談鋼結(jié)構(gòu)作為高大模板支撐體系支座的應(yīng)用

趙 衛(wèi) 國

(山西省第二建筑工程公司，山西 太原 030013)

談鋼結(jié)構(gòu)作為高大模板支撐體系支座的應(yīng)用

趙 衛(wèi) 國

(山西省第二建筑工程公司，山西 太原 030013)

鑒于某工程的較復(fù)雜的高大模板支撐體系方案，按照傳統(tǒng)工藝腳手架將達(dá)到45 m高，據(jù)此對高大模板支撐體系方案進(jìn)行了優(yōu)化論證，采用了鋼結(jié)構(gòu)作為高大模板支撐體系的支座，對腳手架設(shè)置進(jìn)行了計(jì)算，并通過多個方案對比，選定了25號工字鋼和圓160 mm無縫鋼管作為高大模板支撐體系的支座。

鋼結(jié)構(gòu)，高大模板支撐體系，支座

隨著現(xiàn)代建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，以及社會對建筑審美的更高追求，近年的建筑已經(jīng)擺脫了過去火柴盒式的簡單建筑，在建筑平面、立面上形狀越來越復(fù)雜，立面造型變得漂亮和獨(dú)特，隨之而來高大模板支撐體系得到了廣泛應(yīng)用，而且模板支撐高度越來越高，我單位承建的某工程模板支撐高度達(dá)到了43 m，如何經(jīng)濟(jì)安全地施工該模板支撐體系，我們做了大量的方案設(shè)計(jì)，力爭在保證安全和質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少工程量，降低工日數(shù)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 工程概況

該工程位于陽曲縣轉(zhuǎn)型發(fā)展產(chǎn)業(yè)園區(qū)，建筑使用性質(zhì)：辦公建筑類別;二類高層建筑,建筑設(shè)計(jì)使用年限：50年；結(jié)構(gòu)形式：地下1層，鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，地上16層為框架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度：8度(三級抗震)；建筑耐火等級：地上部分耐火等級一級，地下室耐火等級為一級；屋面防水等級：二級；地下室防水等級：一級；地下1層建筑面積：2 385.12 m2；地上建筑面積27 510.26 m2；建筑層數(shù)：地上16層，地下1層；建筑高度：74.55 m。

2 方案初步設(shè)計(jì)

承攬到該工程，熟悉圖紙后，我們注意到了該13層的模板支撐體系為特高大模板支撐體系。支設(shè)高度初步預(yù)計(jì)為43.2 m，施工工程量大，危險性大，為該工程的關(guān)鍵施工工藝和施工難點(diǎn)。如何搭設(shè)該部分模板支撐體系，是采用傳統(tǒng)的從底至頂43.2 m的傳統(tǒng)腳手架，還是另外設(shè)計(jì)其他形式的腳手架。

1)采用傳統(tǒng)的模板支撐搭設(shè)高度達(dá)到了43.2 m高，且存在著以下主要缺點(diǎn)：a.支設(shè)高度43.2 m，工程量特別大。b.搭設(shè)腳手架特別密，預(yù)計(jì)立桿間距在500 mm～800 mm之間，水平桿步距在1.5 m之內(nèi)，再加上豎向剪刀撐和水平剪刀撐等構(gòu)造措施。腳手架搭設(shè)基本如蜘蛛網(wǎng)，除工程量巨大外，工人實(shí)際操作也不方便，搭設(shè)需用多少工，拆除基本上就需要多少工，施工效率低，耗工大。c.該腳手架累計(jì)重量大，重力全部傳遞到3層頂板上，3層頂板已經(jīng)無法滿足承載力要求，必須對3層頂板進(jìn)行加固。d.由于工程量大，施工周期長，三鋼工具使用時間要達(dá)到5個月左右，租賃費(fèi)用高，而且由于架體施工速度慢，有可能影響到主體整體進(jìn)度。

2)對于支撐搭設(shè)高度達(dá)到了43.2 m高的模板支撐體系，可以想到的其他方案首先是在13層采用鋼結(jié)構(gòu)作為高大模板支撐體系的支座，在鋼結(jié)構(gòu)上支撐一層的模板腳手架。

采用該種方法，即可減小43.2 m高高大模板支撐體系繁重的工程量，初步確定該方法后，首先需要考慮的就是如何建立鋼結(jié)構(gòu)支座，如何保證鋼結(jié)構(gòu)支座的安全性。

