建筑工程中高大承重結構模板支架技術探討

王軍強

（甘肅第二建設集團有限責任公司，甘肅 蘭州）

引言

在建筑行業中，越來越多的建筑結構都朝著高端化、復雜化的方向發展。現如今很多結構復雜、樓層較高的建筑工程，都需要采取優良的承重結構，性能優良的高大承重結構需要利用模板支架進行支撐和固定。由于建筑的特殊性，高大承重結構模板支架所需達到的性能要求也比較高，在使用該施工技術的過程中，有諸多細節值得考究。結合實際案例進行分析，能夠更加清晰明了地了解落實高大承重結構模板支架的施工需要執行的步驟。

1 工程概況

某市的商業建筑樓工程總建筑面積高達92 270 m2，整個建筑工程分為三棟主樓，最高的主樓總高度為45.8 m。該建筑工程除了主樓高度較高之外，其地下建筑層也很深，總共分為三層，深度達10 m。該高層建筑地下層的建筑面積為12 000 m2，地上總共有12 層，整體面積為80 270 m2。在最高的主樓南側有一個懸挑的空中花園觀光層，觀光層的地面為夾膠鋼化玻璃，固定在懸挑梁上。觀光層的頂面為鋼筋混凝土懸挑結構，層高9.6 m，懸挑長度為8.8 m，懸挑梁的截面為800 mm×1 800 mm, 結構樓板的厚度高達150 mm，支模架的架體高度26.8 m，考慮到本分項工程支模架搭設高度太高、集中線荷載較大、架體落地面積不大，首先考慮采用鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架形式的架體。架體搭設高度超過8 m，集中線荷載超過20 KN/m。由于該分項工程屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程，此工程危險系數高、施工難度大、需要在高空中完成作業，所以其設計的方案和模板支架搭建技術要求尤為關鍵。

2 建筑工程中高大承重結構模板支架設計要點

2.1 模板支撐架體的架構形式

在建筑工程當中，承重結構模板支架中有著諸多形式，鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架屬于其中之一，負責承重功能的架體主要位于整個模板平臺的支撐區域。施工前先彈出800 mm×1 800 mm 懸挑梁的邊線位置，整個承重支架的格構式桁架要盡量安放在懸挑梁下方，使得格構式桁架的頂端和底部能夠與滿堂腳手架充分進行連接，但也要結合具體計算情況進行調整[1]。鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架中的格構式桁架立面跟剖面如圖1、圖2 所示。

圖1 格構式立柱桁架構立面

圖2 格構式立柱桁架構剖面

本工程梁的荷載比較大，可以將格構式桁架布置在懸挑梁端部下方，將格構式桁架的支撐點設置在混凝土地面上。在設計鋼管滿堂腳手架和格構式桁架時，也應當考慮施工圖上梁的位置和尺寸及施工等因素，結合原主體混凝土結構的位置情況進行加固和拉結。確定鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架的步距和跨距時，不僅要考慮其所承擔的荷載大小，還需要根據現場實際情況及施工方便來設計其方案。

2.2 格構式桁架設計要求

對于建筑工程的高大承重結構模板支架而言，格構式桁架在支撐架體系中起到了良好的固定與支撐穩定作用，能夠分擔一部分的應力，使得整體的架構趨于科學化和專業化。

格構式桁架材料的選擇十分重要，要使各拉桿能顯著提升鋼桁架的結構穩定特性，就要結合支架的具體情況，選取能夠提升承載能力的斜拉桿材料，確保立柱及斜拉桿能有效降低支撐架的自重，并進一步提升其性能優化的空間。格構式桁架的5 根立柱選用Ф200*4.0 mm 的鋼管，所有斜拉桿選用Ф48*3.6 mm的鋼管，這樣的話方便和滿堂腳手架進行扣件連接，Ф200*4.0 mm 的鋼管和Ф48*3.6 mm 的鋼管拉桿的所有連接點采用二氧化碳氣體保護焊進行滿焊。

