大截面预应力梁模架支撑体系设计与施工

李奇

（北京京能建设集团有限公司，北京 102300）

1 工程概况

某体育馆建筑面积2 118.18m2，主体建筑高度为15.5m。结构形式为钢筋混凝土形式，层高14.2m，空间跨度为27m。因此，对于这部分结构工程施工需要进行专项方案设计来保证施工过程中的安全，避免出现混凝土浇筑坍塌事故。

对本工程来说，主要施工难度框架结构模架施工体系。结构传力路径为：板→次梁→主梁→柱→基础→地基。为保证建筑大跨空间要求。结构设计中采用预应力后张法施工。设计次梁跨度为27m，截面尺寸为500mm×1 800mm。模架搭设高度为12.4m，设计主梁跨度为8.1m，截面尺寸为600mm×2 000mm，混凝土强度为C40。竖向受力结构为布置形式为800mm×800mm 框架柱。基础为独立承台基础。顶板为120cm厚混凝土板，如图1 所示。

图1 某体育馆剖面图

2 高大模架体系设计

2.1 基础设计

模架支撑体系基础设计为100cm 厚C20 细石混凝土垫层，考虑到雨期施工影响，将垫层从中线到两边找出排水坡度，排水坡度为2%。在细石混凝土上方设置脚手板作为立杆基础。脚手板规格为200mm×50mm，沿着建筑物纵向通长布置。

2.2 材料选型设计

采用扣件式脚手架作为模板支撑体系。梁底和梁侧次楞采用50mm×50mm 钢包木，主楞采用双钢管。模板采用13mm厚木模板。油托采用500cm 长可调油托。

2.3 高支模支撑体系设计

模架受力计算采用建研院软件PKPM 进行验算。考虑到施工可操作性和安全储备。确定如下：预应力大梁截面尺寸为500mm×1 800mm，梁下单独支撑体系搭设高度为12.3m，支撑体系间距沿跨度方向为450mm，平行梁截面方向为300mm。脚手架搭设步距为1 500mm。主梁截面尺寸为600mm×2 000mm，梁下单独支撑体系搭设高度为12.1m，设计同预应力大梁。屋面板设计厚度为120mm，搭设间距为900mm×900mm，搭设步距为1 500mm。剪刀撑与梁下独立支撑体系相连接成整体。距地面200cm 高设置扫地杆。在扫地杆处设置首道水平连续剪刀撑，在竖向间隔4.5m 处（即4.5m，9m 梁下）设置第二、三、四道水平连续剪刀撑。在横向及纵向不大于4.5m处设置连续剪刀撑【1】。

2.4 高支模支撑构造设计

2.4.1 剪刀撑及连墙对顶设置

四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑。中间纵横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，间距小于等于6 跨。每4 步设置1 道水平剪刀撑。每个剪刀撑角度在45°～60°。架体顶层及扫地杆层各设置1 道水平剪刀撑。

2.4.2 安全防护的架设

安装楼面模板时，在工作面下1m 处以下每隔3 步距满挂安全网作为水平防护措施，以确保安全。

2.4.3 扫地杆、顶部水平杆构造

钢管式扫地杆不大于200mm，自由端不大于500mm，可调托撑伸出长度不应大于300mm，插入立杆内的长度不应小于150mm。

2.4.4 立柱及其他杆件

搭接要求：本工程所有部位立柱接长全部采用对接扣件连接，严禁搭接，接头位置按规范要求错开。

2.4.5 水平杆

每步纵横向水平杆必须拉通，支架顶层2 步距范围内架体的纵横水平杆减少步距（步距1m）加密设置。梁的立杆加密区的水平杆应向非加密区延伸不少于1 跨。

2.4.6 高支模架体与结构连接做法

高支模架体在结构柱的部位，采取抱柱措施，与结构设置1 道固定结点，竖向每2 步设置1 道抱柱连接。跨层部位需在层间楼板上、梁上预埋短钢管与结构连接，连接点沿结构楼、梁板边缘每3m 设置1 道。

