某地下車庫(kù)的高支模支撐體系淺析

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(宜興市建工建筑安裝有限責(zé)任公司，江蘇 宜興 214200)

引言

隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，大跨度、高凈空結(jié)構(gòu)大量涌現(xiàn)，使得高支模體系得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于目前規(guī)范尚不完善，因高支模施工導(dǎo)致的基礎(chǔ)下沉、支撐系統(tǒng)失穩(wěn)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為此，建設(shè)管理部門(mén)要求在高支模工程施工之前，要對(duì)高支模體系進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，尤其是要對(duì)模板、支撐進(jìn)行充分的分析計(jì)算，以確保高支模系統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。本文結(jié)合某地下車庫(kù)梁的高支模工程，對(duì)高支模支撐體系的設(shè)計(jì)與施工方案進(jìn)行探討。

1 工程概況

某商鋪工程為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑面積11 970 m2，總高度11.7 m，地上3層，地下為汽車庫(kù)。地下室底板標(biāo)高為-5.78 m，頂板標(biāo)高為-0.10 m，凈空高度接近6 m，其梁板澆筑屬于高支模工程。該地下室東西向的梁斷面為500 mm×800 mm，南北向的梁斷面為500 mm×900 mm，所有高支模立桿均坐落于地下車庫(kù)內(nèi)的底板上。

2 高支模支撐體系的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 材料選用

該高支模體系采用膠合模板+扣件式鋼管支撐的形式。模板系統(tǒng)采用的材料有16 mm厚的膠合面板、40 mm×90 mm的木楞、M12對(duì)拉螺栓和50 mm×200 mm×4 000 mm木板等；鋼管支撐材料有：Φ48 mm鋼管和可鍛鑄造扣件。木材使用前要進(jìn)行外觀檢查，剔除彎折、霉變或有蟲(chóng)蛀、枯節(jié)等質(zhì)量缺陷的材料，木材的含水率控制在20%以下，主要承重構(gòu)件采用針葉材；立桿鋼管的質(zhì)量應(yīng)符合GB/T 13793—2008《直縫電焊鋼管》或GB/T 3092—2008《低壓流體輸送用焊接鋼管》中規(guī)定的Q235普通鋼管的要求，施工前鋼管要取樣進(jìn)行抗彎、抗拉試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格方可在工程中使用，嚴(yán)禁使用銹跡嚴(yán)重、彎折或有裂紋的鋼管；可鍛鑄造扣件的質(zhì)量應(yīng)符合GB/T 11352—2009《一般工程用鑄造碳鋼件》的規(guī)定，要求螺栓擰緊扭矩達(dá)到65 N·m時(shí)不發(fā)生破壞，有鍛造缺陷如裂紋、氣孔、縮松、砂眼等的扣件不得使用。

2.2 支撐構(gòu)造要求

(1)高支模支撐體系的四周及內(nèi)部要設(shè)置水平和豎向剪刀撐(如圖1所示)。

圖1 地下車庫(kù)高支模支撐體系立面圖

(2)立柱與水平桿之間嚴(yán)禁搭接，要采用對(duì)接扣件連接。相鄰兩立桿的對(duì)接接頭沿豎向應(yīng)錯(cuò)開(kāi)500 mm以上，嚴(yán)禁將上段的鋼管立桿與下段鋼管立桿錯(cuò)開(kāi)固定于水平桿上。

(3)立柱底端以上200 mm處的縱橫水平方向設(shè)置掃地桿。高支撐立柱之間還必須在每一步距的縱、橫兩個(gè)方向各設(shè)1道水平拉桿。所有水平拉桿的端部最好與四周建筑物頂緊。無(wú)法頂緊時(shí)，應(yīng)在水平拉桿端部和中部沿豎向設(shè)置連續(xù)剪刀撐。

(4)豎向剪刀撐桿件的底端應(yīng)與地面頂緊，與地面的合理角度為45°～60°；所有剪刀撐桿件均應(yīng)在主節(jié)點(diǎn)處與立柱或水平拉桿扣牢。支撐頂部的支撐橫桿與立柱的連接采用雙扣件，梁兩側(cè)立柱與梁底縱向水平桿的連接也采用雙扣件。剪刀撐桿件之間用搭接連接，搭接長(zhǎng)度>500 mm，用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件分別固定在距桿端100 mm以上的位置。

2.3 支撐設(shè)計(jì)

