高大模板鋼管支撐體系設計與施工

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構模板支撐體系的施工難題，結合具體工程實例，介紹了扣件式鋼管高大模板支撐體系設計與施工，著重闡述了支撐體系的構造設計，通過構造優化設計，構成“幾何不可變桿系結構”模板支撐體系，實現既安全可靠又經濟合理的目標。

高大模板；扣件式鋼管；可調支托；幾何不可變桿系結構

0　前言

隨著中國經濟的快速發展，高空大型梁板結構設計越來越多，超高、大跨度、重荷載梁板建筑不斷涌現，這些鋼筋混凝土結構沉重的施工荷載對模板支撐體系的安全性提出了挑戰，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、可重復使用、經濟實用等特點，是一種廣泛應用的模板支撐體系。但是近年來，由于扣件式鋼管高大模板支撐體系設計與搭設不科學而導致的模板支撐架在施工中倒塌的事故時有發生，因此，為了實現既安全可靠又經濟合理的目標，有必要對模板支撐體系進行設計研究。

1　項目概況

陽光尚景苑工程為32層框剪結構，2層地下室，總建筑面積為45238m2；基礎形式為樁基礎、鋼筋混凝土地下室。附房大廳為高大模板施工區域，建筑面積為2535m2，最大搭設高度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。基礎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計研究

2.1支撐體系設計

本工程通過施工方案優化，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“概率極限狀態設計法”設計，充分考慮荷載不利因素，綜合各種施工荷載，并通過構造優化設計，構成“幾何不可變桿系結構” 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，滿設雙向水平桿件。

②豎向剪刀撐布置在架體外側周邊，內部沿梁縱向滿設剪刀撐，橫向@4m設剪刀撐；設置3層連續水平剪刀撐，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，并應采用2個旋轉扣件分別在離桿端不小于100mm處進行固定。

③立桿頂端設可調支托，與模板底部鋼管頂牢，消除偏心距?？烧{支托螺桿外徑為36mm，伸出長度≤150mm；可調支托的螺桿與支托板焊接應牢固，焊縫高度不得小于6mm；可調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，可調支托受壓承載力設計值不應小于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支撐體系構造設計

考慮支撐體系失穩的主要原因為扣件抗滑承載力和立桿穩定性，本工程采用以下構造優化設計。

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移能力和整體剛度。

②立桿垂直度偏差控制在≤H/300，且≤30mm內，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，同一平面接頭數量≤50%，并間隔設置。

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。

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

⑥立桿底部鋪b×h=150mm×60mm通長木方。

⑦考慮支撐體系失穩的主要原因之一為扣件抗滑承載力，試驗表明，當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，其抗滑承載力應取8kN；雙扣件在20kN軸向力作用下開始滑移，其抗滑承載力應取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小于40N·m，也不應大于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成的空間結構體系共同承擔荷載。根據研究，荷載傳遞超過3層以后，其傳遞效應基本可忽略不計，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、二層結構板底、梁底支撐系統不拆除，待高大模板層結構混凝土強度達到設計強度50%以上方可拆除下部結構支撐架。而且在地下二層頂板結構混凝土強度達到設計強度75%以上方可澆筑高大模板層結構混凝土。

2.4混凝土澆筑

澆筑混凝土前應編制混凝土澆筑方案，確定混凝土澆筑順序、澆筑線路、施工縫留設位置等內容。

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計強度50%以上的框架柱拉結牢固，水平拉桿的端部均應與四周剪力墻頂緊頂牢。經施工、監理、建設等相關單位對鋼筋和模板支架驗收合格后方可澆筑梁板混凝土。

混凝土澆筑路線應考慮支撐體系受荷的均勻性，以及泵管的鋪設情況，盡可能減小泵管對架體的沖擊力。事先根據澆筑混凝土的時間間隔和混凝土供應情況設計施工縫的留設位置，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。混凝土澆筑中不可集中堆載混凝土，以免超載引起安全事故。

混凝土澆筑前，還須編制應急預案；混凝土澆筑時，應有專人監測支撐架體，遇緊急情況立即停止混凝土澆筑，待消除隱患后方可繼續澆筑混凝土。

2.5支撐架體監測

采用經緯儀、水準儀對支撐架體進行監測，主要監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警值為10mm，架體垂直偏差預警值為20mm。

監測點設置在梁板支撐架體上，均勻分布，共設置10個監測點。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測，一般監測頻率為20～30min/次，終凝后至混凝土7d齡期監測頻率為1d/次。

監測數據超過預警值時必須立即停止澆筑混凝土，疏散人員，并及時通知公司相關部門，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，方可繼續澆筑混凝土。

2.6立桿穩定承載力計算

按前述支撐體系設計，本工程支撐體系受力狀態應按格構式受壓構件計算，故可將支撐體系整體穩定計算簡化為立桿的穩定承載力計算，采用荷載效應基本組合的設計值，永久荷載分項系數取1.2，可變荷載分項系數取1.4，借助于中國建筑科學研究院PKPM施工計算軟件，進行立桿抗失穩能力驗算，經驗算，本支撐體系滿足立桿的穩定性要求，具體計算過程略。

3　結束語

通過支撐體系設計，特別是支撐體系構造設計，構成“幾何不可變桿系結構” 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計計算變形值，安全可靠，經濟合理。

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規范[S].

[2]JGJ162-2008，建筑施工模板安全技術規范[S].

[3]GB50010-2010，混凝土結構設計規范[S].

[4]GB50009-2012，建筑結構荷載規范[S].

TU755.2+2

B

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。