高層住宅箱型轉換層結構的模板施工技術

蘇州第一建筑集團有限公司 蘇州 215123

1 工程概況

蘇州工業園區商旅新悅城項目工程，其下部為3 層框架結構的裙房，上部分別為12 層和22 層的框剪結構的塔樓住宅。塔樓在標高8 m處設置了高為2 000 mm、上下翼緣板厚為180 mm的封閉箱型結構轉換層（圖1）。

圖1 箱型結構轉換層剖面

由于轉換層梁體較大，如按常規做法進行一次性澆筑，則模板施工有相當的難度，且荷載過大，質量和安全難以得到保障。為解決該施工難點，我項目部采用了二次澆筑箱型轉換層（施工縫設置在1/2梁高處），第1次澆筑下翼緣板及H/2箱型梁，待第1次澆筑的混凝土強度達到75%后，再第2次澆筑剩余H/2箱型梁及上翼緣板。利用第1次已澆筑的箱型梁與下翼緣板的斷面與配筋來承擔第2次澆筑部分的自重與施工活載，使模板支撐體系可靠、安全。

2 模板支撐的構造要求

2.1 頂板模板支撐方法

頂板鋼筋混凝土樓板的底模采用15 mm厚木膠合板模板鋪設，Φ48 mm×2.7 mm鋼管、扣件式排架作為支撐。結構板模板支撐體系的立桿縱橫距不大于800 mm。頂板模板下的次楞主要采用40 mm×90 mm的木方作木楞，間距不大于250 mm，主楞間距與立桿間距相同。頂板下的主楞與立桿連接，板下均使用雙扣件連接[1]。

2.2 梁模板支撐方法

（a）箱型轉換梁模板支撐系統采用4 立桿及5 立桿的支撐方法，其立桿橫向間距300 mm，縱向間距不大于400 mm、縱橫水平系桿的步高不超過1.5 m、大梁兩側的側面模板之間對拉螺桿，從梁底面以上300 mm處增加1 道Φ14 mm@800 mm對拉螺栓加固，向上每500 mm高度增設1 道Φ14 mm@800 mm對拉螺栓加固。

（b）梁模板支撐立桿的縱向間距應與樓板模板支撐立桿間距相匹配，縱橫水平系桿的步高與頂板的縱橫水平系桿互相統一拉通，嚴禁水平系桿缺失。

（c）4 立桿、5 立桿支撐中的承重小橫桿與立桿之間的連接必須使用雙扣件連接。

（d）4 立桿、5 立桿支撐中間的立桿應與梁兩側立桿同時搭設完善，梁中立桿采用U形支托支撐、梁兩側立桿采用雙扣件形式，施工中嚴禁中間立桿后加。

2.3 下部支撐條件

本工程主體模板的排架立桿坐落在地下室頂板及各層樓板上，故在上層樓板混凝土未達到設計強度70%前，下層樓板模板支架不得拆除。箱型轉換層的模板下排架采用可調托撐，由地下室頂板先頂至2層樓面，再由2 層樓面頂至箱型轉換層下。由于700 mm×2 000 mm梁及800 mm×2 000 mm梁質量較大，應對其下對應的地下室頂板梁進行加固。即在地下室頂板梁1/3跨處用Φ48 mm的鋼管按縱橫向4 根×4 根組成的750 mm×750 mm的格構柱從地下室底板先頂至地下1層樓板，再從地下1層樓板頂至地下室頂板，頂撐采用可調托撐，梁下頂撐與2 根5 mm×10 mm的木方頂緊，水平桿步距為1 600 mm。經驗算，可以滿足要求。

2.4 模板與支撐的構造要求[2-6]

（a）梁、板排架立桿搭設的縱橫向都必須在一直線上，以利于水平系桿縱橫連接和斜支撐加固，水平系桿必須與每根立桿用扣件相扣，斜支撐除了要與立桿每相交處用扣件相扣外，如遇到與水平系桿相交時，同樣要用扣件相扣，使之形成一個前后左右上下穩定的整體排架。

