一種廣泛使用的模板支撐體系，通過合理設(shè)計和精心組織施工，基本能滿足高度不超過30m高大模板支撐的需要。

[1]JGJ130-2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ162-2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[4]GB50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

TU755.2+2

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1007-7359(2016)03-0128-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.046

周毅（1966-），男，浙江人，碩士，高級工程師。