某高层短肢剪力墙结构转换层模板支撑施工技术

孙金坤， 潘宏青， 杨 柳

(1. 攀枝花学院土木与建筑工程学院， 四川攀枝花 617000；2. 攀枝花市工程结构技术研究中心， 四川攀枝花 617000；3.西华大学建筑与土木工程学院， 四川成都 610039)

某高层短肢剪力墙结构转换层模板支撑施工技术

孙金坤1,2， 潘宏青1,3， 杨 柳1,2

(1. 攀枝花学院土木与建筑工程学院， 四川攀枝花 617000；2. 攀枝花市工程结构技术研究中心， 四川攀枝花 617000；3.西华大学建筑与土木工程学院， 四川成都 610039)

针对某高层短肢剪力墙结构上部荷载较大、结构转换层的构件尺寸较大、模板支撑体系施工技术复杂的特点，通过对比结构转换层支撑脚手架的施工方法及其特点，选定落地支撑法施工该工程项目，并准确计算支撑脚手架在承载力极限状态下和正常使用极限状态下承载力，从而节省了脚手架和模板的使用，取得了良好的经济和技术效益，为同类工程提供有益的参考。

转换层； 支撑架； 支撑形式； 施工技术

随着国民经济的快速发展，我国的各大城市的高层、超高层建筑的数量也有了突飞猛进的增长，结构转换层的设置成为这类建筑必不可少的一部分。高层、超高层短肢剪力墙结构建筑的上部荷载比较大，使得结构转换层的构件尺寸都普遍较大，在实际的施工中常常遇到很多的施工难题，模板支撑体系的布置少有研究，然而支撑体系布置得当不仅可以缩短周转材料的使用周期，还能带来巨大的经济效益，对工程施工具有重大的意义。基于以上，本文针对某短肢剪力墙结构楼层转换层模板支撑施工技术进行探讨和研究。

1 工程介绍

某工程项目位于攀枝花市炳三区某公路路口，该楼主楼为27层，塔楼为2层，地下3层。该楼主楼的地上4层为框架结构，5层及以上楼层采用短肢剪力墙结构。结构的转换层位于主楼的4层，第4层的梁为钢筋混凝土转换梁，该转换梁的截面尺寸为1 200 mm×1 600 mm。

针对本工程的转换层的构件截面尺寸大、构件位置高、施工荷载大等一系列问题，本文做出了详细的讨论，以此指导本工程及类似工程的施工。

2 结构转换层支撑脚手架的施工方法及其特点

在工程实践中，转换层支撑脚手架的可靠性和稳定性是转换层施工时需要考虑的一个非常重要的方面[1]，因此必须进行严格的理论论证以及详细的设计计算和说明。目前实际工程中最常见的3种模板施工方法为落地支撑法、叠合梁原理法和吊模法[2]。

2.1 落地支撑法

落地支撑法就是将转换层构件的自重及施工的全部荷载传递到模板上，再由模板通过脚手支撑架传递到在转换层的下层结构的顶板上[3]。这种支撑需要大量扣件脚手架或碗扣式脚手架，通常适用于施工现场有较多的可以周转使用的脚手架，且要求转换层的层高较低。在搭设模板支撑的过程中，要求支撑立杆要垂直，以保证上部荷载的能够垂直传递。在脚手支撑架拆除以前需要确定合理的拆除顺序，然后再进行拆除以防发生工程事故。在结构施工时由于模板单位面积上承受的均布荷载比较大，通常选用刚度比较大的模板(如钢模板)。支撑架多采用扣件式钢管脚手架作支撑，这种支撑方法通常不进行承载力计算。但是当转换层的结构构架尺寸比较大、结构自重大、施工荷载大，采用这种支撑方法时必须进行严格的荷载计算。

2.2 叠合梁原理法

叠合梁原理法就是在浇筑尺寸较大的混凝土构件时设置水平的施工缝，将构件分两(多)次浇筑而成。在第一次浇筑的混凝土达到一定强度以后，充分利用混凝土的这一强度，将混凝土和模板组合在一起作为二次浇筑的支撑。由于混凝土是分两层浇筑的，第一次浇筑未能把所有的混凝土全部浇筑，混凝土的模板、脚手支撑架所承受的施工荷载可以适当降低，模板和脚手支撑架的用量也就可以适当降低。该施工方法可以减少一次性浇筑混凝土的重量，可以大大减少支撑架、模板的用量，便利于模板和支撑架的设计，同时又可以降低工程施工成本，节省造价。

2.3 吊模法

吊模法就是在模板下部不设支撑，利用吊杆将混凝土的自重、施工荷载及模板系统的自重传递到外加的辅助性传力构件或结构自身的竖向受力构件上，吊模系统由支墩、吊架、吊杆和模板组成，其荷载传递路径如图1所示。

图1 吊模法施工荷载传递示意

吊模法施工具有构造简单、传力明确、造价低等特点[4]。吊模法施工是一种相对独立的模板支撑方法，目前行业内还没有相关的可遵循的技术参数，还没有制定相应的操作规范与设计规程。吊模法在实际工程中也仅做为一种工具式支撑使用，目前还没有得到大规模的推广。

3 支撑脚手架施工设计

结合高层短肢剪力墙结构转换层实际情况，本工程选用落地支撑法施工最适合。根据相关规定，结构构件的脚手支撑架的设计应当符合《建筑结构统一设计标准》的规定[5]，采用“以概率理论为基础的极限状态方法”，因此本工程在转换梁的模板脚手支撑架设计计算时，应分别按正常使用极限状态和承载力极限状态来计算、验算相关的项目。

