對重荷載高大模板支撐專項施工方案的研究

摘要：隨著中國特色社會主義市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展和改革開放的逐步深化，提高效率、精簡機(jī)構(gòu)是必然趨勢，而建筑安全生產(chǎn)的重要性決定了管理力度只能加強(qiáng)，不能削弱；在當(dāng)前高層建筑技術(shù)日益復(fù)雜、管理難度加大、施工風(fēng)險不斷增加的情況下如何做好工程施工管理工作，成為當(dāng)前工程領(lǐng)域的一個新課題。文章介紹了常見模板支撐系施工方法及性能，結(jié)合工程實例，提出了相應(yīng)對策。

關(guān)鍵詞：高層建筑 大模板 施工方案

1 多種模板支撐系施工方法的性能比較

按支撐材料分類：有Φ48鋼管扣件模板支撐系統(tǒng)、門式鋼管架模板支撐系統(tǒng)、碗扣式鋼管架支撐系統(tǒng)、型鋼組合支撐系統(tǒng)（包括型鋼桁架系統(tǒng)），不論采用何種模板支撐系統(tǒng)，在施工方法上又可分為以下幾種類型：常規(guī)施工法、疊合澆筑法、荷載傳遞法、埋設(shè)型鋼法等。

1.1 按支撐材料分類

1.1.1 Φ48鋼管扣件模板支撐系統(tǒng)

①Φ48鋼管扣件系統(tǒng)取材、施工搭設(shè)靈活方便，操作簡單，施工速度快，施工成本相對低。

②Φ48鋼管扣件系統(tǒng)的步距、縱橫向鋼管間距可根據(jù)工程現(xiàn)場及設(shè)計要求進(jìn)行選擇布置，當(dāng)立桿頂端采用可調(diào)頂托時，其豎向承載力更可大幅提高。

Φ48鋼管扣件模板支撐系統(tǒng)是建筑界使用最廣泛的支模系統(tǒng)之一。

1.1.2 門式鋼管模板支撐系統(tǒng)、碗扣式鋼管架支撐系統(tǒng)

門式鋼管模板支撐系統(tǒng)與碗扣式鋼管架支模系統(tǒng)也具備取材容易、施工搭設(shè)靈活方便、施工速度快、施工成本較低等特點，但其支模系統(tǒng)的步距縱橫向間距布置受其模數(shù)的限制，布置不如Φ48鋼管扣件系統(tǒng)，故較多用于常規(guī)模板支撐系統(tǒng)。

1.1.3 型鋼組合支撐系統(tǒng)（包括型鋼桁架支撐系統(tǒng)）

型鋼組合支撐系統(tǒng)（包括型鋼桁架支撐系統(tǒng)）最大特點是可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行設(shè)計布置承載力高。但若工程結(jié)束，大量型鋼材料不能周轉(zhuǎn)，使用成本較高。

1.2 按施工方法分類

1.2.1 常規(guī)模板支撐施工法

重荷載高模板支撐系統(tǒng)自施工作業(yè)面一直支持到地面式基礎(chǔ)底板且梁板砼一次澆筑成型，即常規(guī)支模施工法。由施工作業(yè)面將支模系統(tǒng)一直支持到地面或基礎(chǔ)底板，梁板砼一次成型。施工荷載大，但在模板支持系統(tǒng)中力傳遞明確、直接，只要設(shè)計、施工無誤，其安全性可行性較高。但周轉(zhuǎn)材料使用量較大，尤其是作業(yè)面位于較高位置時。材料周轉(zhuǎn)租賃費(fèi)或一次購置費(fèi)。故該種方案適用于作業(yè)面位于較低樓層的位置。

1.2.2 重荷載高大模板支撐疊合澆筑法

利用疊合梁原理將重荷載的大截面梁或板分兩次或三次澆筑成型，并利用第一次澆筑成型的梁或板（前一次澆筑成型的梁或板），承受第二次澆筑成型的砼梁板的自重及施工荷載。鋼管支持系統(tǒng)在設(shè)計時僅考慮承受第一次砼自重及施工荷載，因此，可大量減少鋼管等周轉(zhuǎn)材料，有效地降低施工成本。