該工程梁下的支撐設(shè)計(jì)如圖2和圖3所示，沿梁跨度方向每隔0.9 m設(shè)置立桿1道，梁兩側(cè)立桿間距1 m，立桿步距1.5 m；由于500 mm×900 mm梁的質(zhì)量較大，在梁底還增加了兩根承重立桿。

圖2 高支模梁底支撐立面圖 圖3 高支模梁底支撐平面圖

3 高支模支撐體系的施工及監(jiān)測(cè)要點(diǎn)

3.1 支撐安裝

(1)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案的間距要求進(jìn)行布架。先在支撐立柱的安裝位置彈線，然后進(jìn)行安裝，為了保證立柱的縱橫向在同一直線上，必須配備兩人以上進(jìn)行施工，并且每完成一步就校正一次，保證立柱的位置、垂直度、間距、步距等符合要求。

(2)支撐立桿底座下設(shè)置木塊，立桿的底面和頂面要頂緊，支撐搭好后拉線檢查其水平度和垂直度。

(3)扣件的擰緊力矩控制在45～60 N·m以內(nèi)，安裝后采用專用扳手逐個(gè)進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)不合格的要及時(shí)返工。

3.2 支撐監(jiān)測(cè)

該工程采用鋼管扣件式支撐體系，在施工過(guò)程中必須隨時(shí)監(jiān)測(cè)以下內(nèi)容。

(1)縱橫桿件的安裝位置、連墻件、剪刀撐等是否發(fā)生偏移。

(2)立桿是否傾覆、懸空或連接扣件是否松動(dòng)。

(3)支撐體系是否扭曲，垂直度是否發(fā)生偏差。

(4)支撐體系和各桿件是否有下沉、松動(dòng)及位移現(xiàn)象。

4 支撐立桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算

4.1 荷載取值

新澆混凝土重度為24.00 kN/m3；模板自重為0.50 kN/m2；施工均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.5 kN/m2；振搗混凝土對(duì)梁底模板的荷載為2.0 kN/m2；振搗混凝土對(duì)梁側(cè)模板的荷載為4.0 kN/m2。

4.2 兩側(cè)立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)圖2和圖3，經(jīng)計(jì)算，橫向支撐鋼管的最大支座反力N1=1.099 kN；腳手架鋼管的自重N2=1.2×0.129×5.8=0.899(kN)；樓板混凝土、模板及鋼筋的自重N3=4.269 kN；施工荷載與振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載設(shè)計(jì)值N4=3.260 kN。立桿所受的總荷載為：

N=N1+N2+N3+N4=1.099+0.899+4.269+3.26=9.528(kN) 立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑：i=1.6 cm

立桿的計(jì)算長(zhǎng)度：l0=2.976 m

立桿長(zhǎng)細(xì)比：l0/i=2 975.85/16=186

根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比結(jié)果，查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.207。

鋼管立桿受壓應(yīng)力計(jì)算值：

σ=9 527.533/(0.207×398)=115.6(N/mm2)

因?yàn)閇f]=205 N/mm2，σ<[f]，故滿足要求。

4.3 梁底立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)圖2和圖3，經(jīng)計(jì)算，橫向鋼管的最大支座反力N1=8.891 kN；腳手架鋼管的自重N2=1.2×0.129×(5.8-0.9)=0.899(kN)；立桿所受的總荷載為：

N=N1+N2=8.891+0.759=9.65(kN)。

考慮到高支撐架的安全，計(jì)算長(zhǎng)度按下式：

l0=k1k2(h+2a)=1.167×1.006×(1.5+0.1×2)=1.996(m)

式中：k1，k2——計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，可查表得到。

立桿長(zhǎng)細(xì)比：l0/i=1 995.803/16=125，由長(zhǎng)細(xì)比查得軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.423。

鋼管立桿的最大應(yīng)力計(jì)算值：

σ=9 650.236/(0.423×398)=57.3(N/mm2)

因?yàn)閇f]=205 N/mm2，σ<[f]，故滿足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

高支模支撐體系的設(shè)計(jì)不僅要有完整的計(jì)算資料，而且對(duì)支撐接頭方法、縱橫水平拉桿間距、剪刀撐設(shè)置等均要作詳細(xì)說(shuō)明，以確保支撐系統(tǒng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。該高支模工程由于設(shè)計(jì)方案正確、施工規(guī)范、構(gòu)造措施合理及監(jiān)測(cè)得當(dāng)，在施工過(guò)程中模板及支撐體系未發(fā)生任何安全問(wèn)題，圓滿完成了施工任務(wù)。

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