采用型鋼梁的工具式鋼管支架梁板共支施工技術

王莉瑛,周 波,張國慶

(杭州二建建設有限公司,浙江 杭州 310005)

1 概 述

近年來,全國各地連續發生多起扣件式鋼管模板支撐坍塌導致群死群傷事故,造成重大的人員財產損失和惡劣的社會影響。為此,國家、省、市各相關部門出臺了一系列的文件規定,限制和規范了扣件式鋼管腳手架的使用,推廣工具式腳手架。

工具式鋼管之間水平桿是規定尺寸,常規尺寸包括1.2 m、0.9 m、0.6 m和0.3 m,在實際施工中,梁底采用2根立桿承受梁荷載,立桿橫向間距為0.3 m,縱向按荷載大小為0.6 m或0.9 m不等。在支模設計和施工時發現,當梁截面≤0.5 m2時,采用這種方式搭設模板支架,梁底立桿間距過小,未能充分利用桿件的力學性能,存在材料浪費和施工操作不便的問題。有時，現場會出現用扣件來傳遞該類梁的荷載,以此減少立桿的使用,方便后續施工,然而這又不符合相關文件規定,存在安全隱患。

2 設計概況

本項目位于杭州市拱墅區杭鋼單元,綜合樓一樓有挑高門廳,面積為150 m2,框架梁最大為300 mm×700 mm,周邊樓板厚100 mm,層高9.98 m。按照當地要求,超大結構模板支架必須采用工具式支模架,故在設計時采用承插型插槽式鋼管支架。

按照常規的設計,梁底采用2根立桿,間距0.3 m,梁兩側立桿間距0.9 m,板下立桿間距0.9 m×0.9 m,最后計算出梁底立桿強度為71.386 N/mm2,梁兩側板下立桿強度為82.962 N/mm2,遠沒有達到充分合理利用立桿力學性能的要求(圖1)。

圖1 梁板不共支搭設圖

針對現有技術中存在的上述問題,本次研究項目主要提供一種針對截面不大于0.5 m2梁的梁板共支技術。研究的主要對象是設計一種帶插孔的型鋼水平桿來承受梁荷載。其特征在于梁兩側相鄰兩根立桿之間的水平桿采用型鋼制作,梁的荷載傳遞方式：梁底模板→梁底方木→梁底鋼管主龍骨→可調托座→型鋼承重水平桿→梁兩側立桿,充分利用鋼管立桿插座能夠承受較大荷載的能力(圖2)。

圖2 梁板共支搭設圖

3 承插型插槽式鋼管支架產品構造

承插型插槽式鋼管支架是工具式鋼管支架的一種,主要是將插頭、插座采用氣體保護焊焊接工藝固定在鋼管橫桿、立桿上,鋼管支架橫桿、立桿連接節點是插座燕尾錐形凸槽與插頭燕尾錐形凹槽緊配連接,有自鎖功能,其抗下滑力是傳統扣件式的10倍以上,其中插頭、插座的抗剪承載力設計值分別達到20 kN和24 kN[1]。

承插型插槽式鋼管支架插座節點構成由焊接于立桿上的插座、水平桿桿端插頭組成(圖3)。

圖3 承插型插槽式節點構成

承插型插槽式鋼管支架各構件節點的力學性能見表1。

由表1中可以看出插座的焊縫抗剪承載力大于插頭焊縫抗剪承載力,可以保證立桿插座與立桿可靠連接,橫桿和立桿插頭插座承載力均不小于20 kN。因此,在模板工程設計施工中,如何利用插槽式支架高強度承載力的優點,處理好節點構造,以達到充分、合理利用架體材料特性從而降低施工成本的目的,是梁板結構共支技術開發的主動力。

