屋面多层构架层模板支撑施工技术探析

刘余德 （安徽建工集团股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概况

某办公楼主楼为框架-核心筒结构体系，主楼建筑总高度144.9m，地下2层、地上主楼32层、裙楼4层，总建筑面积约为68917.58m2。

根据图纸，大屋面结构标高为144.9m，上部设计有7层混凝土构架梁，标高依次为149.65m、153.9m、157.9m、161.9m、165.9m、169.9m、174.2m，其中外围构架梁在153.9m以上有5道（内侧梁在同一垂直面上，外侧梁逐步外扩），梁截面主要有 300×800、400×800两种规格，从屋面造型看屋面外围构架梁呈先退后逐步延伸状态，详见图1。

图1 构架梁外围分布图

2 方案比选

采用扣件式钢管支撑系统，针对外围构架梁各层位置的不同变化，本区域属于高支模并结合地方要求，梁两侧支撑在800mm以内。按照安全、经济、便于施工的原则，合理确定支撑立杆布置方式，其中153.9m以下的外侧梁采用斜支撑（立杆搭设在144.9m处屋面板上），153.9m 以上由于有5层梁，分布特殊，拟对外围梁支撑方式的三种方案比选。

2.1 方案一

采用斜支撑方式，上层梁的支撑落在下层梁上，内外侧梁的两侧分别采用斜支撑。支撑垂直高度4m，梁两侧的斜支撑均落在下层梁上（梁截面宽300mm和400mm两种），加之扫地杆，实际操作过程中安全风险较大，不适用。

2.2 方案二

采用垂直支撑方式，立杆落在已有的板面上。内侧梁由于在同一垂直面上，支撑采用共杆，5层梁的叠加荷载作用后安全验算不通过。外侧梁由于逐步外扩，每层梁的支撑单独落地支撑。此方案外侧梁单独落地造成上下梁支撑钢管密集，操作不方便、不经济。

2.3 方案三

结合方案一和方案二，采用垂直共杆支撑，立杆落在已有的板面上。内侧梁支撑采用共杆并隔层松开下移梁底小横杆，减少荷载叠加。外侧梁优化立杆间距，个别梁单侧支撑垂直落在构架梁上，如图2。

图2 外围梁支撑剖面图

通过以上分析，采用共杆垂直支撑方式，满足方案设想总体原则，计算取最不利高度29.3m。

2.4 方案设计验算

2.4.1 计算参数

钢管强度205.0N/mm2，模板支架搭设高度为29.3m，面板厚15mm，弹性模量9000.0N/mm2。内龙骨采用40.×80.mm 木方，剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度 13.0N/mm2。模板自重 0.50kN/m2，混凝土自重25.50kN/m3。振捣混凝土荷载标准值2.00kN/m2。

①400×800mm梁支撑设计：扣件钢管支撑，立杆间距900㎜(梁两侧支撑立柱)×800㎜ (垂直梁截面方向)，步距1500㎜。3根木方，梁底支撑小横杆间距400mm，采用双扣件抗滑移。

②300×800mm梁支撑设计：扣件钢管支撑，立杆间距800㎜(梁两侧支撑立柱)×800㎜ (垂直梁截面方向)，步距1500㎜。梁底2根木方，梁底支撑小横杆间距400mm，采用单扣件抗滑移。

2.4.2 立杆的稳定性验算（其他验算略）

①不考虑风荷载，立杆稳定性计算公式：

其中N——立杆轴心压力最大值，包括：

横杆的最大支座反力 N1=10.44kN(已经包括组合系数，考虑一道层间梁，横杆最大支座反力取（1+0.2）R=10.44kN，经荷载计算计算R=8.7kN)

脚手架钢管的自重 N2=0.9×1.35×0.113×28.500=3.913kN

N=10.44+3.913=14.353kN

A——立杆净截面面积，A=3.976cm2；

[f]——立杆抗压设计强度，205.00N/mm2；

H——最大步距，h=1.50m；

Λ——长细比，为1900/16.0=119＜150，长细比验算满足要求；

Φ——轴心受压稳定系数，由长细比l0/i查表得0.464；

经计算得到σ=14353/(0.464×398)=77.722N/mm2；

不考虑风荷载时立杆稳定性σ＜[f]，满足要求。

②考虑风荷载，立杆稳定性计算公式：

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW依据模板规范计算公式5.2.5-15:MW=0.9×0.9×0.98Wklah2/10

其中Wk——风荷载标准值(kN/m2)；

Wk=uz×us×w0

=0.250×2.460×1.130

=0.695kN/m2

La——立杆迎风面的间距，0.90m；

Lb——与迎风面垂直方向的立杆间距，0.80m；

风荷弯矩 Mw=0.9×0.9×0.98×0.695×0.900×1.500×1.500/10

=0.160kN·m；

Nw——考虑风荷载时，立杆的轴心压力最大值，参照模板规范公式5.2.5-14；

Nw=11.748+0.9×1.2×3.221+0.9×0.9×0.98×0.160/0.800=14.579kN

经计算得到σ=15887/(0.464×398)+160000/4247=116.619N/mm2；

考虑风荷载时立杆的稳定性计算σ＜ ［f］，满足要求。

上述计算中，参照《施工中模架支撑轴力与施工荷载逐层传递研究》有关试验结论，经试算，上下两层梁的荷载叠加共杆计算满足要求。

3 屋面构架梁高支模施工

3.1 施工工艺流程

方案技术交底→弹线确定立杆位置→铺垫班→搭设扫地杆、立杆→搭设纵横向水平杆（同步搭设剪刀撑）→水平拉杆梁底下→梁板底模板→梁侧板安装→梁钢筋安装→梁模板及支撑系统验收→下道工序。

