采用鋼管搭設桁架配重式斜柱模板支撐架的設計與施工工藝

夏 鑫

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

南京華新城項目AB地塊二期A1、B1商業附樓項目位于南京市建鄴區。裙房出屋面的聚寶盆結構在標高28.95 m處開始凸出結構獨立，并與相應環梁樓板形成穩定體系。在36.95～49.00 m標高處，柱開始向盆心傾斜13°，向內傾斜2.89 m，并在頂部設有懸挑環梁和樓板。聚寶盆結構三維如圖1所示。

圖1 聚寶盆結構三維示意

2 斜柱模板支架構造設計

2.1設計思路

斜柱模板體系采用由定型圓木模、扁鋼帶箍、組拼方模肋板、豎向方木和鋼管圍檁組合形成的斜柱模板基本構造[1-2]，形成內圓外方的模板構造，便于模板體系的加固。

在屋面層搭設落地模板支撐架，沿高度方向，在斜柱的底部、中部及頂部柱身截面的兩側，搭設鋼管扣件連續剪刀撐，可形成2個步高的鋼管扣件加強桁架梁。

相對于斜柱傾斜方向，在其相反方向的鋼管扣件桁架梁上設置配重，形成反向力矩，平衡斜柱自重和模板向內的水平分力，確保斜柱模板體系的承載力和穩定性。

2.2構造設計方案

采用全站儀進行斜柱和排架轉角處的測量定位，精準標記斜柱和排架立桿的位置。

通過對結構施工荷載的計算，得出排架立桿的間距，結合測量位置在結構樓板上對立桿進行彈線定位，按照方案搭設整體的滿堂模板排架。

斜柱模板體系采用由定型圓木模、扁鋼帶箍、組拼方模肋板、豎向方木和鋼管圍檁組合形成的斜柱模板基本構造，形成內圓外方的模板構造。

模板構造擱置在落地支撐架上，并設置斜向鋼管支撐[3]與柱水平鋼管圍檁進行扣接，將荷載傳遞給整體的滿堂模板排架。

在鋼管扣件加強桁架梁尾端設置配重，形成反向力矩，平衡斜柱自重和模板向內的水平分力，確保斜柱模板體系的承載力和穩定性。

桁架配重平衡式落地鋼管支撐架斜柱支模施工構造如圖2、圖3所示。

圖2 斜柱模板支撐架平面示意

圖3 斜柱模板支撐架剖面示意

2.3構造安全驗算

根據腳手架平、立面布置以及斜柱澆筑次數，有限元分析共分8個工況（圖4）。模型選取柱中心線兩側腳手架，與主體結構相接部分設置為固定邊界，配重和澆筑時產生的側面壓力分別以恒荷載形式施加，其中側壓力取澆筑高度為1.5 m時，混凝土產生于斜撐的節點荷載，荷載組合為1.35（自重＋節點側向壓力＋配重），腳手架鋼材為Q235，截面為φ48 mm×3 mm。

圖4 不同工況有限元模型

工況劃分：澆筑第n段斜柱，荷載施加于第n段斜撐節點上，配重設置n層。根據核算，不同工況下向心方向變形值如表1所示，變形云圖如圖5所示。

圖5 不同工況下變形云圖

表1 不同工況下向心方向變形值

不同工況下斜撐軸向最大應力值如表2所示，應力云圖如圖6所示。

表2 不同工況下斜撐軸向最大應力值

圖6 不同工況下應力云圖

由有限元分析結果可知，所有工況中變形最大值為10.8 mm，變形較小，滿足施工要求。腳手架應力最大值為67.5 MPa，小于鋼材設計強度215 MPa，腳手架斜撐強度滿足要求。

3 斜柱模板支架施工工藝流程

3.1工藝流程

施工前準備工作→滿堂整體排架和斜柱模板施工→斜柱模板和整體排架連接施工→桁架梁和配重施工→混凝土澆筑施工

3.2施工前準備工作

仔細查閱斜柱和下部結構樓板的施工圖紙，了解斜柱及其下部各層的結構構造，包括混凝土結構強度，斜柱的傾斜方向、角度、高度等。

編制施工方案，并對施工作業人員進行詳細交底。

根據模板構造體系計算所需模板、方木、鋼管、扣件等材料的數量，進行材料準備。

3.3滿堂整體排架及斜柱模板施工

整體結構呈圓形，排架施工前均在下部結構樓板上畫線定位立桿的具體位置。不同扇面排架的交界處需注意水平牽桿的搭接長度應滿足要求。縱橫向的水平桿確保設置到位，架體底部、中部、頂部及豎向按間距不大于6 m設置1道水平剪刀撐。