表1 承插型插槽式鋼管支架各構件節點的力學性能

4 梁、板結構共支的主要特點

4.1 梁、板結構共支支架主要特點

支架平面布置以梁為核心,同時考慮梁側模安裝和拆除作業空間,支架高度至板底,同時承載梁和局部板所有荷載。梁荷載主要通過穿套管擱在立桿插座上的承重型鋼水平桿傳遞給立桿；板荷載主要通過立桿頂端的主、次龍骨傳遞給同一支立桿。立桿總高度和調節范圍主要以板底模板系統為控制,由上而下控制。

4.2 多層無板梁結構共支支架主要特點

支架平面布置以梁為核心,同時考慮梁側模安裝和拆除作業空間,基本以梁中心線為支架平面中心線,支架高度略高于頂層無板梁梁頂,同時承載各層梁不同階段的相應所有荷載。各層梁荷載主要通過擱在立桿插座上的承重型鋼水平桿傳遞給同一支立桿。立桿總高度和調節范圍主要以頂層梁模板系統為控制,由上而下控制。

4.3 梁、板結構共支的技術難點

1)承重橫梁應使立桿插座承受雙側彎剪,且雙側彎剪應對稱、無偏心或小偏心。

2)承重橫梁強度和剛度應滿足常見截面梁荷載設計。

3)承重橫梁應能結合不同高度立桿,滿足不同梁底標高截面梁,特別是交叉主次梁的模板施工。

4)承重橫梁應有標高可調節措施。

5 承重型鋼梁開發

5.1 承重型鋼橫梁設計

承重型鋼梁采用方型鋼管制作,開孔后套入立桿,擱在立桿插座上,以確保立桿插座承受雙側對稱彎剪。方形鋼管規格以工程中梁、板實際荷載而定,一般取80 mm×60 mm×3 mm或80 mm×80 mm×3 mm。

在方型鋼管對稱位置兩側間隔一定距離(按構件的模數600 mm或900 mm)成孔,并焊接Ф57鋼管套筒。在中間間隔一定距離(按一般梁荷載取400 mm)成孔,并焊接Ф48鋼管套筒(圖4、圖5)。施工時,在外側套筒中穿立桿,支撐板下荷載；在內側套筒中插入可調托座,調節梁底模板標高,支撐梁底荷載(圖6)。

圖4 型鋼梁平面圖

圖5 型鋼梁立面圖

圖6 型鋼梁套入立桿示意圖

5.2 型鋼承重梁制作控制要點[2]

1)鋼套管應垂直于方型鋼管,與方型鋼管傾角偏差應控制在±0.5°內；

2)鋼套管兩端端面應與鋼管垂直,且斜偏差控制在±1°內；

3)鋼套管與方型鋼管采用滿焊焊接,有效焊縫咬入深度不得小于1.5 mm,亦不得大于2.5 mm；

4)型鋼表面,特別是焊接焊縫處,應作防銹處理。

6 梁板結構共支的施工

6.1 設計要點

支架平面布置受支架橫桿長度規格、柱截面尺寸、建筑物開間和進深的影響較大,應遵循以下幾點施工設計方法：

1)不論梁板結構共支,還是無板梁,均應以梁為核心并預留梁側模安裝和拆除作業空間。

2)當建筑物開間和進深尺寸不是橫桿長度規格時,應以梁兩端的柱為平面布置起點,向跨中布置,支架斷開位置設置在跨中,且斷開長度應小于立桿縱向間距(即n

圖7 梁板共支模板支架平面布置圖

3)當梁兩端無柱或只有一根柱時,可將交叉梁交匯部分視為方形柱來進行平面布置。

4)支架平面布置,應保證至少一個方向呈直線,以方便可調托座上主龍骨梁施工。

6.2 節點構造

1)支架主要由承插型插槽式鋼管支架體系中的立桿、橫桿、可調底座、可調托座組成。梁底支架寬度由梁寬確定,一般為0.9 m和1.2 m。對于梁寬超過0.6 m時,通常采取另一種設計方法,即在梁底設計獨立支架,并與板支架各自獨立。

