大截面型鋼混凝土梁吊掛式模板系統(tǒng)設計及應用

【摘 要】?現(xiàn)代建筑多設計有大跨度、大空間結構體系，當設計選用型鋼混凝土結構體系時，其梁柱構件截面尺寸往往較大，需對其模板體系進行專項設計。文章結合實際工程運用，就大截面型鋼混凝土梁模板設計、施工及其效益情況等方面進行探討。

【關鍵詞】型鋼混凝土梁; 吊掛式模板; 施工技術; 效益

基于上述特點，中交國際中心大廈項在主塔樓轉換層型鋼混凝土梁施工時應用了吊掛式模板體系技術。該技術充分利用了型鋼骨架自身剛度作為承載體系，承擔模板體系、混凝土及作業(yè)人員等施工荷載，創(chuàng)新性地設計出一套吊掛式模板系統(tǒng)，并最終完成了型鋼混凝土組合梁的施工。該技術與傳統(tǒng)搭設支撐架體的技術相比較，具有便于操作、節(jié)省成本、縮短工期及安全性高等優(yōu)點。

1 吊掛式模板系統(tǒng)

對結構轉換層的型鋼混凝土結構轉換梁進行施工時，常規(guī)施工做法采用普通模板+鋼管腳手架體系，一方面費時、費工、廢料，另一方面其下層樓板結構設計承載力無法承受架體傳來的施工荷載。根據(jù)型鋼混凝土結構的施工工序及構造特點，先按設計圖將柱、梁內型鋼安裝到位，形成施工樓層鋼結構體系，即在大截面型鋼梁鋼筋、模板安裝前，型鋼梁柱體系本身承載能力足以承受構件自重和施工荷載。

（1）利用型鋼骨架作為自承載體系，承擔其全部結構施工荷載，形成超高、大跨度型鋼混凝土梁吊掛式模板體系。

（2）鋼梁上翼緣設置倒U型吊掛鋼筋拉桿，梁底設置雙方通作為底模板主楞，與倒U型吊掛鋼筋拉桿通過定位槽鋼和配套雙層螺母固定。

（3）為保證型鋼梁整體強度和穩(wěn)定性，在設置倒U型吊掛鋼筋處的型鋼梁上翼緣的下部同間距焊接豎向加勁板，防止翼緣發(fā)生失穩(wěn)。

（4）型鋼混凝土梁截面高大，采取分層澆筑混凝土的施工方法。減小支模系統(tǒng)受力，同時能很大程度地緩解大體積混凝土水化熱，減小結構梁體混凝土溫度應力。

2 吊掛式模板體系設計及操作要點

2.1 模板設計要點

以中交國際中心大廈項目為例，主塔樓外框架三層的KL2、KL17為型鋼混凝土梁，梁長37.2 m（單跨最大跨度15 m），梁截面尺寸800 mm×1 350 mm，型鋼截面尺寸H950×500×16×32。模板采用18 mm厚木模板，次楞采用50 mm×100 mm木枋，底模板、側模板的次楞間距均為200 mm，側模板主楞采用48×3.5 mm鋼管，對拉螺桿采用M14型。

2.2 吊模系統(tǒng)設計及強度驗算

根據(jù)型鋼梁的截面尺寸，設計倒U型吊掛加固筋（端部車絲）放置在型鋼梁上翼緣處，底部沿梁跨方向水平布置雙方通與吊掛加固筋通過雙層螺母作為加固體系。為防止雙方通發(fā)生偏位，設置定位槽鋼固定雙方通位置（圖1）。為避免螺母加固點局部受力過大，在兩者之間設置鋼墊板。采用“PKPM建筑安全計算軟件”計算施工荷載值，應用“ANSYS”等有限元軟件對U型吊掛加固筋、方通、槽鋼、鋼墊板等進行強度驗算。

2.3 加工倒U型吊掛圓鋼、槽鋼、鋼墊板、加勁板

吊掛絲桿選用18的熱軋圓鋼，總長度為3 318 mm，兩端車絲200 mm，按上翼緣寬度500 mm，經過冷彎工藝形成U字型;槽鋼選用14a型號，經過切段并在中心位置開18的圓孔，形成140 mm長的定位槽鋼;鋼墊板采用Q345材質、10 mm厚鋼板，切割加工并在中心位置開18的圓孔，形成140 mm×140 mm的鋼墊板;加勁板采用Q345材質、10 mm厚鋼板，縱向加勁板經切割工藝形成半邊凹槽的形狀，豎向加勁板呈梯形;方通采用□90×50×3 mm型號。

2.4 梁底操作架搭設

采用碗扣式腳手架支撐體系搭設梁下部臨時支撐與作業(yè)平臺，除梁端頭設置支撐架保留外，梁下支撐架待梁、板鋼筋綁扎結束通過隱檢及梁模加固全部完成并經驗收合格后，通過可調支托使支撐架體與梁底模板（龍骨） 脫離并保持20～40 mm距離， 以確保梁底架體不承受結構梁體下傳荷載。

