某高校图书馆高支模施工的技术研究

2018-08-31张文龙中铁十二局集团建筑安装工程有限公司山西太原030012

安徽建筑 2018年4期

张文龙（中铁十二局集团建筑安装工程有限公司，山西太原 030012）

1 工程概况

本工程位于山西省高校新校区，本工程建筑占地面积14718.03m2，总建筑面积65589.17m2。结构分为A1、A2、A3、B1、B2、大台阶及 B 区主楼总共 7 部分，各区之间设置伸缩缝或抗震缝。A1、A2、A3区地上4层。B1、B2区地下2层，地上4层，B区主楼地下2层，地上15层。建筑长度、宽度、高度：A1、A2区：38.5m、27.5m、22.2m；A3 区：89.0m、39.0m、22.2m；B1 区：51.8m、27.4m、23.2m；B2区：51.8m、27.4m、22.2m；B 区主楼：54.9m、59.0m、75.0m。

1.1 高支模区域概况

在B主楼与A3区局部有高大支模区域，总共有4处：

①B主楼一层～四层，轴线位于8-11轴/H-K轴，标高21.6m；

②B主楼二层～四层,轴线位于7-12轴/C-D轴，标高16.2m；

③B主楼二层～三层，轴线位于6-13轴/B-C轴，标高10.8m；

④A3区二层～四层，轴线位于3/4-3/13轴/C/1-C/2轴，标高16.2m。

其中，最高一处位于B主楼一层～四层，轴线位于8-11轴/H-K轴，高度达到21.6m，而高支模区域面积最大处位于B主楼二层～四层,轴线位于7-12轴/C-D轴，面积达到456m2，还有一处弧形区域高支模，位于A3区二层～四层，轴线位于3/4-3/13轴/C/1-C/2轴，弧度达到，面积 307m2，高度16.2m。

B主楼21.6m高支模层基本参数：高支模所在区域位于一～四层，高支模层顶标高21.55m，高支模层底标高-0.05m，最大板跨度8.1m×8.1m,最大板厚120mm，最大梁跨度8.1m，最大梁截面尺寸350×800，次梁截面尺寸250×550，次梁跨度8.1m。

B主楼21.6m高支模层下层参数：高支模下层底标高-2.25m，高支模下层顶标高-0.05m,最大板厚180mm，柱子混凝土强度等级C50，梁板混凝土强度等级C35，普通板厚180mm。

高支模区域平面图如下图1。

图1 B主楼高支模区域平面图

2 高支模架体方案

2.1 架体的选用

扣件式脚手架特点：搭设灵活，杆件长度可以调整，扣件搭设不受建筑物的高度、形状、角度的限制。

碗扣式脚手架特点：杆件沿自身轴向传力，结构强度高、整体稳定性好、自锁性能较好，安全性好。

图2 A3区高支模区域平面图

本工程高支模区域位于主楼一层～四层，由于其下方已经由浇筑完成的混凝土楼板，保证了架体底部基础的平整度和强度，扣件式脚手架在节点处是偏心受力，其承载力不如轴心受压杆件，这一缺点在本工程中有很大安全隐患，本工程架体较高面积较大，所承担的上部荷载较大，所以采用碗扣式脚手架作为本工程高支模架体形式较为合适。

2.2 架体设计思路

本工程可以根据架体上方所支撑的楼盖结构荷载情况，在荷载大的主次梁下方适当加密立杆布置以保证立杆的稳定，同时间距的设置要便于施工，在荷载相对较小的板底可以适当调大立杆的间距，以降低成本。

在弧形区域的架体搭设有一定的难度，搭设区域形状和杆件模数不一定相符，所以好多搭设方案并不理想。本工程在弧形区域的架体设计思路是主次梁下方与主楼21.6m处高支模架体计算模型一致，然后将矩形架体框架向楼板下方中间扩展最后架体形成一个扇形夹角，这样简化了计算模型并且经济性好。

