高支模構(gòu)造及其穩(wěn)定性分析

□文/劉晴翠

高支模構(gòu)造及其穩(wěn)定性分析

□文/劉晴翠

天津祥云名苑工程屬于超高層建筑，建筑體量大，其裙房工程結(jié)構(gòu)斷面復(fù)雜，施工難度大，局部支模高度超過9 m，施工安全要求高。文章主要介紹該項(xiàng)目高支模構(gòu)造及其穩(wěn)定性分析。

高支模；構(gòu)造；穩(wěn)定性

1　工程概況

中建八局天津分公司坐落于天津市河?xùn)|區(qū)大光明橋畔，包括3棟主樓及其附屬裙房，建筑面積為124417 m2。地下結(jié)構(gòu)為3層，1#、2#、3#主樓的地上樓層數(shù)分別為43、48、29層，建筑高度分別為142.00、157.25、97.65 m，主樓結(jié)構(gòu)為剪力墻結(jié)構(gòu)；裙房為地上3層，建筑高度為11.80m，裙房結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)。

裙房工程設(shè)計(jì)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)標(biāo)高變化大，房屋凈空高，大部分區(qū)域模板支撐高度超7 m，為便于施工，確保施工質(zhì)量，梁板模板支撐采用了扣件式、碗扣式鋼管支撐體系，如車庫區(qū)域支模高度為7.89 m，支架面積約3 395.59 m2，采用碗扣式滿堂鋼管支撐；公建支模高度超過8m的區(qū)域比較分散，點(diǎn)多量小，增加了施工難度，支架面積約488.05m2，采用扣件式鋼管支撐，其中最大支模高度為9.44m。

2　模板及支撐體系設(shè)計(jì)

2.1模板設(shè)計(jì)

2.1.1板模板設(shè)計(jì)

樓板厚度為100～200mm，板底模采用15mm厚多層板，板底次龍骨采用50mm×100mm木方，間距為200mm，板底主龍骨采用100mm×100mm木方，間距為900mm。

2.1.2梁模板設(shè)計(jì)

梁斷面尺寸250 mm×600 mm、400 mm×1 250 mm、400mm×1400mm、500mm×1 600 mm等，梁底模和側(cè)模均采用15 mm厚多層板，次龍骨均采用50 mm×100 mm木方，梁截面高度700mm及以上的梁底次龍骨均勻布置4道，梁截面高度700mm以下的梁底次龍骨均勻布置3道，梁側(cè)次龍骨間距≯190 mm；梁底采用雙鋼管托梁，間距與梁底立桿間距一致；梁側(cè)采用雙鋼管梁夾，間距為500mm。

2.2板底支撐設(shè)計(jì)

2.2.1扣件式鋼管支撐

支撐高度超8 m區(qū)域，板底支撐采用滿堂扣件式鋼管（φ48 mm×2.8 mm）支撐體系，立桿的縱、橫間距均為900mm，步距為1200mm，立桿底部鋪設(shè)50 mm厚通長(zhǎng)木跳板，立桿底加設(shè)鋼墊板。

2.2.2碗扣式鋼管支撐

支撐高度7～8m區(qū)域，板底支撐采用滿堂碗扣式鋼管（φ48 mm×2.8 mm）支撐體系，立桿的縱、橫間距均為900mm，步距為1200mm，每?jī)筛U下墊設(shè)50 mm厚通長(zhǎng)木墊板；非標(biāo)準(zhǔn)跨區(qū)域板底支撐支設(shè)根據(jù)實(shí)際情況搭設(shè)，保證縱橫向間距不超過900mm。

2.3梁底支撐設(shè)計(jì)

2.3.1梁高700mm及以下

梁底增加一根承重立桿，沿梁縱向間距為900 mm并且梁底承重立桿用通長(zhǎng)鋼管連接在一起，同時(shí)與周圍支撐架體連接形成整體。

2.3.2梁高750～900mm

梁底增加一根承重立桿，沿梁縱向間距為450 mm并且梁底承重立桿用通長(zhǎng)鋼管連接在一起，同時(shí)與周圍支撐架體連接形成整體。

2.3.3梁高900mm以上

梁底增加兩根承重立桿，沿梁縱向間距為300 mm并且梁底承重立桿用通長(zhǎng)鋼管連接在一起，同時(shí)與周圍支撐架體連接形成整體。高度為1 600 mm的梁底承重立桿采用雙扣件與橫桿鎖緊。

2.4剪刀撐設(shè)計(jì)

2.4.1豎向剪刀撐

支撐架體周邊應(yīng)設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐，在架體中部每隔4.5m設(shè)置一道縱向、橫向連續(xù)豎向剪刀撐并與周圍架體拉結(jié)牢固。