3.2 操作要点

①安装前，根据立杆平面布置图在楼面弹出钢立杆的位置交叉线，剪刀撑与立杆、水平杆同步施工。

②架体搭设至每层构架梁时，检查立杆的垂直度并满足规范要求，搭设过程中立杆对接时扣件应拧紧防止立杆倾斜。

③支撑立杆扣件型号和钢管外径一致，连接扣件拧紧，以电动扳手紧固，力矩范围在40N·m～65N·m。

④扣件式脚手架立杆除顶层顶步外，其余隔层各步接头采用对接扣件连接。

4 质量安全控制措施

①模板支撑不得与外架相连，选择好立杆模数，保证立杆对接扣件应交错布置，纵横向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内。400x800mm梁采用双扣件抗滑移，其上下应顶紧，间隙不大于2mm。

②剪刀撑搭接长度不小于1m，纵横向的垂直剪刀撑和水平剪刀撑倾角为45～60，剪刀撑用旋转扣件和纵横向水平杆或立杆连接。

③模板支撑系统应在距离地面/梁面200mm处增加纵横向水平扫地杆，扫地杆以上1500mm设纵横向水平拉杆，不得间隔设置。

④模板支架与框架柱（梁）的拉结，高支模支撑架与下层已浇筑完成的柱抱结各不少于2道间距≤3m，与梁抱结间距≤2.4m，以增强支架整体稳定。

⑤在支撑架外围四周满布垂直剪刀撑，按照立杆间距800mm、步距1500mm考虑，架体内部每隔6跨或者每隔不大于4.8m设垂直剪刀撑，垂直剪刀撑底端与地面抵紧。在每层构架梁的梁面以上200mm、中部、梁底设置水平剪刀撑，水平剪刀撑垂直间距4.5m。

⑥架体搭设在153.9m小屋面上板厚150mm，此处梁板模板支撑不拆除，考虑立杆的整体稳定性，144.9m大屋面板的支撑不得拆除，待上部主体结构完成后，方进行拆除。

⑦由于采用共杆支撑，梁底小横杆采取“隔层松放下移”的原则，减少立杆荷载叠加，发挥梁自身已有的承载力。

⑧施工过程中必须搭设爬梯或者“之”字型斜供人员上下，每层构架梁顶部作业时利用构架梁支撑立杆上引搭设符合要求的防护栏杆，梁边不少于0.6m宽钢管填芯式工人操作平台，平台顶面铺钢笆；在各层构架梁支架中部增加安全平网。

5 施工注意事项

①方案经专家论证通过后，开始搭设时必须按照方案的立杆平面图定位弹线确定钢管位置，从根源上解决钢管支撑间距问题，立杆搭设过程中随时检查立杆垂直度问题。搭设过程开始时，纵横向水平杆容易发生“隔一拉一”，给架体整体稳定性造成隐患。

②每层构架层间梁完成后，采用地毯式方式对扣件扭矩逐个检查，保证扣件抗滑承载力要求。屋面构架梁道数多，每次检查验收时应从底部重新抽查，避免立杆累计倾斜。

③由于方案设计时采用共杆支撑方式，梁底小横杆采取“隔层松放”的原则，结合施工进度应在满足拆模的条件下进行。

④施工过程中，梁柱混凝土分两批次浇筑，先浇筑柱混凝土，待柱混凝土达到一定强度（按50%以上控制），再浇筑构架梁混凝土。先浇筑非悬挑构件部位混凝土，完成后再浇筑悬挑梁混凝土构件，使悬挑构件均匀加载。架体与先浇筑的混凝土柱、墙等竖向结构拉紧顶牢，避免架体失稳，确保高支模体系的整体稳定性。

⑤标高149.65m、153.9外边梁外侧采用斜支撑搭设，斜支撑上端与小横杆连接点严格控制在200mm以内，缩小斜杆倾角，斜杆底部必须设置顺梁方向扫地杆，水平杆与斜支撑逐个拉结。

⑥钢管支撑架拆除时设置安全警示牌，采用人工传递的方式运到起吊面，同时严禁集中堆放。支撑架分段拆除时，构架梁的粉刷及涂料等装饰作业可穿插进行，并做好临边的防护，减少施工成本。

6 结语

通过在某项目屋面多层构架梁的支撑设计方案比对、优化，方便了施工，安全可靠，施工平稳有序，节约了成本，架体搭设质量得到了有关方的一致好评，并为后续层间梁施工提供了参考。