高大模架支撐體系的設計與施工分析

王靜敏

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

當前，隨著我國城市現代化進程的加快，城市內涌現出了越來越多的大型、綜合性建筑，如：購物中心、劇院、體育館、地標性紀念建筑等，此類建筑占地面積大、高度高、跨度大、自重大，且絕大多數采用的是現澆混凝土結構。基于此背景下，項目施工中，對模板支撐架的跨度、高度以及承載能力提出了更高的要求，高大模架支撐體系由此發展起來，加強相關設計與施工研究具有重要意義。

1 高大模架支撐體系的發展情況

高大模架支撐體系，主要有四大判斷標準，滿足其一即可：①施工現場搭建的模板支撐高度大于8m；②模板搭設跨度大于18m；③施工總荷載大于15kN/m2；④集中線荷載大于20kN/m2。目前國內高大模架支撐體系可分為多個類型，包括扣件式、碗扣式、承插式、門式，具體優缺點如表1 所示。其中，扣件式高大模架支撐體系憑借著承載能力大、搭設靈活、通用性強等優勢，目前及今后一段時間依舊將是混凝土現澆施工主要支架形式。

2 高大模架支撐體系設計與施工關鍵點

根據住建部2019 年房屋市政工程生產安全事故情況通報情況顯示，模板支撐體系坍塌已經成為市政工程生產安全較大及以上事故中的一大重要類型，占比約為4.35%。從建筑施工現場情況來看，一旦高大模架支撐體系結構存在缺陷，或是搭設質量不達標、施工荷載過大、地基浸水、拆模不當，輕則混凝土結構開裂，重則引發結構變形失穩，甚至導致坍塌事故的發生。對此，高大模架支撐體系設計與施工控制十分重要，現主要就以下關鍵點展開分析。

2.1 材料方面

目前，我國相關規范對模板支撐體系中各部位使用的材料均做了明確規定，確保施工現場模板支撐承載能力可達設計要求。然而根據施工現場調查顯示，目前高大模架支撐中，材料選擇與使用方面主要存在以下幾點問題：①結合相關規范，腳手架鋼管規格需控制在φ48mm×3.6mm，工程實踐中鋼管壁厚2.7～3.0mm，甚至更薄，然而在設計中依舊按壁厚3.6mm 計算，這就導致承載力計算結果過大，搭接施工時極易出現不可靠因素；②高大模架支撐體系中部分材料如鋼管經由長年重復使用出現嚴重磨損，極易導致搭建完成后高大模架支模體系無法達原本設計標準，以至于混凝土澆筑初期出現安全事故。

對此，在高大模架支撐體系中需合理選擇鋼管材料，以碳素結構鋼為主鋼管扣件選擇鍛鑄鐵扣件，并利用優質連墻件，保證支撐體系安全可靠，防止出現失穩的情況。高大模架支撐體系施工中，所有使用的原材料均要嚴格落實報驗制度，檢驗不合格材料嚴禁投入使用。

表1 高大模架支撐體系常見類型

2.2 設計方面

高大模架支撐體系的運用中，科學的模板設計構造與計算分析十分關鍵，嚴禁憑以往工作經驗設計搭設，不按規范設置連墻件、剪刀撐等安全構建，如此將導致極大的安全隱患。對此，必須結合施工階段荷載設計值、材料力學參數等，落實高大模架支撐體系驗算、直角扣件抗滑移驗算、立桿穩定性驗算等工作，切實保證模架搭設后整體安全、穩定，滿足設計要求。

2.3 施工方面

基于高大模架支撐體系設計方案符合規范要求的情況下，依舊需嚴格控制施工過程，保證搭設質量合格。目前，針對高大模架支撐體系這類危險性較大的分部分項工程，必須嚴格按規范要求編制專項施工方案，并組織工程技術專家進行論證。高大模架支撐體系施工環境復雜、專業性強、風險大，嚴格執行持證上崗制度，做好技術交底，嚴格按審核通過的專項施工方案落實各道工序，施工流程如圖1 所示。

圖1 高大模架支撐體系施工流程

2.4 監管方面

高大模架支撐體系施工過程中，需制定詳細材料與進度計算，落實質量與安全三檢制度，嚴格按國家與行業規范落實質量驗收工作，及時發現現場不安全部位，保證高大模板支撐體系的整體承載力符合設計要求。在混凝土澆筑過程中，落實沉降觀測工作，一旦發現異常及時處理，應急預案的制定必須清晰、詳細，應急物資足量準備，即使出現坍塌等事故也能及時將財產損失、人員傷亡降至最低。

