高大模架支撑体系的设计与施工分析

王静敏

（山西三建集团有限公司，山西 长治 046000）

0 引言

当前，随着我国城市现代化进程的加快，城市内涌现出了越来越多的大型、综合性建筑，如：购物中心、剧院、体育馆、地标性纪念建筑等，此类建筑占地面积大、高度高、跨度大、自重大，且绝大多数采用的是现浇混凝土结构。基于此背景下，项目施工中，对模板支撑架的跨度、高度以及承载能力提出了更高的要求，高大模架支撑体系由此发展起来，加强相关设计与施工研究具有重要意义。

1 高大模架支撑体系的发展情况

高大模架支撑体系，主要有四大判断标准，满足其一即可：①施工现场搭建的模板支撑高度大于8m；②模板搭设跨度大于18m；③施工总荷载大于15kN/m2；④集中线荷载大于20kN/m2。目前国内高大模架支撑体系可分为多个类型，包括扣件式、碗扣式、承插式、门式，具体优缺点如表1 所示。其中，扣件式高大模架支撑体系凭借着承载能力大、搭设灵活、通用性强等优势，目前及今后一段时间依旧将是混凝土现浇施工主要支架形式。

2 高大模架支撑体系设计与施工关键点

根据住建部2019 年房屋市政工程生产安全事故情况通报情况显示，模板支撑体系坍塌已经成为市政工程生产安全较大及以上事故中的一大重要类型，占比约为4.35%。从建筑施工现场情况来看，一旦高大模架支撑体系结构存在缺陷，或是搭设质量不达标、施工荷载过大、地基浸水、拆模不当，轻则混凝土结构开裂，重则引发结构变形失稳，甚至导致坍塌事故的发生。对此，高大模架支撑体系设计与施工控制十分重要，现主要就以下关键点展开分析。

2.1 材料方面

目前，我国相关规范对模板支撑体系中各部位使用的材料均做了明确规定，确保施工现场模板支撑承载能力可达设计要求。然而根据施工现场调查显示，目前高大模架支撑中，材料选择与使用方面主要存在以下几点问题：①结合相关规范，脚手架钢管规格需控制在φ48mm×3.6mm，工程实践中钢管壁厚2.7～3.0mm，甚至更薄，然而在设计中依旧按壁厚3.6mm 计算，这就导致承载力计算结果过大，搭接施工时极易出现不可靠因素；②高大模架支撑体系中部分材料如钢管经由长年重复使用出现严重磨损，极易导致搭建完成后高大模架支模体系无法达原本设计标准，以至于混凝土浇筑初期出现安全事故。

对此，在高大模架支撑体系中需合理选择钢管材料，以碳素结构钢为主钢管扣件选择锻铸铁扣件，并利用优质连墙件，保证支撑体系安全可靠，防止出现失稳的情况。高大模架支撑体系施工中，所有使用的原材料均要严格落实报验制度，检验不合格材料严禁投入使用。

表1 高大模架支撑体系常见类型

2.2 设计方面

高大模架支撑体系的运用中，科学的模板设计构造与计算分析十分关键，严禁凭以往工作经验设计搭设，不按规范设置连墙件、剪刀撑等安全构建，如此将导致极大的安全隐患。对此，必须结合施工阶段荷载设计值、材料力学参数等，落实高大模架支撑体系验算、直角扣件抗滑移验算、立杆稳定性验算等工作，切实保证模架搭设后整体安全、稳定，满足设计要求。

2.3 施工方面

基于高大模架支撑体系设计方案符合规范要求的情况下，依旧需严格控制施工过程，保证搭设质量合格。目前，针对高大模架支撑体系这类危险性较大的分部分项工程，必须严格按规范要求编制专项施工方案，并组织工程技术专家进行论证。高大模架支撑体系施工环境复杂、专业性强、风险大，严格执行持证上岗制度，做好技术交底，严格按审核通过的专项施工方案落实各道工序，施工流程如图1 所示。

图1 高大模架支撑体系施工流程

2.4 监管方面

高大模架支撑体系施工过程中，需制定详细材料与进度计算，落实质量与安全三检制度，严格按国家与行业规范落实质量验收工作，及时发现现场不安全部位，保证高大模板支撑体系的整体承载力符合设计要求。在混凝土浇筑过程中，落实沉降观测工作，一旦发现异常及时处理，应急预案的制定必须清晰、详细，应急物资足量准备，即使出现坍塌等事故也能及时将财产损失、人员伤亡降至最低。