3)在13層建立一個安全可靠的鋼結(jié)構(gòu)支座，主要存在以下需要重視和解決的問題：a.該工程13層懸空處④軸～⑥軸跨距9.8 m，分別為從④軸懸挑出的5.8 m長懸挑頂板和從⑥軸懸挑出的3.8 m長的懸挑頂板，中間設(shè)置有200 mm寬的變形縫。軸～軸長18.6 m；另外在軸北側(cè)及軸南側(cè)分別挑出同樣跨距9.8 m長的陽臺。其造型及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是跨距達(dá)到9.8 m，跨距較大。b.在13層頂板部分的框架梁及懸挑梁的截面尺寸基本上為500 mm×1 000 mm，梁的截面尺寸大，初步計(jì)算僅梁重每米即達(dá)到1.25 t重，即12.25 kN/m。加上施工荷載、腳手架體系等荷載，則整個鋼結(jié)構(gòu)承受的荷載是比較大的，需要經(jīng)過模板計(jì)算書具體計(jì)算。c.綜合上述兩個特點(diǎn)，則該跨鋼結(jié)構(gòu)上部荷載大，跨距大，產(chǎn)生的彎矩以及其他內(nèi)力也必然大，對鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、截面尺寸及相應(yīng)的參數(shù)均要求較高。另外軸北側(cè)及軸南側(cè)分別挑出的陽臺由于其西面能夠支撐在退臺封頂?shù)奈菝嫔?，而在東面則無支撐點(diǎn)，陽臺部分的鋼結(jié)構(gòu)支座應(yīng)作為重點(diǎn)另行考慮，先考慮軸至軸兩端有支撐點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)支座方案設(shè)計(jì)。

4)模板支撐體系(腳手架部分)簡要計(jì)算。通常情況遇到500 mm×1 000 mm以上的大梁時，除梁兩側(cè)設(shè)立管外，還會在梁底增設(shè)兩根立桿，以增強(qiáng)立管的承載能力和整體性。但是在該工程中由于鋼結(jié)構(gòu)支座只能支撐在柱(梁)的兩側(cè)，即梁底不設(shè)鋼結(jié)構(gòu)支座，所以梁的腳手架立管也只能設(shè)在柱(梁)兩側(cè)的鋼結(jié)構(gòu)支座上，梁底無法設(shè)立管，這就使得梁兩側(cè)的立管受力較大，穩(wěn)定性差，因此將梁兩側(cè)的立管間距設(shè)置為500 mm。

模板腳手架的計(jì)算應(yīng)根據(jù)JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范和JGJ 130-2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范等國家和行業(yè)有效的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算可以手工計(jì)算，也可采用品茗軟件等安全軟件計(jì)算，本工程計(jì)算過程省略，僅簡要列出立柱計(jì)算過程。

a.風(fēng)荷載計(jì)算。

Mw=0.92×1.4×ωk×la×h2/10=0.92×1.4×0.22×0.5×1.82/10=0.04 kN·m。

b.穩(wěn)定性計(jì)算。根據(jù)《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》公式5.2.5-14，荷載設(shè)計(jì)值q1有所不同：

面板驗(yàn)算：

q1=0.9×[1.2×(0.1+(24+1.5)×1)+0.9×1.4×2]×1=29.92 kN/m。

小梁驗(yàn)算：

q1=max{1.48+(0.3-0.1)×0.5/4+0.9×[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×max[0.4-0.5/2，(1-0.4)-0.5/2]/2×1，4.3+(0.3-0.1)×0.5/4}=4.32 kN/m。

R1=7.16 kN，R2=4.77 kN。

頂部立桿段：l01=kμ1(hd+2a)=1.155×1.386×(1 000+2×500)=3 201.66 mm。

λ1=l01/i=3 201.66/15.9=201.362，查表得，φ1=0.179。

立柱最大受力Nw=max[R1+N邊1，R2+N邊2]+Mw/lb=max[7.16+0.9×[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×(1+0.4-0.5/2)/2×14.77+0.9×[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×(1+1-0.4-0.5/2)/2×1]+0.04/1=10.03 kN。

f=N/(φA)=10.03×103/(0.18×424)=132.19 N/mm2≤[f]=205 N/mm2。

滿足要求。

非頂部立桿段：

l02=kμ2h=1.155×1.755×1 800=3 648.645 mm。

λ2=l02/i=3 648.645/15.9=229.475，查表得，φ2=0.139。

立柱最大受力Nw=max[R1+N邊1，R2+N邊2]+Mw/lb=max[7.16+0.9×[1.2×(1+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×(1+0.4-0.5/2)/2×14.77+0.9×[1.2×(1+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×(1+1-0.4-0.5/2)/2×1]+0.04/1=10.34 kN。

F=N/(φA)+Mw/W=10 342.82/(0.14×424)+0.04×106/4 490=184.49 N/mm2≤[f]=205 N/mm2。

滿足要求。

經(jīng)過計(jì)算，腳手架立管設(shè)置滿足要求，按照計(jì)算間距0.5 m的立管受力10.3 kN，鋼結(jié)構(gòu)支座承受荷載20.6 kN/m。