3.1 按承载力极限状态的计算项目

承载力极限状态是指当结构或构件达到最大的极限承载能力或继续施加荷载后结构破坏时的临界状态，如结构构件因荷载过大，产生过度的塑性变形导致材料的强度发生破坏，最终导致结构或构件失去稳定性而破坏，这种临界状态被称为结构的承载力极限状态。由此，脚手支撑架按承载力极限状态设计计算的项目应为：(1)立杆的承载力；(2)脚手架节点的连接强度；(3)连墙件的抗倾覆能力；(4)脚手架的立管的稳定性；(5)脚手架基础的承载力。

3.2 按正常使用极限状态的计算项目

当结构、构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的允许值的限值时的状态，如弯曲变形过大、裂纹宽度过大、局部破损等影响正常使用的破坏或变形。这就是结构的正常使用极限状态。脚手支撑架按正常使用极限状态设计计算的项目应该有：(1)水平杆的弯曲变形验算；(2)脚手支撑架结构的换算长细比和单排立杆的长细比。

3.3 本工程计算内容

一般情况下脚手架的一些杆件在正常使用的条件下都具有足够的承载力，因此就没有必要进行逐项的计算[6]。本工程的计算项目为[7]：(1)立杆的稳定承载力；(2)大跨度的水平杆件的抗弯强度和挠曲变形；(3)连墙件的抗拉、抗压承载力；(4)立杆基础的承载力。

本工程采用的模板支撑体系的计算如下。

首先对1 200 mm×1 600 mm的大梁截面进行验算。

3.3.1 梁上部分布的线荷载Q的设计值计算

根据工程实际的施工情况，梁上部分布的线荷载Q的设计值计算(kN/m)，应当考虑到以下荷载：

(1)大梁自重25 kN/mm2(含钢筋)：25×1.6×1.2=48 kN/m

(2)大梁的翼板重(一边宽0.9 m)：25 ×2×0.25×0.9=11.25 kN/m

(3)施工活荷载：(取2.2 m宽，2.5 kN/ mm2)：2.2×2.5=5.5 kN/m

(4)混凝土承受的冲击荷载，按2.0 kN/m计算 ：1×2.0=2 kN/m

(5)混凝土振动器荷载，按2.0 kN/M计算：1×2.0=2 kN/m

(6)模板及支架荷载，根据实测按3.0 kN/m计算。

根据(JGJ 130-2011)《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》规定，荷载设计值为：

q=(1.2×48+11.25+3)+1.4(5.5+2+2)=88 kN/m

3.3.2 脚手支撑架钢管承载力计算

脚手支撑架为选用φ48×3.5的钢管, 承载力公式如下：

(1)

式中：P为钢管承载力；A为钢管的截面积，对于φ48×3.5钢管A=489 mm2；f为钢管的抗压强度,取值为205 N/mm2；ψ为稳定系数。

由长细比λ查表得：

(2)

λ=L0/i=2 100/15.78=171。由λ查相关表得：ψ=0.243，

则每根钢管的承载力由式(1)得：

P=A·f·ψ=489×205×0.243=24 359N=24.36kN

但东南大学结构实验室破坏性试验结果表明[8]：扣件最大抗滑力为，单扣件8kN，双扣件12kN，因此，如果竖杆的上端采用双扣件连接，则最大抗滑移的力只有P=12kN，从而计算出需要的立杆数为：

n=Q/P=88/12=7.3根，取8根比较安全。

这是纵向(沿梁方向)间距为500mm布置的立杆，这两个250mm之间的横向杆的水平间距为775mm，两侧见图2，其它转换大梁参照执行。

4 结论

(1)通过对比结构转换层支撑脚手架的施工方法及其特点，最终选用落地支撑法施工该工程项目。通过对该工程转换层模板脚手支撑系统的合理设计和计算，施工人员严格按照设计选用的材料和结构类型进行施工，节省了大量脚手架和模板的使用，取得了良好的经济和技术效益。

(2)在整个转换层施工中，由于设计合理、措施得力，没有发生胀模和支撑架失稳的质量、安全事故，保证了工程的质量，减少了工程安全事故的发生。

[1] 姚刚，彭志，周忠明.高层建筑转换层支撑架设计及应用研究[J].重庆建筑大学学报，2003，47(2)：73-76.

[2] 刘世友，黄勇.高层建筑转换层模板支撑方法比较[J].中国科技信息，2007，19(21)：43-44.

图2 支撑示意

[3] 张炯.高层建筑转换层施工技术浅析[J/OL].城市建设理论研究，2013，3(17)：3.

[4] 蒋红庆，邱松，赵明.建筑施工扣件式钢管脚手架工程设计计算的探讨[J].建筑设备，2011，5(10)：43-45.

[5] 程超.建筑转换层施工及质量控制[J].技术与市场,2012,33(7):3-5.

[6] 潘达说.钢筋混凝土梁式转换层施工要求探讨[J].科技创新与应用,2014，4(3)：225.

[7] 容柏生.高层住宅建筑中的短肢剪力墙结构体系[J].建筑结构学报，2012，34(2)：14-19.

[8] 杨国军.高层建筑结构转换层施工技术[J].科技致富向导，2010(21)：208-209.

孙金坤(1975～)，男，硕士，副教授，主要从事土木工程结构技术研究、教学与管理。

TU755.2+2

B

[定稿日期]2015-10-16