3 工程案例

本文以某文化艺术中心建筑项目为例展开分析，此项目建筑面积共计12 万m2，涉及大剧院、博物馆、图书馆、城市规划展览馆等。其中，大剧院设计有4 个舞台，加上观众厅，均为高大空间，由此合理开展高大模架支撑体系的设计与施工十分关键。

3.1 高大模架支撑体系选择

本项目结构空间支撑高度大，主舞台、观众厅以及东西侧舞台、后舞台支撑高度与支撑体系选择如表2 所示。

表2 高大模架支撑体系选择

3.2 高大模架支撑体系设计

3.2.1 支撑体系设计

本项目采用φ48 十字盘脚手架，主要构件包括横杆、立杆、斜杆、立杆连接件、水平斜杆、可调底座与顶托等。正方形单体构件（120cm×120cm，简称四门斗）中，立杆材料选用的是Q345，其他杆件为Q235，可调底座与顶托均采用Q235 钢。

根据主舞台、观众厅屋顶梁板结构布置情况分析，主梁分别为11 根、15 根，沿梁底全长120cm 连续安装，多个四门斗构成“长龙”，主舞台、观众厅分别安装11 条、15 条；主梁外的楼板、次梁区域，由基底扫地杆开始设水平联系桁架、水平斜撑，间距4.5m，形成稳定支撑架；支撑架与四周结构墙体之间，设方木、顶托以及扣件式钢管脚手架支顶，水平、竖向间距2.4m、3.0m；施工操作面下部，设水平安全网，间距6m。

3.2.2 梁底模板设计

本项目主/次梁以及顶板主、次龙骨材料选择如表3 所示，剧院梁底侧、顶板模板均选用15mm 厚木胶合板，其中，梁底模、侧模尺寸均为500mm×2200mm，板底模厚度150mm；观众厅梁底侧、顶板模板选用15mm 厚木胶合板，其中，梁底模、侧模尺寸均为700mm×2350mm，板底模厚度200mm。主梁模板跨度大，按跨长起拱0.2%，主舞台、观众厅主梁起拱长度分别为52mm、55mm。

表3 主、次龙骨材料

3.3 高大模架支撑体系施工技术

3.3.1 高大模架支撑体系搭设

本项目支撑架基础验收合格后，依次完成高大模架支撑体系的搭设工作，具体施工技术要点如下：

（1）完成支撑架的排列与定位工作，并严格按设计要求调节可调底座。

（2）严格按模板支撑架平面布置图放线，明确立杆位置，并依次完成立杆、横杆、扫地杆、斜杆、水平斜杆的安装与校正工作，每道横杆、斜杆安装完成后紧固插销。

（3）安装立杆连接件与上一步立杆、横杆，扫地杆、第一步横杆均要与立杆锁定牢固，并调整好架体垂直度；纵、横向扫地杆使用直角扣件与立杆固定。

（4）支撑架搭设完成后，调节可调顶托直至设计标高，并对支撑架进行验收。

（5）依次安装梁底主龙骨、次龙骨、梁底模、侧模。

（6）完成上述安装工作后铺设顶板操作平台，并安装顶板支撑架与主、次龙骨，并对顶板支托进行调节，完成模板验收工作。

3.3.2 高大模架支撑体系拆除

完成混凝土浇筑作业后，顶板混凝土强度达设计要求，并经全面检查与签证后，方可拆除支撑架。支撑架拆除需由专人指挥，同时遵循“后装先拆、先装后拆、由上而下”的顺序，拆除前做好技术交底工作，架体下放不得站人，保证整个拆除过程安全无隐患。

4 结语

综上所述，随着我国大跨度、大规模建筑数量的不断增加，高大模架支撑体系的运用越加广泛。为保证建筑工程安全、顺利实施，需根据项目空间结构情况、混凝土浇筑要求等因素，合理开展高大模架支撑体系设计工作，规范落实高大模架支撑体系搭设与拆除作业，切实保证高大模架支撑体系安全、可靠的使用，确保项目顺利实施。