高大模板钢管支撑体系设计与施工

2016-08-23安徽省第二建筑工程公司安徽合肥230011

安徽建筑 2016年3期

关键词：支撑体系立杆扣件

周　毅　（安徽省第二建筑工程公司，安徽合肥 230011）

高大模板钢管支撑体系设计与施工

周毅（安徽省第二建筑工程公司，安徽合肥 230011）

针对高空大型梁板结构模板支撑体系的施工难题，结合具体工程实例，介绍了扣件式钢管高大模板支撑体系设计与施工，着重阐述了支撑体系的构造设计，通过构造优化设计，构成“几何不可变杆系结构”模板支撑体系，实现既安全可靠又经济合理的目标。

高大模板；扣件式钢管；可调支托；几何不可变杆系结构

0　前言

随着中国经济的快速发展，高空大型梁板结构设计越来越多，超高、大跨度、重荷载梁板建筑不断涌现，这些钢筋混凝土结构沉重的施工荷载对模板支撑体系的安全性提出了挑战，由于扣件式钢管模板支撑体系具有施工安拆方便、组合灵活、可重复使用、经济实用等特点，是一种广泛应用的模板支撑体系。但是近年来，由于扣件式钢管高大模板支撑体系设计与搭设不科学而导致的模板支撑架在施工中倒塌的事故时有发生，因此，为了实现既安全可靠又经济合理的目标，有必要对模板支撑体系进行设计研究。

1　项目概况

阳光尚景苑工程为32层框剪结构，2层地下室，总建筑面积为45238m2；基础形式为桩基础、钢筋混凝土地下室。附房大厅为高大模板施工区域，建筑面积为2535m2，最大搭设高度17.8m；框架柱为型钢混凝土柱，主要截面尺寸为 1000mm×2000mm和1300mm×1600mm；主梁为型钢混凝土梁，最大截面尺寸500mm×2300mm，最大跨度16.8m；地下室楼板厚度250mm，附房大厅楼板厚度200mm。基础柱墙至七层柱墙混凝土强度等级为C50，负二层至八层梁板混凝土强度等级为C40。

2　高大模板支撑体系设计研究

2.1支撑体系设计

本工程通过施工方案优化，采用资源丰富、组合灵活的Ø48×3.5mm的Q235扣件式钢管支撑体系，承载能力按“概率极限状态设计法”设计，充分考虑荷载不利因素，综合各种施工荷载，并通过构造优化设计，构成“几何不可变杆系结构” 模板支撑体系。

①梁支撑立杆的横距（沿跨度方向）L=600mm，梁底设二道承重立杆；板底立杆间距为900mm× 600mm，立杆的步距h=1.5m，满设双向水平杆件。

②竖向剪刀撑布置在架体外侧周边，内部沿梁纵向满设剪刀撑，横向@4m设剪刀撑；设置3层连续水平剪刀撑，宽度为6m，分别位于扫地杆、中部和梁底。剪刀撑采用搭接，搭接长度不得小于500mm，并应采用2个旋转扣件分别在离杆端不小于100mm处进行固定。

③立杆顶端设可调支托，与模板底部钢管顶牢，消除偏心距。可调支托螺杆外径为36mm，伸出长度≤150mm；可调支托的螺杆与支托板焊接应牢固，焊缝高度不得小于6mm；可调支托螺杆与螺母旋合长度不得少于5扣，螺母厚度不得小于30mm，支托板厚为6mm，可调支托受压承载力设计值不应小于40kN。

④梁板模板采用18mm厚胶合板，模板底部格栅采用60mm×120mm木方，平行于纵梁布置。穿梁对拉螺栓采用M14，水平间距500mm，竖向支撑点到梁底距离依次为200mm、500mm、1000mm和1600mm。