2)梁荷載主要傳遞路徑：荷載→模板→方木次楞→鋼管主龍骨→可調托座→型鋼承重梁→立桿→地基基礎；板荷載傳遞路徑：荷載→模板→方木次楞→鋼管主龍骨→可調托座→立桿→地基基礎。同一區域內的梁板荷載最終傳遞給同一支立桿,直至地基基礎。

3)梁底型鋼承重梁直接擱置在立桿插座上,并利用插入型鋼梁鋼套管內的可調托座調節梁底支撐高度和傳遞梁荷載；板底利用插入立桿頂端的可調托座調節支撐高度和傳遞荷載。

4)當中間層梁凈高不符合立桿長度模數時,可采用中間調節桿進行調節。

6.3 施工要點

1)工藝流程 編制專項施工方案→專項施工方案可行性論證→施工準備→地基基礎處理→地基基礎驗收且合格→支架平面布置定位測量放線→支架搭設施工及驗收→安裝型鋼承重梁→安裝可調托座→標高控制→安裝主龍骨→安裝次楞→鋪設底?！鷺烁呔_控制→安裝兩側模板→檢查驗收合格→進入鋼筋工程。

2)定位放線 支架搭設前應確定平面主控制線,并結合平面布置圖準確定位,以確保梁側模安裝和拆除空間。

3)支架標高控制 支架搭設前應確定標高主控制線,無論是梁、板結構,還是無板梁結構,支撐高度和調節高度均應由上而下控制。若出現可調底座外露絲桿過長時,則可采用墊墊塊等來減小外露絲桿長度。

6.4 施工細節控制和安全控制要點

1)承載地基基礎必須具備上部荷載傳遞所需強度和剛度,土壤地基基礎應設置排水措施,不得長期浸泡于水中,以保證承載地基基礎100%安全。

2)可調底座和可調托座不得出現傾斜的情況,且確保每個調節手柄均處于擰緊狀態；荷載較大時,可調底座的底板和可調托座的托板均應有加勁設計措施,否則應嚴格控制立桿間距,以免可調托座的托板壓彎后發生模板坍塌事件。

3)主龍骨可采用搭接或對接的方式。當采用對接時,必須保證對接面位于可調托座中心處,且可調托座應有加勁設計措施。

4)嚴格控制梁、板模板主龍骨懸挑長度,懸挑長度不應超過相鄰跨跨長的1/3,且應對主龍骨懸挑部分進行抗彎、抗剪和撓度驗算控制。

5)在支架搭設時,應保證支架系統和模板系統有足夠的檢查與驗收人員通行空間。當設置人行通道和汽車通道時,應設置防撞、防墜物等安全警示牌和安全標語。

7 結 語

在本工程中,采用梁板共支的施工技術,雖然增加了型鋼水平梁的制作使用成本,但減少了梁底立桿的使用量,并且立桿間距從0.3 m擴大到0.9 m,方便施工操作；立桿應力從71.386 N/mm2上升到117.016 N/mm2,充分利用插座抗剪承載力。本創新技術不僅合理利用了產品自身節點構造,還充分利用了架體高承載力、高穩定性的特性,而且保證了荷載軸心傳遞,有效簡化了梁、板結構支模設計和施工,特別解決了連續多層無板梁結構支撐難的問題。

經過多項工程應用,充分展示出支架材料用量少,安裝和拆除工效高的特點；不僅保證了施工安全、工程質量,還大大提高了現場文明施工程度,提高了施工技術含量,從而取得了良好的技術經濟效益和社會效益。目前，該項技術已成功申請發明專利技術和實用新型專利技術。

[1] 杭州二建建設有限公司.DB33/T 1117—2015建筑施工承插型插槽式鋼管支架安全技術規程[S].北京:中國計劃出版社，2015.

[2] 候君偉.建筑施工手冊[M].4版.北京：中國建筑工業出版社，2003.