3 工程案例

本文以某文化藝術中心建筑項目為例展開分析，此項目建筑面積共計12 萬m2，涉及大劇院、博物館、圖書館、城市規劃展覽館等。其中，大劇院設計有4 個舞臺，加上觀眾廳，均為高大空間，由此合理開展高大模架支撐體系的設計與施工十分關鍵。

3.1 高大模架支撐體系選擇

本項目結構空間支撐高度大，主舞臺、觀眾廳以及東西側舞臺、后舞臺支撐高度與支撐體系選擇如表2 所示。

表2 高大模架支撐體系選擇

3.2 高大模架支撐體系設計

3.2.1 支撐體系設計

本項目采用φ48 十字盤腳手架，主要構件包括橫桿、立桿、斜桿、立桿連接件、水平斜桿、可調底座與頂托等。正方形單體構件（120cm×120cm，簡稱四門斗）中，立桿材料選用的是Q345，其他桿件為Q235，可調底座與頂托均采用Q235 鋼。

根據主舞臺、觀眾廳屋頂梁板結構布置情況分析，主梁分別為11 根、15 根，沿梁底全長120cm 連續安裝，多個四門斗構成“長龍”，主舞臺、觀眾廳分別安裝11 條、15 條；主梁外的樓板、次梁區域，由基底掃地桿開始設水平聯系桁架、水平斜撐，間距4.5m，形成穩定支撐架；支撐架與四周結構墻體之間，設方木、頂托以及扣件式鋼管腳手架支頂，水平、豎向間距2.4m、3.0m；施工操作面下部，設水平安全網，間距6m。

3.2.2 梁底模板設計

本項目主/次梁以及頂板主、次龍骨材料選擇如表3 所示，劇院梁底側、頂板模板均選用15mm 厚木膠合板，其中，梁底模、側模尺寸均為500mm×2200mm，板底模厚度150mm；觀眾廳梁底側、頂板模板選用15mm 厚木膠合板，其中，梁底模、側模尺寸均為700mm×2350mm，板底模厚度200mm。主梁模板跨度大，按跨長起拱0.2%，主舞臺、觀眾廳主梁起拱長度分別為52mm、55mm。

表3 主、次龍骨材料

3.3 高大模架支撐體系施工技術

3.3.1 高大模架支撐體系搭設

本項目支撐架基礎驗收合格后，依次完成高大模架支撐體系的搭設工作，具體施工技術要點如下：

（1）完成支撐架的排列與定位工作，并嚴格按設計要求調節可調底座。

（2）嚴格按模板支撐架平面布置圖放線，明確立桿位置，并依次完成立桿、橫桿、掃地桿、斜桿、水平斜桿的安裝與校正工作，每道橫桿、斜桿安裝完成后緊固插銷。

（3）安裝立桿連接件與上一步立桿、橫桿，掃地桿、第一步橫桿均要與立桿鎖定牢固，并調整好架體垂直度；縱、橫向掃地桿使用直角扣件與立桿固定。

（4）支撐架搭設完成后，調節可調頂托直至設計標高，并對支撐架進行驗收。

（5）依次安裝梁底主龍骨、次龍骨、梁底模、側模。

（6）完成上述安裝工作后鋪設頂板操作平臺，并安裝頂板支撐架與主、次龍骨，并對頂板支托進行調節，完成模板驗收工作。

3.3.2 高大模架支撐體系拆除

完成混凝土澆筑作業后，頂板混凝土強度達設計要求，并經全面檢查與簽證后，方可拆除支撐架。支撐架拆除需由專人指揮，同時遵循“后裝先拆、先裝后拆、由上而下”的順序，拆除前做好技術交底工作，架體下放不得站人，保證整個拆除過程安全無隱患。

4 結語

綜上所述，隨著我國大跨度、大規模建筑數量的不斷增加，高大模架支撐體系的運用越加廣泛。為保證建筑工程安全、順利實施，需根據項目空間結構情況、混凝土澆筑要求等因素，合理開展高大模架支撐體系設計工作，規范落實高大模架支撐體系搭設與拆除作業，切實保證高大模架支撐體系安全、可靠的使用，確保項目順利實施。