劉余德 （安徽建工集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

某辦公樓主樓為框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，主樓建筑總高度144.9m，地下2層、地上主樓32層、裙樓4層，總建筑面積約為68917.58m2。

根據(jù)圖紙，大屋面結(jié)構(gòu)標(biāo)高為144.9m，上部設(shè)計(jì)有7層混凝土構(gòu)架梁，標(biāo)高依次為149.65m、153.9m、157.9m、161.9m、165.9m、169.9m、174.2m，其中外圍構(gòu)架梁在153.9m以上有5道（內(nèi)側(cè)梁在同一垂直面上，外側(cè)梁逐步外擴(kuò)），梁截面主要有 300×800、400×800兩種規(guī)格，從屋面造型看屋面外圍構(gòu)架梁呈先退后逐步延伸狀態(tài)，詳見圖1。

圖1 構(gòu)架梁外圍分布圖

2 方案比選

采用扣件式鋼管支撐系統(tǒng)，針對(duì)外圍構(gòu)架梁各層位置的不同變化，本區(qū)域?qū)儆诟咧２⒔Y(jié)合地方要求，梁兩側(cè)支撐在800mm以內(nèi)。按照安全、經(jīng)濟(jì)、便于施工的原則，合理確定支撐立桿布置方式，其中153.9m以下的外側(cè)梁采用斜支撐（立桿搭設(shè)在144.9m處屋面板上），153.9m 以上由于有5層梁，分布特殊，擬對(duì)外圍梁支撐方式的三種方案比選。

2.1 方案一

采用斜支撐方式，上層梁的支撐落在下層梁上，內(nèi)外側(cè)梁的兩側(cè)分別采用斜支撐。支撐垂直高度4m，梁兩側(cè)的斜支撐均落在下層梁上（梁截面寬300mm和400mm兩種），加之掃地桿，實(shí)際操作過程中安全風(fēng)險(xiǎn)較大，不適用。

2.2 方案二

采用垂直支撐方式，立桿落在已有的板面上。內(nèi)側(cè)梁由于在同一垂直面上，支撐采用共桿，5層梁的疊加荷載作用后安全驗(yàn)算不通過。外側(cè)梁由于逐步外擴(kuò)，每層梁的支撐單獨(dú)落地支撐。此方案外側(cè)梁?jiǎn)为?dú)落地造成上下梁支撐鋼管密集，操作不方便、不經(jīng)濟(jì)。

2.3 方案三

結(jié)合方案一和方案二，采用垂直共桿支撐，立桿落在已有的板面上。內(nèi)側(cè)梁支撐采用共桿并隔層松開下移梁底小橫桿，減少荷載疊加。外側(cè)梁優(yōu)化立桿間距，個(gè)別梁?jiǎn)蝹?cè)支撐垂直落在構(gòu)架梁上，如圖2。

圖2 外圍梁支撐剖面圖

通過以上分析，采用共桿垂直支撐方式，滿足方案設(shè)想總體原則，計(jì)算取最不利高度29.3m。

2.4 方案設(shè)計(jì)驗(yàn)算

2.4.1 計(jì)算參數(shù)

鋼管強(qiáng)度205.0N/mm2，模板支架搭設(shè)高度為29.3m，面板厚15mm，彈性模量9000.0N/mm2。內(nèi)龍骨采用40.×80.mm 木方，剪切強(qiáng)度1.3N/mm2，抗彎強(qiáng)度 13.0N/mm2。模板自重 0.50kN/m2，混凝土自重25.50kN/m3。振搗混凝土荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.00kN/m2。

①400×800mm梁支撐設(shè)計(jì)：扣件鋼管支撐，立桿間距900㎜(梁兩側(cè)支撐立柱)×800㎜ (垂直梁截面方向)，步距1500㎜。3根木方，梁底支撐小橫桿間距400mm，采用雙扣件抗滑移。

②300×800mm梁支撐設(shè)計(jì)：扣件鋼管支撐，立桿間距800㎜(梁兩側(cè)支撐立柱)×800㎜ (垂直梁截面方向)，步距1500㎜。梁底2根木方，梁底支撐小橫桿間距400mm，采用單扣件抗滑移。