2.3 鋼管滿堂腳手架的設計要求

在整個建筑工程中，除了有承重結構模板支架體系自重，還會有混凝土結構的重量，因此搭建高大承重結構的模板支架支撐體系，除了要考慮到支撐架構自身的重量，還需要結合混凝土實體的施工情況，綜合控制其整體的搭建形式。為了提升支撐體系整體的完整性和安全性，必須在前期做好計算，提升支撐體系的抗壓能力，將其抗壓和抗變形的量控制在一定范圍內，精準計算其變形的最大數值，并通過后期的調整規避變形的可能[2]。計算時鋼管選用Ф48*3.6 mm的鋼管。通過借助BIM軟件等信息化技術可以進行精準的計算，再結合鋼結構的設計規范，調整模板支撐體系的控制形式。具體結果如表1 所示。

表1 懸挑部分梁板各項部位參數

3 建筑工程中高大承重結構模板支架的構造措施

3.1 支撐架體基礎的設置

在搭建該建筑工程的高大承重結構模板支架時，應當提前考慮到架體基礎的承載力情況。因為架體要承擔自身重量和架體所承載的模板重量、鋼筋重量、及混凝土質量。通過計算要結合工程實際情況確定采用何種加固措施和基礎形式。本項目懸挑結構下方無任何主體結構，是原基坑外緣回填土，需對原回填土進行二次分層碾壓，使得素土的壓實系數不得小于0.97，分層碾壓處理高度不得小于3 m，素土回填的頂部應高于原始地面300 mm，做好排水措施。四周應超出鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架架體搭設范圍2 m，素土回填的上部再做200 mm 的3:7 灰土墊層，然后再澆筑200 mm 厚的C35 混凝土作為鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架架體的基礎。架體基礎施工完畢后在混凝土基礎上彈出懸挑梁的梁邊線，以便架體搭設時好控制立桿的相對位置[3]。架體搭設前在滿堂腳手架立桿的下部再墊上200 mm*200 mm*50 mm 的木墊板，使每根腳手架立桿能受力均勻。

3.2 水平剪刀撐的設置

由于鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架中的格構式桁架是十分重要的穩定及承重部分，也是控制高大承重結構模板支架質量的關鍵，所以在制作鋼桁架時，要詳細檢查各個焊點的質量。水平剪刀撐是整個架體穩定性的保證及防變形的重要構造措施，也是保證安全的前提。首先在水平剪刀撐的搭設前所需材料的質量尤為重要，鋼管盡可能選用無銹蝕的新鋼管，扣件必須選用抗滑移試驗合格的轉向扣件和十字扣件。延高度方向每隔4 m 設一道水平剪刀撐，水平剪刀撐和鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架的每個桿件節點上必須連接扣件，和水平橫桿相交處用轉向扣件，和立桿連接處用十字扣件，水平剪刀撐水平桿搭接處要保證搭接長度采用3 個轉向扣件相連接[4]。每個連接點的連接扣件需達到規定的力矩值防止滑脫給架體穩定性造成損傷，如圖3 所示。

圖3 剪刀撐的布置

3.3 豎向剪刀撐的設置

豎向剪刀撐也是鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架穩定性的重要組成部件，是整個架體防止豎向變形的重要構造措施，也是不可缺少的。材料選用和水平剪刀撐一致。在搭設時需根據現場實際情況確定搭設間距，原則是間距不得大于6 m。需延高度方向從底到頂連續設置。豎向剪刀撐的下端盡量和原混凝土結構頂緊后再固定扣件，豎向剪刀撐和鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架的每個桿件節點上必須連接扣件，和水平橫桿相交處用轉向扣件，和立桿連接處也用轉向扣件，豎向剪刀撐豎向桿件搭接處要保證搭接長度采用3 個轉向扣件相連接。若原混凝土結構和豎向剪刀撐不好連接頂緊時可提前預埋鋼管進行固定，這樣效果最好。