（b）每根立柱底部均應設置底座及墊板，墊板厚度不得小于50 mm。

（c）嚴禁將上段的鋼管立柱與下段鋼管立柱錯開固定于水平拉桿上。

（d）梁和板的立柱縱橫向間距應相等。

（e）梁中的鋼管立柱頂部應設可調支托，U形支托與楞梁兩側間如有間隙，必須楔緊，其螺桿伸出鋼管頂部不得大于200 mm，螺桿外徑與立柱鋼管內徑的間隙不得大于3 mm，安裝時應保證上下同心。

（f）在立柱底距地面200 mm 高處，應沿縱橫水平方向按縱下橫上的程序設掃地桿。在可調支托底部的立柱頂端亦應沿縱橫向設置1 道水平拉桿。掃地桿與頂部水平拉桿之間，在滿足模板設計所確定的水平拉桿步距要求條件下，在每一步距處縱橫向各設1 道水平拉桿。

（g）鋼管立柱的掃地桿、水平拉桿、剪刀撐，應采用Φ48 mm×2.7 mm鋼管，用扣件與鋼管立柱扣牢。鋼管掃地桿、水平拉桿應采用對接，剪刀撐應采用搭接，搭接長度不得小于1 000 mm，用2 個旋轉扣件分別在離桿端不小于100 mm 處進行固定。

（h）本工程所有部位立柱接長全部采用對接扣件連接，嚴禁搭接。

3 箱型轉換層二次澆筑模板支撐施工方法

3.1 施工工藝流程

箱型轉換層下翼緣板、整體箱梁鋼筋的綁扎、整體外模與H/2高度的可拆卸定型內模安裝→箱型轉換層H/2范圍內混凝土第1次整體澆筑→下部箱梁內模上翻至設計高度、上翼緣可拆卸內模安裝、鋼筋綁扎→箱型轉換層剩余范圍內混凝土第2次整體澆筑→從上翼緣板留設的施工洞口進入箱型轉換層，拆除內模運出后，澆筑混凝土封閉洞口。

3.2 水平施工縫的處理

采用二次澆筑法施工，將在框支梁上留設施工縫，經與設計單位商定，本工程施工縫位置留設在框支梁結構標高為9.0 m處，即框支梁中處。施工縫表面鑿毛，并按構造要求設置抗剪鋼筋，施工縫在接漿前須澆水濕潤。

3.3 負彎矩鋼筋的配置

將施工縫處角部原Φ16 mm構造鋼筋改為Φ20 mm鋼筋，并在中部增加2 根Φ20 mm鋼筋共同承擔負彎矩。

3.4 排架支撐體系（圖2）

圖2 箱型轉換層的模板排架

3.5 模架拆除

（a）梁側模板應在保證混凝土表面及棱角不會因拆模而損傷時方可拆除[7]；

（b）考慮到梁的跨度比較大，故梁底模板應在混凝土設計強度等級達到100%后，并經監理方同意后方可拆除；

（c）當上層樓蓋正在澆筑混凝土時，下層樓板的模板和支撐不得拆除，再下一層樓板的模板和支撐也應根據待在澆筑混凝土樓層的荷載和本樓層混凝土強度而定。如荷載很大，拆除應通過設計確定；

（d）箱型轉換層內模拆除時，為保證箱型結構的整體性，上翼緣板的施工洞口應盡可能留設在應力較小的區域，洞口大小以能運出材料以及單人出入為宜，洞口鋼筋暫且斷開，待材料運出、洞口封閉前再用同規格的鋼筋焊接連接，最后補澆相同標號微膨脹混凝土；