2.4.2 立桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算（其他驗(yàn)算略）

①不考慮風(fēng)荷載，立桿穩(wěn)定性計(jì)算公式：

其中N——立桿軸心壓力最大值，包括：

橫桿的最大支座反力 N1=10.44kN(已經(jīng)包括組合系數(shù)，考慮一道層間梁，橫桿最大支座反力取（1+0.2）R=10.44kN，經(jīng)荷載計(jì)算計(jì)算R=8.7kN)

腳手架鋼管的自重 N2=0.9×1.35×0.113×28.500=3.913kN

N=10.44+3.913=14.353kN

A——立桿凈截面面積，A=3.976cm2；

[f]——立桿抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，205.00N/mm2；

H——最大步距，h=1.50m；

Λ——長細(xì)比，為1900/16.0=119＜150，長細(xì)比驗(yàn)算滿足要求；

Φ——軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)，由長細(xì)比l0/i查表得0.464；

經(jīng)計(jì)算得到σ=14353/(0.464×398)=77.722N/mm2；

不考慮風(fēng)荷載時(shí)立桿穩(wěn)定性σ＜[f]，滿足要求。

②考慮風(fēng)荷載，立桿穩(wěn)定性計(jì)算公式：

風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的立桿段彎矩MW依據(jù)模板規(guī)范計(jì)算公式5.2.5-15:MW=0.9×0.9×0.98Wklah2/10

其中Wk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；

Wk=uz×us×w0

=0.250×2.460×1.130

=0.695kN/m2

La——立桿迎風(fēng)面的間距，0.90m；

Lb——與迎風(fēng)面垂直方向的立桿間距，0.80m；

風(fēng)荷彎矩 Mw=0.9×0.9×0.98×0.695×0.900×1.500×1.500/10

=0.160kN·m；

Nw——考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的軸心壓力最大值，參照模板規(guī)范公式5.2.5-14；

Nw=11.748+0.9×1.2×3.221+0.9×0.9×0.98×0.160/0.800=14.579kN

經(jīng)計(jì)算得到σ=15887/(0.464×398)+160000/4247=116.619N/mm2；

考慮風(fēng)荷載時(shí)立桿的穩(wěn)定性計(jì)算σ＜ ［f］，滿足要求。

上述計(jì)算中，參照《施工中模架支撐軸力與施工荷載逐層傳遞研究》有關(guān)試驗(yàn)結(jié)論，經(jīng)試算，上下兩層梁的荷載疊加共桿計(jì)算滿足要求。

3 屋面構(gòu)架梁高支模施工

3.1 施工工藝流程

方案技術(shù)交底→彈線確定立桿位置→鋪墊班→搭設(shè)掃地桿、立桿→搭設(shè)縱橫向水平桿（同步搭設(shè)剪刀撐）→水平拉桿梁底下→梁板底模板→梁側(cè)板安裝→梁鋼筋安裝→梁模板及支撐系統(tǒng)驗(yàn)收→下道工序。

3.2 操作要點(diǎn)

①安裝前，根據(jù)立桿平面布置圖在樓面彈出鋼立桿的位置交叉線，剪刀撐與立桿、水平桿同步施工。

②架體搭設(shè)至每層構(gòu)架梁時(shí)，檢查立桿的垂直度并滿足規(guī)范要求，搭設(shè)過程中立桿對(duì)接時(shí)扣件應(yīng)擰緊防止立桿傾斜。

③支撐立桿扣件型號(hào)和鋼管外徑一致，連接扣件擰緊，以電動(dòng)扳手緊固，力矩范圍在40N·m～65N·m。

④扣件式腳手架立桿除頂層頂步外，其余隔層各步接頭采用對(duì)接扣件連接。

4 質(zhì)量安全控制措施

①模板支撐不得與外架相連，選擇好立桿模數(shù)，保證立桿對(duì)接扣件應(yīng)交錯(cuò)布置，縱橫向水平桿的接頭不宜設(shè)置在同步或同跨內(nèi)。400x800mm梁采用雙扣件抗滑移，其上下應(yīng)頂緊，間隙不大于2mm。

②剪刀撐搭接長度不小于1m，縱橫向的垂直剪刀撐和水平剪刀撐傾角為45～60，剪刀撐用旋轉(zhuǎn)扣件和縱橫向水平桿或立桿連接。

③模板支撐系統(tǒng)應(yīng)在距離地面/梁面200mm處增加縱橫向水平掃地桿，掃地桿以上1500mm設(shè)縱橫向水平拉桿，不得間隔設(shè)置。