2.4.2水平剪力撐

支撐高度超8m區(qū)域，水平剪刀撐的設(shè)置不應(yīng)少于3道，即在底部、頂部、中間各設(shè)置一道水平剪刀撐，水平剪刀撐宜在豎向剪刀撐斜桿相交平面設(shè)置。支撐高度7～8m區(qū)域，在底部掃地桿和頂端封頂桿有豎向剪刀撐的部位分別設(shè)置水平剪刀撐。

2.5支撐拉結(jié)設(shè)計(jì)

為保證高支模區(qū)域支撐架體的整體穩(wěn)定性，在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，將支撐架體與結(jié)構(gòu)框架柱、框架梁或剪力墻門洞進(jìn)行有效連接，增加架體的穩(wěn)定性。在架體周圈外側(cè)和中間有結(jié)構(gòu)柱或梁的位置，按水平間距6～9m、豎向間距2～3m與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置一個(gè)固結(jié)點(diǎn)。

3　支撐體系構(gòu)造要求

3.1扣件式鋼管支撐

1）扣件式鋼管支撐立桿底部加設(shè)100mm×100mm鋼墊板，下鋪50mm厚通長(zhǎng)木跳板。

2）立桿接長(zhǎng)嚴(yán)禁搭接，須采用對(duì)接扣件連接，相鄰立桿的對(duì)接接頭不得在同步內(nèi)且對(duì)接接頭豎向錯(cuò)開的距離≮500mm，各接頭中心距主節(jié)點(diǎn)不宜＞400mm。

3）立桿頂端可調(diào)U托螺桿外徑不應(yīng)＜36 mm，螺桿插入鋼管的長(zhǎng)度不應(yīng)＜150mm，螺桿伸出鋼管的長(zhǎng)度不應(yīng)＞300 mm，可調(diào)U托伸出頂層水平桿的懸臂長(zhǎng)度不應(yīng)＞500mm。

4）立桿縱向和橫向應(yīng)設(shè)置掃地桿，縱向掃地桿距立桿底部≯200mm。當(dāng)立桿基礎(chǔ)不在同一標(biāo)高上時(shí)，必須將高處的縱向掃地桿向低處延長(zhǎng)兩跨與立桿固定，高低差不應(yīng)＞1m。

5）剪刀撐應(yīng)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(diǎn)的距離＞150mm。

3.2碗扣式鋼管支撐

1）碗扣支撐架的水平桿與立柱的扣接應(yīng)牢靠，不應(yīng)滑脫。

2）插入立桿頂端可調(diào)托座伸出頂層水平桿的長(zhǎng)度不應(yīng)＞650mm，螺桿插入鋼管的長(zhǎng)度不應(yīng)＜150mm。

3）立桿接頭應(yīng)采用交錯(cuò)布置。

4）立桿底部墊設(shè)50mm厚木墊板，木墊板至少兩跨通長(zhǎng)鋪設(shè)。

4　搭設(shè)作業(yè)注意事項(xiàng)

4.1扣件式鋼管支撐

1）嚴(yán)禁不同規(guī)格鋼管及其相應(yīng)扣件混用。

2）底立桿應(yīng)按立桿接長(zhǎng)要求選擇不同長(zhǎng)度的鋼管交錯(cuò)設(shè)置，至少應(yīng)有兩種適合不同長(zhǎng)度的立桿。

3）在設(shè)置第一排連墻件前，約每隔6跨設(shè)一道拋撐，以確保架體穩(wěn)定。

4）采取先搭設(shè)起始段從后向前延伸的方式，當(dāng)兩組作業(yè)時(shí)，可分別從相對(duì)角開始搭設(shè)。

5）連墻件和剪刀撐應(yīng)及時(shí)設(shè)置，之后不得超過2步。

6）桿件端部伸出扣件之外的長(zhǎng)度≮100 mm。

7）剪刀撐的斜桿與基本構(gòu)架結(jié)構(gòu)桿件之間至少有3道連接，其中斜桿的對(duì)接或搭接接頭部位至少有1道連接。

8）支撐搭設(shè)到6 m、到頂以及澆筑混凝土前，應(yīng)對(duì)模板支撐體系進(jìn)行檢查與驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