3 高大模架施工过程控制

3.1 施工段划分

将模板支撑体系按照高度分为3 段进行分层搭设。首段验收按照0～5.12m 标高进行，验收时间为首段搭设完成后，2段验收按照5.12～9.62m 标高进行，验收时间为二段搭设完成后，3 段验收按照9.62～14.1m 标高进行，验收合格后施工框架柱。待框架柱强度达到50%后开始浇筑梁板。

3.2 模架安拆施工要点

3.2.1 模架安装施工要点

大截面梁多层支撑时，上下2 层的支点应在同一垂直线上，并应设底座和垫板。现浇钢筋混凝土梁、板，当跨度大于4m，模板应起拱。对于8.1m 主梁，起拱高度为2cm。对于27m主梁，起拱高度为6cm。

在立柱底距地面300mm 高处，沿纵横向水平方向应按纵下横上的程序设扫地杆。可调支托底部的立柱顶端应沿纵横向设置1 道水平拉杆。扫地杆与顶部水平拉杆之间的距离，在满足模板设计所确定的水平拉杆步距要求条件下，进行平均分配确定步距后，在每1 步距处纵横向各设1 道水平拉杆。所有水平拉杆的端部均应与建筑物顶紧顶牢。无处可顶时，应在水平拉杆端部和中部沿竖向设置连续式剪刀撑。

3.2.2 模架拆除施工要点

应严格按照拆模顺序拆除模板。拆除模板时应设置拆模通道，光线较暗处必须设置照明装置。拆除支架部分水平杆和剪刀撑，以便作业，而后拆除梁侧模板。

3.3 混凝土浇筑要点

高支模施工区域先施工竖向结构，竖向框架柱浇筑完成后，再施工完成支设顶板模板，浇筑顶板混凝土。浇筑顺序自各个构件中心向四周环形对称浇筑。柱模板搭设完毕经验收合格后，先浇捣柱混凝土，然后再绑扎梁板钢筋，梁板支模架与浇好并有足够强度的柱和原已做好的主体结构拉结牢固。经有关部门对钢筋和模板支架验收合格后方可浇捣梁板混凝土。浇筑时分层浇筑，每层浇筑高度不大于500cm。按梁中间向两端对称推进浇捣，最后1 层浇筑时浇筑由标高低的地方向标高高的地方推进【2】。

4 监测监控措施

4.1 监测目的

为了确保模板支撑体系的安全和混凝土结构施工的顺利进行，掌握模板支撑体系在搭设、钢筋安装、混凝土浇捣过程中及混凝土终凝前后的受力与变形状况。

4.2 监测项目

立杆顶水平位移、支架整体水平位移及立杆的基础沉降。

4.3 监测点设置

支架监测点布设按监测项目分别选取在受力最大的立杆、支架周边稳定性薄弱的立杆及受力最大或地基承载力低的立杆设监测点。监测点布置根据支架平面大小设置各不少于2 个立杆顶水平位移、支架整体水平位移及立杆基础沉降监测点。现场边梁处脚手架监测选择在钢管上涂刷红漆十字标识作为沉降及位移监测控制点。梁中心位置设置在钢管2根立管之间增加1 道小横杆，在小横杆中间增加涂刷红漆十字标识作为沉降及位移监测控制点。

4.4 监测频率

在浇筑混凝土过程中应实时监测，监测频率为20～30min/次，终凝后的监测频率为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，并及时进行加固处理。

5 结语

通过对预应力大梁模板支撑体系的设计，确认了在高大模板支撑体系中采用扣架式钢管脚手架可以满足安全性要求。通过合理排杆来使得施工具有可操作性。并在施工过程中，相应构造措施和监控按照划分好的施工段同步进行。在过程中消除了安全隐患，并在混凝土浇筑中通过现场的监测及时调整混凝土浇筑顺序，保证了过程浇筑的整体安全。最终，模架搭设及整体浇筑中，无发生坍塌等安全事故。并及时完成节点工期目标，为后续同类型工程积累了相应的施工经验。