3.4 架體與原主體混凝土結構的拉結措施

架體與原混凝土結構的拉結也是鋼管滿堂腳手架配合格構式桁架穩定性的重要組成部件，是整個架體防止豎向和水平變形的重要構造措施，也是不可缺少的。拉結主要采用鋼管扣件抱柱連接、預埋鋼管雙扣件連接、雙向用頂托頂緊連接和搭設斜頂桿支撐。原則上延高度方向每隔3 m 設一層拉結措施，間距不得大于3 m。為了有效提升整體架構的穩定性，安裝人員還需要復核設計方案中的各項參數是否科學合理，遵循安全性第一的標準，測量拉結桿間距、水平桿步距等重要參數[5]。在現場安裝的過程中，可能會出現水平桿與斜頂桿在支撐架構內部重疊碰撞的情況，此時，為了協調整體架構的穩固性，需要提前按照設計方案計劃好，保證每根桿件都在自己的位置上防止碰撞打架。借助模型查找碰撞處，這樣能保證按照方案搭設保證安全。

3.5 澆筑混凝土技術

對搭設的架構和部件進行詳細的檢測后，可以進行混凝土的澆筑工作。為了讓混凝土能夠和鋼筋承重結構支架有效結合，應當確保整體流程是緊密且專業的。在前期配制混凝土時，也要結合支撐結構的力學性能混凝土設計強度要求，加入適當的外加劑，提升混凝土架構的承重強度。除此之外，在澆筑混凝土之前可以借助一些信息數字化的應用軟件模擬混凝土實際成型后的場景，測試其所能夠承載的荷載力以及能夠應對的復雜場景，調整不同場景下荷載力變化和應力變化情況，確保該高大承重結構模板支架能夠有效地應對上述情況。如果出現無法正常承重的模擬場景，也可以采取微型化模擬的形式進行測試[6]。除此之外，需要注意檢測鋼桁架、斜拉桿等主要構件的性能變化情況，可以在其部件位置安裝傳感器。澆筑混凝土的過程中采取合適的泵送機器，在固定的時間段內合理地運送混凝土，隨著傳感器反饋的參數變化，適當調整澆筑混凝土的澆筑速度，隨時檢測構件的變形情況。出現變形異常問題時，及時調整澆筑方案，確保支撐體系安全可靠，保證混凝土能夠達到預設的強度值，同時也要做好后期的養護工作，避免結構出現裂縫。

3.6 高大承重結構模板支架的監測

在高層建筑中高大承重結構模板支架體系搭設完，在加載過程中也就是鋼筋安裝時和混凝土澆筑時應對架體的穩定變形進行隨時檢測。

（1）本工程需進行監測的項目。立桿頂水平位移、支架整體水平位移、立桿下沉。

（2）監測點的布設。a.支架監測點布設應按監測項目分別選取在受力最大的立桿、支架周邊穩定性薄弱的立桿部位；b.監測點布設根據支架平面大小設置不少于2 個立桿頂水平位移、支架整體水平位移、立桿下沉。

（3）監測儀器精度應滿足現場監測要求，立桿水平位移，支架整體水平位移采用經緯儀進行觀測。立桿下沉采用水準儀進行觀測，觀測立桿選取重量最大梁的支撐立桿上。

（4）監測頻率：在澆筑砼過程中實施實時監測，一般監測頻率不超過20～30 min 一次，監測時間可控制在混凝土澆筑前至砼終凝。

（5）在澆搗高支模梁板砼前，由項目部對腳手架全面檢查，合格后才開始澆砼，澆砼的過程中，由質安員、施工員對架體檢查，隨時觀測架體變形。具體構件允許偏差如表2 所示，如發現隱患，應及時停止施工，采取措施保證安全后再施工。

表2 構件允許偏差

結束語

綜上所述，結構復雜、樓層較高的建筑工程需要采取承重結構，性能優良的高大承重結構則需要利用堅固穩定的模板支架進行支撐和固定。建筑工程中高大承重結構模板支架設計要點有根據支撐架構的梁柱位置來確定，盡量將整個承重支架的鋼桁架安放在梁柱的軸線位置上。結合支架的具體情況，選取能夠提升承載能力的斜拉桿材料。結合高支模搭設相關參數的實際情況，綜合控制其整體搭建形式。建筑工程中高大承重結構模板支架技術有制作與安裝預埋件技術、鋼桁架施工技術、斜拉桿施工技術、架設支撐架技術、澆筑混凝土技術、高大承重結構模板支架管理技術。