④模板支架與框架柱（梁）的拉結(jié)，高支模支撐架與下層已澆筑完成的柱抱結(jié)各不少于2道間距≤3m，與梁抱結(jié)間距≤2.4m，以增強(qiáng)支架整體穩(wěn)定。

⑤在支撐架外圍四周滿布垂直剪刀撐，按照立桿間距800mm、步距1500mm考慮，架體內(nèi)部每隔6跨或者每隔不大于4.8m設(shè)垂直剪刀撐，垂直剪刀撐底端與地面抵緊。在每層構(gòu)架梁的梁面以上200mm、中部、梁底設(shè)置水平剪刀撐，水平剪刀撐垂直間距4.5m。

⑥架體搭設(shè)在153.9m小屋面上板厚150mm，此處梁板模板支撐不拆除，考慮立桿的整體穩(wěn)定性，144.9m大屋面板的支撐不得拆除，待上部主體結(jié)構(gòu)完成后，方進(jìn)行拆除。

⑦由于采用共桿支撐，梁底小橫桿采取“隔層松放下移”的原則，減少立桿荷載疊加，發(fā)揮梁自身已有的承載力。

⑧施工過程中必須搭設(shè)爬梯或者“之”字型斜供人員上下，每層構(gòu)架梁頂部作業(yè)時(shí)利用構(gòu)架梁支撐立桿上引搭設(shè)符合要求的防護(hù)欄桿，梁邊不少于0.6m寬鋼管填芯式工人操作平臺(tái)，平臺(tái)頂面鋪鋼笆；在各層構(gòu)架梁支架中部增加安全平網(wǎng)。

5 施工注意事項(xiàng)

①方案經(jīng)專家論證通過后，開始搭設(shè)時(shí)必須按照方案的立桿平面圖定位彈線確定鋼管位置，從根源上解決鋼管支撐間距問題，立桿搭設(shè)過程中隨時(shí)檢查立桿垂直度問題。搭設(shè)過程開始時(shí)，縱橫向水平桿容易發(fā)生“隔一拉一”，給架體整體穩(wěn)定性造成隱患。

②每層構(gòu)架層間梁完成后，采用地毯式方式對(duì)扣件扭矩逐個(gè)檢查，保證扣件抗滑承載力要求。屋面構(gòu)架梁道數(shù)多，每次檢查驗(yàn)收時(shí)應(yīng)從底部重新抽查，避免立桿累計(jì)傾斜。

③由于方案設(shè)計(jì)時(shí)采用共桿支撐方式，梁底小橫桿采取“隔層松放”的原則，結(jié)合施工進(jìn)度應(yīng)在滿足拆模的條件下進(jìn)行。

④施工過程中，梁柱混凝土分兩批次澆筑，先澆筑柱混凝土，待柱混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（按50%以上控制），再澆筑構(gòu)架梁混凝土。先澆筑非懸挑構(gòu)件部位混凝土，完成后再澆筑懸挑梁混凝土構(gòu)件，使懸挑構(gòu)件均勻加載。架體與先澆筑的混凝土柱、墻等豎向結(jié)構(gòu)拉緊頂牢，避免架體失穩(wěn)，確保高支模體系的整體穩(wěn)定性。

⑤標(biāo)高149.65m、153.9外邊梁外側(cè)采用斜支撐搭設(shè)，斜支撐上端與小橫桿連接點(diǎn)嚴(yán)格控制在200mm以內(nèi)，縮小斜桿傾角，斜桿底部必須設(shè)置順梁方向掃地桿，水平桿與斜支撐逐個(gè)拉結(jié)。

⑥鋼管支撐架拆除時(shí)設(shè)置安全警示牌，采用人工傳遞的方式運(yùn)到起吊面，同時(shí)嚴(yán)禁集中堆放。支撐架分段拆除時(shí)，構(gòu)架梁的粉刷及涂料等裝飾作業(yè)可穿插進(jìn)行，并做好臨邊的防護(hù)，減少施工成本。

6 結(jié)語

通過在某項(xiàng)目屋面多層構(gòu)架梁的支撐設(shè)計(jì)方案比對(duì)、優(yōu)化，方便了施工，安全可靠，施工平穩(wěn)有序，節(jié)約了成本，架體搭設(shè)質(zhì)量得到了有關(guān)方的一致好評(píng)，并為后續(xù)層間梁施工提供了參考。