4.2碗扣式鋼管支撐

1）墊板應(yīng)準(zhǔn)確地放置在定位線上，立桿的軸心線應(yīng)與地面垂直。

2）底立桿應(yīng)采用不同的長(zhǎng)度交錯(cuò)布置，掃地桿嚴(yán)禁拆除。

3）支撐搭設(shè)應(yīng)按立桿、橫桿、連墻件的順序逐層搭設(shè)，每次上升高度≯3m。

4）支撐搭設(shè)應(yīng)分段進(jìn)行，第一階段的撂底高度一般為6m，搭設(shè)后必須經(jīng)檢查驗(yàn)收后方可正式投入使用。

5）連墻件等構(gòu)造必須隨架體上升及時(shí)在規(guī)定位置處設(shè)置，嚴(yán)禁任意拆除。

5　模板支撐系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

以160 mm厚板（扣件式鋼管支撐）模板面板為例，驗(yàn)算滿堂支撐架穩(wěn)定性。鋼管強(qiáng)度205.0N/mm2，鋼管強(qiáng)度折減系數(shù)取1.00，回轉(zhuǎn)半徑，截面積，截面模量，模板支架搭設(shè)高度9.44 m，立桿的縱距，立桿的橫距，立桿的步距，模板自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.30 kN/m2，鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值為1.10 kN/m3，混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值為24.00 kN/m3，滿堂支撐架自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.1716 kN/m，施工人員及施工設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.50 kN/m2，振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.00kN/m2。

5.1不考慮風(fēng)荷載組合時(shí)立桿的穩(wěn)定性分析

5.1.1頂部立桿

永久荷載0.30×0.9×0.9+（1.10+24.00）×0.16×0.9×0.9=3.496（kN）

施工人員、設(shè)備及振搗混凝土產(chǎn)生的荷載（1.5+2.0）×0.9×0.9=2.835（kN）

頂部立桿的計(jì)算長(zhǎng)度l0=kμ1（h+2α）

式中：k為滿堂支撐架計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)；μ1為滿堂支撐架立桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)；h為立桿步距；α為立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點(diǎn)的長(zhǎng)度。

依據(jù)規(guī)范JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》中附表，查得k=1.185。

當(dāng)α=0.2m時(shí)，μ1=1.719，l0=1.185×1.719×（1.2+2×0.2）=3.259（m）

當(dāng)α=0.5m時(shí)，μ1=1.301，l0=1.185×1.301×（1.2+2×0.5）=3.392（m）

因此當(dāng)α=0.3m時(shí)，線性內(nèi)插值計(jì)算得出l0=3.303m

長(zhǎng)細(xì)比λ=l0/i=3.303×1000/16=206.44

根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比，依據(jù)規(guī)范JGJ 130-2011中附表，查出軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)φ=0.170。

頂部立桿的軸向力N=1.2×3.496+1.4×2.835=8.164（kN）

5.1.2非頂部立桿

永久荷載0.30×0.9×0.9+（1.10+24.00）×0.16×0.9×0.9+0.1716×9.44=5.116（kN）

施工人員、設(shè)備及振搗混凝土產(chǎn)生的荷載（1.5+2.0）×0.9×0.9=2.835（kN）

頂部立桿的計(jì)算長(zhǎng)度l0=kμ2h

式中：μ2為滿堂支撐架立桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。

依據(jù)規(guī)范JGJ 130—2011中附表，查得k=1.185，μ2=2.292，l0=1.185×2.292×1.2=3.259（m）

長(zhǎng)細(xì)比λ=l0/i=3.259×1000/16=203.69

根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比，依據(jù)規(guī)范JGJ 130—2011中附表，查得出軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)φ=0.174

非頂部立桿的軸向力N=1.2×5.116+1.4×2.835=10.108（kN）

5.2考慮風(fēng)荷載組合時(shí)立桿的穩(wěn)定性分析

5.2.1頂部立桿

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk=μzμsw0=0.62×1.2×0.300=0.223（kN/m2）

式中：μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)；μs為風(fēng)荷載體型系數(shù)；w0為基本風(fēng)壓值。

風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩Mw=0.9×1.4×wklαh2/10=0.9×1.4×0.223×0.9×1.22×105=36415（N·mm）

式中：lα為立桿縱距；h為立桿步距。

頂部立桿的軸向力N=1.2×3.496+0.9×1.4×（2.835+36415×10-6/0.9）=7.818（kN）

5.2.2非頂部立桿

非頂部立桿的軸向力N=1.2×5.116+0.9×1.4×（2.835+36415×10-6/0.9）=9.762（kN）

綜上，對(duì)頂部立桿和非頂部立桿在考慮風(fēng)荷載組合和不考慮風(fēng)荷載組合情況下，其穩(wěn)定性均能滿足施工要求。

6　小結(jié)

本分部分項(xiàng)工程作為典型的高支模項(xiàng)目，在施工前制定了較為合理的專項(xiàng)施工方案，通過了專家論證；在混凝土梁板澆筑期間，模板支架系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠，表明了該模板支架系統(tǒng)的承載力滿足施工要求，達(dá)到了預(yù)期目的。

[1]JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ 130—2011,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[3]JGJ 166—2008,建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[4]謝楠.高大模板支撐體系的安全控制[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.02.014

□TU755.2

□C

□1008-3197（2015）02-37-03

□2015-01-15

□劉晴翠/女，1981出生，工程師，天津糧濱投資有限公司，從事工程施工管理工作。