2.3 架体搭设方案

①立杆：本工程高支模区域主次梁两侧立杆要进行加密，立杆间距设成900mm，但是在远离主次梁的板底处间距则变为1200mm，立杆上部自由端长度为0.5m，立杆的步距从安全性和方便施工的角度考虑，取1200mm；在A3弧形高支模区域采取间距和搭设方式与其它高支模区域一致，主次梁两侧区。域立杆布置成矩形框架，只在楼板中间下部形成5.8的扇形夹角，再用较短的杆件进行连接，使得整个弧形高支模区域架体连成一体。

②水平杆件：纵向和横向的水平杆件与立杆形成纵向和横向的框架，与剪刀撑一起提供了架体的刚度。所以本工程所有高支模区域架体的纵向和横向水平杆件长度取900mm和1200mm，与立杆形成框架。

③水平剪刀撑：高支模脚手架体系达到一定的高度时，要按照规范要求加水平剪刀撑，作为高支模架体的侧向约束，使架体形成稳定的支撑体系。本工程架体水平剪刀撑搭设于架体顶部一道，扫地杆处一道，中间的设置间距小于等于4.8m，在B主楼21.6m高支模区域共设4道.而A3区弧形16.2m高支模区域由于平面不规则，偏心距较大，对架体的整体稳定性要求高，所以水平剪刀撑要比规范要求增设1道，共设4道。

④垂直剪刀撑：在架体外侧四个方向均要从上到下设置竖向连续剪刀撑，在架体中间的纵向和横向每隔4.5m设置从顶到底的竖向连续剪刀撑，通过这些剪刀撑的搭设可以增强架体竖向刚度，进而增强架体稳定性。在A3区弧形16.2m高支模区域由于整体稳定要求高，垂直剪刀撑也要比规范要求的增设1道。

⑤扫地杆：在本工程扫地杆设置在距地面200mm处，纵横向均要设置。

⑥侧向约束：在高支模支撑体系设计时，要利用高支模区域周边的建筑物构件来增强架体的抗侧刚度，在本工程中侧向约束按照规范要求的水平间距6～9m、竖向间距2～3m，将钢管与周边框架柱形成抱柱连接还有和非高支模区架体进行连接，增强高支模架体的抗侧移能力，

3 施工过程

3.1 满堂架搭设

在高支模区域搭设满堂架要根据架体平面布置图，搭设立杆时要应先在立杆底部垫300㎜×300㎜胶合板垫块，再搭设水平拉杆，再搭设底部扫地杆，扫地杆距离地面高度200㎜处。立杆的水平杆件根据每层的结构层高进行设置，同时立杆要保持间距均匀。然后下一步弹出梁底模标高，最后支设梁底杆件。

3.2 剪刀撑的布置

全部支架体系要与框架柱进行连接，加强整个架体的刚度。剪刀撑所用钢管均为6m长，竖向向剪刀撑与楼平面形成夹角，并且沿架体四周从下到上连续布置。

①模板架体四周从下到上连续设置竖向剪刀撑；中间横向和纵向的剪刀撑由下到上连续设置，间距为4.5m。

图3 立杆及剪刀撑剖面图

③高支模架体的顶部和底部都要设置水平剪刀撑，然后在架体中间按间距不大于4.8m设置水平剪刀撑。

3.3 周边拉结

①分开浇筑水平结构与竖向结构，先浇筑竖向结构，利用其与高支模架体互相连接，形成一个整体。

②在立柱四周外侧和高支模区域中间有框架柱的部位，架体按水平6～9m的间距和竖向2～3m的间距设置一个固结点。

③连墙件采用钢管抱柱和双钢管的刚性连接，提高架体抗侧向变形的能力和整体稳定性，见图4。

3.3 柱模安装

进行完钢筋隐蔽验收后，根据柱的控制线，将柱模板封闭，要先将模板吊垂直在安装前，然后把柱箍上紧、穿对拉螺杆，然后柱子各面打斜撑并与满堂架连结。在柱模板封闭时，要把梁柱接头模板一起进行安装。为确保浇筑质量，均采用钢管箍配合对拉螺杆当做柱箍使用，当其截面尺寸＞700mm时在柱中穿一道对拉螺杆。