2.5 安裝加勁板、對拉螺桿、吊掛圓鋼

在型鋼梁吊裝完成之后，為保證型鋼梁的質量，避免在鋼腹板上開孔，對拉螺桿直接焊接在縱向加勁板上，間距為450 mm。沿著梁跨度方向間距900 mm布置倒U型吊掛加固筋，上部與型鋼梁上翼緣點焊固定位置。為防止上翼緣受力發(fā)生局部失穩(wěn)，在型鋼梁上翼緣的下部等間距焊接豎向加勁板（圖2）。

建筑論壇與建筑設計徐海洋： 大截面型鋼混凝土梁吊掛式模板系統(tǒng)設計及應用

2.6 安裝型鋼混凝土梁鋼筋

型鋼混凝土梁鋼筋的安裝工藝有別于普通鋼筋混凝土梁。先安裝型鋼梁上部縱筋和下部縱筋，再安裝箍筋。箍筋采用開口箍筋形式，內箍上下部開口分成兩U型鋼筋，上、下部全長搭接點焊封閉，外箍在上部直角處開口分成兩部分，上部分呈一字型、下部分呈U型，且開口處設置搭接段，后期焊接封閉，搭接段長度根據(jù)焊接形式確定，雙面焊為5倍箍筋直徑，單面焊為10倍箍筋直徑。最后安裝腰筋、拉結筋，拉結筋一端勾在縱向加勁板的凹槽上，另一端勾在鋼筋籠上，使型鋼梁與鋼筋籠形成一個整體。沿著梁長方向間距900 mm對稱設置28 mm的短鋼筋作為鋼筋籠支柱，支撐整個鋼筋籠（圖3、圖4）。

2.7 安裝底模板、側模板

底模板應根據(jù)吊掛加固筋的位置預先開孔，先安裝底模板并臨時固定，在預留木枋次楞插入空隙的前提下，安裝雙方通、定位槽鋼、鋼墊板及雙層螺母，通過調節(jié)螺母控制底模板標高。安裝側模板的施工方法與傳統(tǒng)梁模板工程相同，待側模板安裝完畢，對吊模系統(tǒng)作整體調整，使模板體系的截面尺寸、標高、起拱高度等參數(shù)滿足規(guī)范及設計要求（圖5）。

2.8 分層澆筑混凝土

型鋼混凝土梁截面高大，鋼筋密集，混凝土采取分層澆筑的施工方法。分兩次澆筑混凝土，第一次澆筑至一半梁高，剩余部分與樓板同步澆筑。分層澆筑具有兩大優(yōu)點：①吊掛式模板體系主要承受第一次澆筑的施工荷載，能減小吊掛式模板體系的受力;②梁截面高大，屬大體積混凝土，分層澆筑能減小大體積混凝土水化熱導致混凝土溫度應力過大的問題。

3 效益分析

3.1 質量效益

（1）該技術充分利用了型鋼結構作為承載體系承受施工荷載，相比于傳統(tǒng)的鋼管腳手架模板體系，縮短了傳力路徑，增加了模板體系的穩(wěn)定性。

（2）梁底模板采用雙方鋼管作為主楞，相比于傳統(tǒng)的鋼管主楞，傳力面積更大并且具有更大剛度，型鋼混凝土梁在垂直度、平整度、觀感質量等方面更優(yōu)越。

3.2 安全效益

若按傳統(tǒng)施工工藝，需搭設26.3 m的梁下高大支模架體，架體高度較高，承受荷載較大，危險系數(shù)較高;應用吊掛式模板體系技術，以型鋼骨架剛度作為承載體系，與傳統(tǒng)搭設支撐架體的技術相比，對于搭設支撐架體場地受限、型鋼截面尺寸較大的高空、大跨度、大截面型鋼混凝土梁，減少了高空作業(yè)風險，具有更高的安全系數(shù)。

3.3 經濟效益

據(jù)統(tǒng)計測算，按本項目型鋼混凝土組合梁離地高度為26.3 m，總跨度為37.2 m計算，應用吊掛式模板體系與傳統(tǒng)鋼管模板支撐體系比較，可以節(jié)省材料、人工等費用約12萬元。

4 結束語

吊掛式模板體系技術適用于型鋼混凝土梁模板工程，特別適用于搭設支撐架體場地受限、型鋼截面尺寸較大的超高、大跨度、大截面型鋼混凝土梁的模板工程。

采用吊掛式模板體系可有效解決相關施工難點，具有以下特點：

（1）通過型鋼梁來承受模板荷載，形成超高、大跨度型鋼梁吊掛模板體系，實現(xiàn)結構自承重施工的目的。

（2）吊掛式模板體系構造簡單、制作方便，整體性、穩(wěn)定性強且具有足夠的強度和剛度，施工相對安全，施工質量容易控制，可有效降低施工成本。

（3）采用吊掛式模板體系，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滿堂架體支撐體系，可以省去大梁模板下部支撐腳手架體系搭設，節(jié)省大量支模時間和成本，具有良好的經濟效益和社會效益。

吊掛式模板體系通過對高空、大跨度、大截面型鋼混凝土梁的支模方式進行改進，以型鋼骨架剛度作為承載體系，相較于傳統(tǒng)的落地式模板體系，保證了型鋼混凝土梁的成品質量、增大了施工安全系數(shù)、降低了施工成本以及縮短了施工工期，經濟效益、環(huán)境效益及社會效益明顯，具有廣闊的應用前景，能為今后類似結構工程施工提供借鑒。

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