同時因大截面梁、板結(jié)構(gòu)分層澆筑能有效降低施工過程中的水化熱，有利于防止產(chǎn)生控制溫度應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生。但此種方法需要增加施工工期。

1.2.3 荷載傳遞法的性能分析

將施工層的重荷載通過支撐系統(tǒng)由若干層樓板共同承擔(dān)的方法為荷載傳遞法。共同承擔(dān)荷載的樓層數(shù)量應(yīng)由計算確定。

該種施工方法能避免模板支持系統(tǒng)一直支持到地面或地下室底板，有效地減少鋼管等周轉(zhuǎn)材料的使用，降低施工成本，加快施工進(jìn)度。

1.2.4 埋設(shè)型鋼法的性能分析

當(dāng)重荷載的轉(zhuǎn)換梁位于建筑物較高位置時，并設(shè)計成勁性砼時，可與設(shè)計部門配合，利用勁性砼中的型鋼或型鋼桁架作為模板系統(tǒng)的承載結(jié)構(gòu)，承受所有的施工荷載，該方案能節(jié)約大量鋼管周轉(zhuǎn)材料，經(jīng)濟(jì)效益較好。

2 高層建筑屋頂造型懸挑結(jié)構(gòu)高模板支撐工程實例

2.1 工程特點分析

工程除具備常見高支模體系的主要特征外，模板支撐體系還具備下列特點：

①本工程高模板支撐體系為現(xiàn)澆鋼筋砼框架梁板結(jié)構(gòu)，主要功能是作為屋面建筑造型而設(shè)計的。施工作業(yè)面高，支模體系位于屋面高程101m處。屋頂至造型構(gòu)架處支撐高約14m。

②鋼筋砼梁板構(gòu)架不僅覆蓋整個屋面，而且沿整個建筑平面向四周懸挑2.4m。

③本工程主體結(jié)構(gòu)沿縱向軸線在76.40m、79.90m、84.10m呈臺階狀向內(nèi)收縮，整個收縮間距分別為900mm、600mm、900mm，正好共計2.4m。

④主體結(jié)構(gòu)沿橫向軸線在76.40m、79.90m、84.10m呈臺階狀向內(nèi)收縮，整個收縮間距僅1.55m。

⑤在主體結(jié)構(gòu)的四個角部區(qū)域自地面直至屋頂構(gòu)架無任何支撐位置。

⑥由于屋面造型構(gòu)架為工程途中進(jìn)行設(shè)計變更，故施工下部結(jié)構(gòu)時未考慮支撐體系的布置及預(yù)埋件設(shè)置，目前工程已做到標(biāo)高87.70m屋面結(jié)構(gòu)處。

2.2 主要危險源辨識及相應(yīng)措施

針對上述工程特點分析，本工程危險源等級為一級，主要危險源辨識及應(yīng)對措施如下：

2.2.1 主要危險源辨識

①本工程最大危險源是造型構(gòu)架建筑平面懸挑2.4m砼梁板支模架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性（即A、B、C區(qū)域支模系統(tǒng)）。

②屋面14m、25m高梁板支模體系結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性（即樓面內(nèi)支模系統(tǒng)）。

③屋面14m高整體高支模體系及全部施工荷載位于84.10m、70m標(biāo)高處樓面結(jié)構(gòu)上，樓面結(jié)構(gòu)的承載力有必要進(jìn)行驗算，確保結(jié)構(gòu)安全。

2.2.2 針對主要危險源采取的相應(yīng)措施

①A區(qū)域2.4m懸挑板結(jié)構(gòu)由于正好位于76.4m、79.9m、84.1m臺階狀樓面上，臺階樓面寬度正好與構(gòu)架懸挑跨度相等，故可采用鋼管落地支模架體系，該體系必須與屋面滿堂支撐體系相連，與主體結(jié)構(gòu)梁柱可靠連接，具體設(shè)計計算及剪刀撐等構(gòu)件布置分別詳見第四章設(shè)計計算及第五章施工方案第二條模板施工及構(gòu)造要求。