在架體外側周邊及內部縱橫向每5跨且不小于3 m設置寬度為5跨的豎向剪刀撐。依據斜柱模板安全性計算結果來確定模板和方木的規格和間距布置情況。安裝定型圓木模和制作方模肋板，并用方木及鋼管圍檁緊固模板。斜柱模板體系分3段，每段4 m，由下向上進行施工。

3.4斜柱模板與整體排架連接施工

在斜柱與滿堂排架投影范圍內，于排架立桿上設置斜撐桿，并與斜柱模板的鋼管圍檁固定連接。斜撐桿連接范圍需延伸至少2根立桿，水平涉及3排立桿，豎向沿斜柱全高設置。

3.5桁架梁及配重施工

斜柱兩側排架的底部、中部、頂部設置覆蓋2步的桁架梁，桁架梁采用鋼管連續剪刀撐的形式。斜柱位置4排立桿的橫桿桁架梁尾部設置負重，負重在斜柱分段澆筑前，均勻地設置在架體的每步橫桿上。

3.6混凝土澆筑施工

混凝土澆筑前做好澆筑的交底工作。使用料斗分段澆筑混凝土，安排專人進行現場監管，控制澆筑速度和振搗質量。澆筑完成做好混凝土的養護工作。

4 斜柱模板支架施工質量控制要點

4.1滿堂整體排架及斜柱模板施工質量控制

鋼管、扣件、模板、方木規格需滿足計算要求，做好進場的外觀檢測工作。隨滿堂排架搭設進度，剪刀撐同步設置到位，其垂直度、平面角度、搭設范圍滿足方案和規范要求，搭設時嚴格控制立桿間距、步距的尺寸。制作模板時控制方木的間距，同時相鄰單元間控制模板的平整度和拼縫大小。大面模板安裝到位后，對模板拼縫處進行修補處理，確保不漏縫。對鋼管水平圍檁、斜撐和支點構造必須嚴格檢查驗收。由于斜撐較密，必須按照搭設順序及時檢查整改和加固，避免全部搭設完畢后人員無法進入加固的情況發生。

4.2斜柱模板與整體排架連接施工質量控制

要逐個檢查斜撐鋼管與斜柱模板[4]鋼管圍檁的連接是否可靠。斜撐連接的平面、立面范圍需符合方案的要求，斜撐要與每根接觸的橫桿在靠近立桿節點處有效扣接。

4.3桁架梁及配重施工質量控制

桁架梁設置的位置要與方案相符，連續設置的剪刀撐與排架節點扣接牢固。

桁架梁尾部的配重在斜柱分段澆筑前均勻設置在架體的每步橫桿上，并與整體排架綁扎牢固。

4.4混凝土澆筑施工質量控制

混凝土進場后核對部位、強度等級、數量等信息是否正確，同時測量坍落度情況。混凝土澆筑前應處理好新老混凝土結構接縫處的疏松、灰塵、垃圾和雜物問題，澆水濕潤時不得有積水。控制混凝土澆筑速度，避免在斜柱局部一次性澆筑過高的情況，并控制振搗質量[5]，盡量避免對外側模板振搗過多。

5 結語

該凌空斜柱桁架配重式鋼管模板支架施工較為便捷，通過將排架設置在上部樓板結構上，大大節約了總體排架的搭設量，有明顯的社會和經濟效益。利用鋼管搭設的桁架梁，取材方便、構造簡單、操作便捷、適用性強，很好地兼容整體排架體系，共同承受施工荷載。斜柱支模構造體系中，通過使用方模肋板，形成內圓外方的模板構造，大大降低了圓柱模板加固的難度，對于高空臨邊懸挑混凝土斜柱支模施工工程有一定的借鑒作用。在日后同類工程施工中，我們將繼續改進這一支模構造體系，使其更加合理和可靠。