2.2支撑体系构造设计

考虑支撑体系失稳的主要原因为扣件抗滑承载力和立杆稳定性，本工程采用以下构造优化设计。

①将水平杆与已浇框架柱用抱柱的方式连接，以提高支撑体系抗侧移能力和整体刚度。

②立杆垂直度偏差控制在≤H/300，且≤30mm内，减小立杆的偏心距。

③立杆、扫地杆、水平拉杆均采用对接扣件接长，1.5m范围内，同一平面接头数量≤50%，并间隔设置。

图1　纵向水平杆对接接头布置

④同一步距的水平杆高低差控制在≤50mm内。

⑤剪刀撑用旋转扣件固定在与之相交的水平杆或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm。

⑥立杆底部铺b×h=150mm×60mm通长木方。

⑦考虑支撑体系失稳的主要原因之一为扣件抗滑承载力，试验表明，当直角扣件的拧紧力矩达40～65N·m时，单扣件在12kN轴向力作用下开始滑移，其抗滑承载力应取8kN；双扣件在20kN轴向力作用下开始滑移，其抗滑承载力应取13kN。本工程的扣件抗滑措施为：梁底立杆、扫地杆、水平拉杆均采用双扣件，而且，扣件螺栓拧紧扭力矩值不应小于40N·m，也不应大于65N·m。

2.3承荷楼板的加固措施

由于本工程支撑体系材料用量大，架体材料、模板荷载、钢筋混凝土等总荷载巨大，采用多层楼板与板间支撑构成的空间结构体系共同承担荷载。根据研究，荷载传递超过3层以后，其传递效应基本可忽略不计，考虑到地下室顶板厚度为250mm，刚度和承载力较大，采取两层加固措施，即地下一、二层结构板底、梁底支撑系统不拆除，待高大模板层结构混凝土强度达到设计强度50%以上方可拆除下部结构支撑架。而且在地下二层顶板结构混凝土强度达到设计强度75%以上方可浇筑高大模板层结构混凝土。

2.4混凝土浇筑

浇筑混凝土前应编制混凝土浇筑方案，确定混凝土浇筑顺序、浇筑线路、施工缝留设位置等内容。

本工程先浇筑框架柱和剪力墙混凝土，然后再绑扎梁板钢筋，梁板支模架与浇好并达到设计强度50%以上的框架柱拉结牢固，水平拉杆的端部均应与四周剪力墙顶紧顶牢。经施工、监理、建设等相关单位对钢筋和模板支架验收合格后方可浇筑梁板混凝土。

混凝土浇筑路线应考虑支撑体系受荷的均匀性，以及泵管的铺设情况，尽可能减小泵管对架体的冲击力。事先根据浇筑混凝土的时间间隔和混凝土供应情况设计施工缝的留设位置，并绘制浇筑线路平面图。浇筑时按梁中间向两端对称推进浇筑，其中2300mm高梁分3层浇筑，每层厚度约750mm左右。混凝土浇筑中不可集中堆载混凝土，以免超载引起安全事故。

混凝土浇筑前，还须编制应急预案；混凝土浇筑时，应有专人监测支撑架体，遇紧急情况立即停止混凝土浇筑，待消除隐患后方可继续浇筑混凝土。

2.5支撑架体监测

采用经纬仪、水准仪对支撑架体进行监测，主要监测架体梁板混凝土浇筑过程中架体水平、垂直位置是否有偏移。本工程架体水平偏差预警值为10mm，架体垂直偏差预警值为20mm。

监测点设置在梁板支撑架体上，均匀分布，共设置10个监测点。在浇筑混凝土过程中、初凝前后及混凝土终凝前实施实时监测，一般监测频率为20～30min/次，终凝后至混凝土7d龄期监测频率为1d/次。

监测数据超过预警值时必须立即停止浇筑混凝土，疏散人员，并及时通知公司相关部门，由公司组织专家编制加固方案，项目部按方案进行加固处理后，方可继续浇筑混凝土。

2.6立杆稳定承载力计算

按前述支撑体系设计，本工程支撑体系受力状态应按格构式受压构件计算，故可将支撑体系整体稳定计算简化为立杆的稳定承载力计算，采用荷载效应基本组合的设计值，永久荷载分项系数取1.2，可变荷载分项系数取1.4，借助于中国建筑科学研究院PKPM施工计算软件，进行立杆抗失稳能力验算，经验算，本支撑体系满足立杆的稳定性要求，具体计算过程略。