3.4 梁模安装

图4 连墙杆平面图

按确定好的要求铺好梁底方木，然后进行铺设梁底模板，用方木做立档和立挡支撑，用约18mm厚、30mm宽的模板压脚将侧模底部压紧。之后将侧模吊直，再将其固定。当梁截面高度超过750mm时，侧模斜撑的作用变弱，故要加2道φ14对拉螺杆在梁高中间。在本工程中根据规范要求决定起拱高度为2/1000，在主次梁交接处时，要先起拱主梁，然后起拱次梁。为了防止梁下沉变形，本工程在主梁底模中间位置增加一排立杆与高支模架体相连接。

3.5 板模板安装

首先弹出板模标高控制线，然后架设Φ48水平钢管，紧接着在水平钢管上铺方木，要保持方木的平整，然后铺设板底模板并将底模与方木钉牢。

3.6 混凝土浇筑

在高支模体系构件的浇筑混凝土时一定要对浇筑方向和路径进行选择，通常采用对称、循环闭合的浇筑顺序。混凝土在对称浇筑时支撑架体所受的内力比较对称内力是均匀的增长，而对于混凝土输送甭管和风荷载引起的架体的水平荷载，则可以通过下列措施避免由其引起的安全事故：

①混凝土泵管不得与架体刚性连接；

②混凝土泵管的架设方向垂直于横向框架，即垂直于架体刚度较弱的方向；

③混凝土浇筑顺序时应从中间向两边浇筑。

3.7 架体监测

①监测项目：高支模架体的变形量、位移量和沉降量。

②监测频率：本工程中模板的沉降测量监测由专人专职负责。首先确定初始值，就是要在开始浇筑高支模混凝土前测量一次，记录好这个数值；在混凝土浇筑过程中，要每隔30min测量一次，然后和初始值做对比，得出沉降、位移量；在混凝土浇筑完成之后至高支模所浇筑楼层的混凝土强度达到80%这段时间，每隔半天测量一次。监测时间应控制在高大支模使用时间至混凝土终凝。

③监测预警值；梁板支撑架垂直位移预警值取10mm，水平位移预警值取8mm。

4 架体安全性影响因素分析

4.1 立杆顶层悬臂端

立杆顶层悬臂端长度主要取决于模板支架搭设高度结构主次梁高度。在高支模架体搭至顶部时，如果剩余高度不足一步，施工人员为图省事就不去搭完，就用立杆顶端直接支撑在底模上，造成立杆顶部悬挑端长度偏大。还有一种情况，就是如果主梁梁高较大，就在梁底加一排横杆以支撑主梁，而板底立杆就不再加设横杆，也会造成立杆上部悬臂端过长。在本工程中要求控制在500mm以内。

4.2 支架沉降量的控制

在实际工程施工中，支架搭建完好后，受支架本身重量和上面负载量的大小的影响，使得支架产生一定的沉降量，造成支架形变。如果架体的立杆承受较大的荷载而产生弹性压缩：在架体立杆的垫板和接头以及支架木方受荷的非弹性变形。针对这种情况，必须在高支模施工前就进行一个精确的预估和评价，方便在施工中做好相关处理，使得支架沉降量得到一定的控制。要采取合理的措施消除以上情况的沉降发生或者一定程度上减少沉降量，在一般的施工中，可以采取压降这一有效方法，所谓压降就是在施工过程中让支架模拟负载，让其产生具体的形变后，再给予适当措施消除，这是一个最常见最有效的方法。

4.3 顶托工作长度

架体立杆顶部应设置可调支托，要求支托与楞梁两侧间不得留有间隙，保证螺杆伸出立杆顶部长度小于200mm，支托内螺杆与立柱钢管应保证安装后上下同心。

4.4 立杆垂直度控制

模板支架中传递施工荷载的主要构件是立杆，在搭设时不得有过大的初始偏心距，因为偏心距过大会导致失稳，对立杆架体安全及承载能力有影响，所以要严格控制立杆垂直度，做好高支模架体立杆垂直度的测量。在施工过程中，钢管经常被反复使用，因此造成了初始弯曲，再加上施工中操作工人不注意对立杆的垂直度的控制，就会造成立杆垂直偏差较大，因此必须对立杆的垂直度要进行控制，对于安装高度小于20m的模板支架，立杆垂直度允许偏差为H/200。