（e）模板拆除時，要注意不得硬撬、猛敲，以免損傷混凝土及其棱角，豎向結構模板必須在一周后方可拆模[8]。

4 理論計算

由于采用了二次澆筑的施工技術，模板支撐體系的計算得到了簡化，即只須按一半的梁高度進行荷載驗算，以800 mm×2 000 mm梁為例。

4.1 荷載計算

新澆混凝土重力密度（kN/m3）：24.0；模板自重（kN/m2）：0.5；

5.2.4 加強水、電計量同步管理 嚴格按照《水法》及《甘肅省實施最嚴格的水資源管理辦法》等管理法規，制定完善本灌區水資源供給管理制度，配齊用水監督和管理隊伍，發揮灌區委員會職能，做好灌區農業灌溉節水技術技能培訓，積極配合農民用水協會開展灌溉期巡檢助農服務。

鋼筋自重（kN/m3）：2.5；施工均布荷載標準值（kN/m2）：2.5；

振搗混凝土對梁底模板荷載（kN/m2）：2.0；

4.2 梁底鋼管主楞驗算

梁底鋼管采用5 立桿，立桿縱橫向間距為（300 mm+300 mm+300 mm+300 mm）×400 mm

4.2.1 荷載組合

鋼筋混凝土梁和模板自重設計值：q1=1.2×[（24.00+2.50）×2.00+0.50]×0.40×0.90 =23.11 kN/m；

4.2.2 強度驗算

最大應力σ=M/W=72.8 N/mm2＜[f]=205 N/mm2，滿足要求

4.2.3 剛度驗算

最大撓度ω=0.137 mm＜[ω]=l/400=0.75 mm，滿足要求。

4.3 立桿的穩定性計算

中間立桿軸力10.008 kN，兩側立桿軸力為3.947 kN。

根據立桿的穩定性計算公式σ=N/（ΦA）≤[f]，立桿的最大應力計算值σ=89.3 N/mm2小于立桿的抗壓強度設計值 [f]= 205 N/mm2，滿足要求；鋼管立桿的最大應力計算值σ=158.8 N/mm2小于鋼管立桿的抗壓強度設計值 [f]=205 N/mm2，滿足要求。

4.4 對地下室頂板結構的復核

箱型轉換層下排架采用可調托撐，由地下室頂板頂至2層樓面，再由2層樓面頂至箱型轉換層下。箱型轉換層高大模板位置地下室頂板厚度為180 mm。頂板配筋Φ12 mm@180 mm。高大模板700 mm×2 000 mm梁、800 mm×2 000 mm梁對應地下室頂板位置處為300 mm×700 mm梁、500 mm×800 mm梁。以300 mm×700 mm梁受力情況作為最不利情況復核第1次澆筑箱型轉換層下翼緣板及H/2箱型梁時頂板的承載力。梁跨度為8.4 m，梁配筋為2Φ20 mm，4Φ20 mm，N4Φ14 mm。

（a）荷載計算。梁自重荷載：0.3×0.7×25=5.25 kN/m；施工荷載：2×1=2 kN/m；支撐大梁線荷載：0.8×1×25+（0.8+1+1）×0.5=21.4 kN/m；內力組合為：q=1.2×（5.25+21.4）+1.4×2=34.78 kN/m。

（b）抵抗彎矩確定?？缰薪孛鍭S=1 564 mm2；C40混凝土承載力fc=19.1 MPa，HRB400鋼筋fy=fy'=360 N/mm2，則x=fyAS/fcmb=360×1 564/（19.1×300）= 98 mm，則MR=fyAs（h0-x/2）=360×1 564×（665-49）=347 kN·m。

（c）施工時產生的彎矩。Mmax≈ql2/8=0.125×34.78×8.42=306.7 kN·m＜347 kN·m，滿足要求。

5 結語

在高層建筑轉換結構中，箱型轉換層雖然在受力、經濟效益上比梁式、厚板轉換層存在較大的優點，但結構計算復雜，實際工程中也為模板支撐體系的施工帶來一定的難度。

本工程通過對工法的合理應用，在實際施工中取得了良好的效果，保證了工程的安全和質量，確保了后續施工順利、安全地進行，證明了該模板施工方法及理論計算結果是可靠的。