②B區(qū)域由于76.4m、79.9m、84.1m臺階狀樓面寬度僅1.55m，而懸挑梁板跨度為2.4m，在懸挑梁頂端又布置有250mm×600mm的梁，即懸挑梁頂端存在較大集中荷載，故經(jīng)研究，不宜采用落地鋼管挑架方案，而選擇16#工字鋼與鋼絲繩斜拉組合模板支撐體系。由于原來未考慮設(shè)置預(yù)埋件，故必須按設(shè)計方案在87.70m處樓面用沖擊鉆孔設(shè)置工字鋼的固定卡環(huán)，在91.4m高程處的鋼筋砼梁必須按設(shè)計方案要求埋置鋼絲強(qiáng)、吊環(huán)（相對應(yīng)每根工字鋼）。工字鋼、鋼絲繩、鋼筋卡環(huán)、吊環(huán)的布置應(yīng)針對工程實際情況繪制大樣圖。

③C區(qū)域集裝箱于建筑平面的角部，無任何樓面可作為模板支撐體系的基礎(chǔ)，故采用工字鋼—鋼絲繩組合支撐體系。

由于角部區(qū)域范圍大小、三根工字鋼互相交叉，難以布置，故根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取如下措施。

利用角部鋼筋砼柱按設(shè)計要求事先預(yù)埋兩根16#工字鋼，并在工字鋼上方同時預(yù)埋鋼筋吊環(huán)。角部工字鋼下設(shè)墊鐵自預(yù)埋工字鋼上部穿越后固定。

工字鋼鋼絲繩卡環(huán)、吊環(huán)強(qiáng)度設(shè)計計算詳見第四章設(shè)計計算。

④只要分別計算架總高14m、梁0.25×0.9，架總高25m，0.25×0.7，架總高25m，板厚0.1m三個截面，若全部滿足安全要求，則具備代表性，不用現(xiàn)計算其他截面。

⑤本工程高支模系統(tǒng)承受的梁板截面雖然不是很大，但支模架較高，并且立桿高程不一致，低的14m，高的達(dá)25m。立桿有的位于現(xiàn)澆樓面，有的位于懸挑工字鋼上面。故支模架的整體穩(wěn)定顯得尤其重要。

保證支模架整體穩(wěn)定的最重要措施即采取下列措施：

a支模系統(tǒng)縱、橫向鋼管有條件聯(lián)成整體的必須縱、橫聯(lián)結(jié)成整體。

b支模系統(tǒng)與周邊主體結(jié)構(gòu)柱子、梁應(yīng)聯(lián)結(jié)。

c支模系統(tǒng)的縱、橫向剪刀撐，水平剪刀撐。

d考慮到76.40m、79.90m處落地鋼管構(gòu)架支模系統(tǒng)中的立桿位于高支模系統(tǒng)中的底層，橫向鋼立桿數(shù)量僅2-3根，支撐系統(tǒng)橫向高寬比較大，故加寬支模系統(tǒng)的方法，以增強(qiáng)支模系統(tǒng)的橫向剛度及整體穩(wěn)定。

同樣是高支模系統(tǒng)，但由于支撐條件的復(fù)雜、多樣，致使支模系統(tǒng)的地基采取幾種不同的處理方式，并結(jié)合支持體系結(jié)構(gòu)的特點和位置，不僅要考慮支撐體系的豎向承載力，還要考慮其橫向剛度，采取必要的技術(shù)措施。

因此針對各工程，首先要分析該工程的荷載、施工位置、施工工藝、設(shè)施及周邊環(huán)境等相關(guān)因素，抓住主要矛盾（即主要危險源），針對性地采取相應(yīng)技術(shù)措施，方能確保安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國監(jiān)理協(xié)會組織編寫.《建設(shè)工程質(zhì)量控制》北京.中國建筑工業(yè)出版社.2003.

[2]中國監(jiān)理協(xié)會組織編寫.《建設(shè)工程監(jiān)理概論》北京.知識產(chǎn)權(quán)出版社.2003.

[3]劉仁松.《建筑工程施工工藝》.重慶.重慶大學(xué)出版社.2002.9.

[4]趙毓英，饒巍，齊秋篁等編.《建筑工程項目施工組織與管理》.北京 中國環(huán)境科學(xué)出版社.2007.1.