3 施工技術(shù)安全措施

1)從事模板作業(yè)的人員，應(yīng)經(jīng)安全技術(shù)培訓(xùn)。從事高處作業(yè)人員，應(yīng)定期體檢，不符合要求的不得從事高處作業(yè)。2)安裝和拆除模板時，操作人員應(yīng)佩戴安全帽、系安全帶、穿防滑鞋。安全帽和安全帶必須定期檢查，嚴(yán)禁使用不合格品。3)模板及配件進(jìn)場應(yīng)有出場合格證或當(dāng)年的檢驗(yàn)報(bào)告，安裝前應(yīng)對使用部位進(jìn)行認(rèn)真檢查，不符合要求者不得使用。4)模板工程應(yīng)編制施工設(shè)計(jì)和安全技術(shù)措施，并嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)和安全技術(shù)措施施工。在安裝、拆除作業(yè)前，工程技術(shù)人員應(yīng)以書面形式向作業(yè)班組進(jìn)行施工操作的安全技術(shù)交底，作業(yè)班組應(yīng)對照書面交底進(jìn)行上、下班的自檢和互檢。5)在高處安裝和拆除模板時，周圍應(yīng)設(shè)安全網(wǎng)，并加設(shè)防護(hù)欄桿。6)作業(yè)時，模板和配件不得隨意堆放，模板應(yīng)放平放穩(wěn)，嚴(yán)防滑落，連接件應(yīng)放在箱盒或工具袋中，不得散放在腳手板上，腳手架或操作平臺的施工總荷載不得超過設(shè)計(jì)值。7)對負(fù)荷面積大和高4 m以上的支架立柱采用扣件式鋼管，除應(yīng)有合格證外，對所用扣件應(yīng)采用扭矩扳手進(jìn)行抽檢，達(dá)到合格后方可承力使用。8)施工用的臨時照明和行燈的電壓不得超過36 V，當(dāng)為滿堂模板、鋼支架及特別潮濕的環(huán)境時，不得超過12 V,照明行燈及機(jī)電設(shè)備的移動線路應(yīng)采用絕緣橡膠套電纜線。9)模板在安裝過程中，上下必須有人接應(yīng)，隨裝隨運(yùn)，嚴(yán)禁拋擲。10)支模過程中如果中途停歇，應(yīng)將已就位模板或支架連接穩(wěn)固，不得懸空，拆模中途停歇時，應(yīng)將已松扣或已拆松的模板、支架等拆下運(yùn)走，防止構(gòu)件墜落或作業(yè)人員墜落。11)作業(yè)人員嚴(yán)禁攀登模板、斜撐桿、拉條或繩索等，不得在高處的墻頂、獨(dú)立梁或在其模板上行走。12)遇到大風(fēng)施工時，模板要有抗風(fēng)的臨時措施。13)模板施工過程中應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)安全檢查，發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)報(bào)告有關(guān)人員處理，待排除險情后方可繼續(xù)施工。14)當(dāng)遇大雨、大霧或6級以上大風(fēng)等惡劣天氣時，應(yīng)停止露天高處作業(yè)，5級以上大風(fēng)時，停止高空吊運(yùn)作業(yè)。

4 結(jié)語

因此該工程使用鋼結(jié)構(gòu)支座作為高大模板支撐體系的支座，其鋼結(jié)構(gòu)支座承受了較大的豎向荷載，鋼結(jié)構(gòu)支座必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性才能夠承載該模板支撐體系。經(jīng)過我們研究，采用了在13層設(shè)置25號工字鋼，在該工字鋼3.4 m和6.8 m處設(shè)置斜撐的方案來減小了跨度、增強(qiáng)了強(qiáng)度剛度和穩(wěn)定性，從而確保了該模板支撐體系安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理地方案設(shè)計(jì)和工程施工。

Onapplicationofsteelstructureassupportofhighandlargeformworksystem

ZHAOWei-guo

(ShanxiNo.2ArchitecturalEngineeringCompany,Taiyuan030013,China)

Based on the complicated high and large formwork system scheme of some project, the paper indicates the height of the scaffold will reach 45 meters according to the traditional craft, undertakes the optimal indication of the scheme for the high and large formwork system, adopts the steel structure as the support for the high and large formwork system, calculates the scaffold allocation, and selects the No.25 Ⅰ-shaped steel and 160 mm seamless steel tube as the support by comparing with other schemes.

steel structure, high and large formwork system, support

1009-6825(2014)33-0079-02

2014-09-13

趙衛(wèi)國(1978- )，男，工程師

TU755.2

：A