高層住宅箱型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的模板施工技術(shù)

蘇州第一建筑集團(tuán)有限公司 蘇州 215123

1 工程概況

蘇州工業(yè)園區(qū)商旅新悅城項(xiàng)目工程，其下部為3 層框架結(jié)構(gòu)的裙房，上部分別為12 層和22 層的框剪結(jié)構(gòu)的塔樓住宅。塔樓在標(biāo)高8 m處設(shè)置了高為2 000 mm、上下翼緣板厚為180 mm的封閉箱型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層（圖1）。

圖1 箱型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層剖面

由于轉(zhuǎn)換層梁體較大，如按常規(guī)做法進(jìn)行一次性澆筑，則模板施工有相當(dāng)?shù)碾y度，且荷載過(guò)大，質(zhì)量和安全難以得到保障。為解決該施工難點(diǎn)，我項(xiàng)目部采用了二次澆筑箱型轉(zhuǎn)換層（施工縫設(shè)置在1/2梁高處），第1次澆筑下翼緣板及H/2箱型梁，待第1次澆筑的混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后，再第2次澆筑剩余H/2箱型梁及上翼緣板。利用第1次已澆筑的箱型梁與下翼緣板的斷面與配筋來(lái)承擔(dān)第2次澆筑部分的自重與施工活載，使模板支撐體系可靠、安全。

2 模板支撐的構(gòu)造要求

2.1 頂板模板支撐方法

頂板鋼筋混凝土樓板的底模采用15 mm厚木膠合板模板鋪設(shè)，Φ48 mm×2.7 mm鋼管、扣件式排架作為支撐。結(jié)構(gòu)板模板支撐體系的立桿縱橫距不大于800 mm。頂板模板下的次楞主要采用40 mm×90 mm的木方作木楞，間距不大于250 mm，主楞間距與立桿間距相同。頂板下的主楞與立桿連接，板下均使用雙扣件連接[1]。

2.2 梁模板支撐方法

（a）箱型轉(zhuǎn)換梁模板支撐系統(tǒng)采用4 立桿及5 立桿的支撐方法，其立桿橫向間距300 mm，縱向間距不大于400 mm、縱橫水平系桿的步高不超過(guò)1.5 m、大梁兩側(cè)的側(cè)面模板之間對(duì)拉螺桿，從梁底面以上300 mm處增加1 道Φ14 mm@800 mm對(duì)拉螺栓加固，向上每500 mm高度增設(shè)1 道Φ14 mm@800 mm對(duì)拉螺栓加固。

（b）梁模板支撐立桿的縱向間距應(yīng)與樓板模板支撐立桿間距相匹配，縱橫水平系桿的步高與頂板的縱橫水平系桿互相統(tǒng)一拉通，嚴(yán)禁水平系桿缺失。

（c）4 立桿、5 立桿支撐中的承重小橫桿與立桿之間的連接必須使用雙扣件連接。

（d）4 立桿、5 立桿支撐中間的立桿應(yīng)與梁兩側(cè)立桿同時(shí)搭設(shè)完善，梁中立桿采用U形支托支撐、梁兩側(cè)立桿采用雙扣件形式，施工中嚴(yán)禁中間立桿后加。

2.3 下部支撐條件

本工程主體模板的排架立桿坐落在地下室頂板及各層樓板上，故在上層樓板混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%前，下層樓板模板支架不得拆除。箱型轉(zhuǎn)換層的模板下排架采用可調(diào)托撐，由地下室頂板先頂至2層樓面，再由2 層樓面頂至箱型轉(zhuǎn)換層下。由于700 mm×2 000 mm梁及800 mm×2 000 mm梁質(zhì)量較大，應(yīng)對(duì)其下對(duì)應(yīng)的地下室頂板梁進(jìn)行加固。即在地下室頂板梁1/3跨處用Φ48 mm的鋼管按縱橫向4 根×4 根組成的750 mm×750 mm的格構(gòu)柱從地下室底板先頂至地下1層樓板，再?gòu)牡叵?層樓板頂至地下室頂板，頂撐采用可調(diào)托撐，梁下頂撐與2 根5 mm×10 mm的木方頂緊，水平桿步距為1 600 mm。經(jīng)驗(yàn)算，可以滿足要求。

2.4 模板與支撐的構(gòu)造要求[2-6]

（a）梁、板排架立桿搭設(shè)的縱橫向都必須在一直線上，以利于水平系桿縱橫連接和斜支撐加固，水平系桿必須與每根立桿用扣件相扣，斜支撐除了要與立桿每相交處用扣件相扣外，如遇到與水平系桿相交時(shí)，同樣要用扣件相扣，使之形成一個(gè)前后左右上下穩(wěn)定的整體排架。

（b）每根立柱底部均應(yīng)設(shè)置底座及墊板，墊板厚度不得小于50 mm。

（c）嚴(yán)禁將上段的鋼管立柱與下段鋼管立柱錯(cuò)開(kāi)固定于水平拉桿上。

（d）梁和板的立柱縱橫向間距應(yīng)相等。

（e）梁中的鋼管立柱頂部應(yīng)設(shè)可調(diào)支托，U形支托與楞梁兩側(cè)間如有間隙，必須楔緊，其螺桿伸出鋼管頂部不得大于200 mm，螺桿外徑與立柱鋼管內(nèi)徑的間隙不得大于3 mm，安裝時(shí)應(yīng)保證上下同心。

（f）在立柱底距地面200 mm 高處，應(yīng)沿縱橫水平方向按縱下橫上的程序設(shè)掃地桿。在可調(diào)支托底部的立柱頂端亦應(yīng)沿縱橫向設(shè)置1 道水平拉桿。掃地桿與頂部水平拉桿之間，在滿足模板設(shè)計(jì)所確定的水平拉桿步距要求條件下，在每一步距處縱橫向各設(shè)1 道水平拉桿。

（g）鋼管立柱的掃地桿、水平拉桿、剪刀撐，應(yīng)采用Φ48 mm×2.7 mm鋼管，用扣件與鋼管立柱扣牢。鋼管掃地桿、水平拉桿應(yīng)采用對(duì)接，剪刀撐應(yīng)采用搭接，搭接長(zhǎng)度不得小于1 000 mm，用2 個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件分別在離桿端不小于100 mm 處進(jìn)行固定。

（h）本工程所有部位立柱接長(zhǎng)全部采用對(duì)接扣件連接，嚴(yán)禁搭接。

3 箱型轉(zhuǎn)換層二次澆筑模板支撐施工方法

3.1 施工工藝流程

箱型轉(zhuǎn)換層下翼緣板、整體箱梁鋼筋的綁扎、整體外模與H/2高度的可拆卸定型內(nèi)模安裝→箱型轉(zhuǎn)換層H/2范圍內(nèi)混凝土第1次整體澆筑→下部箱梁內(nèi)模上翻至設(shè)計(jì)高度、上翼緣可拆卸內(nèi)模安裝、鋼筋綁扎→箱型轉(zhuǎn)換層剩余范圍內(nèi)混凝土第2次整體澆筑→從上翼緣板留設(shè)的施工洞口進(jìn)入箱型轉(zhuǎn)換層，拆除內(nèi)模運(yùn)出后，澆筑混凝土封閉洞口。

3.2 水平施工縫的處理

采用二次澆筑法施工，將在框支梁上留設(shè)施工縫，經(jīng)與設(shè)計(jì)單位商定，本工程施工縫位置留設(shè)在框支梁結(jié)構(gòu)標(biāo)高為9.0 m處，即框支梁中處。施工縫表面鑿毛，并按構(gòu)造要求設(shè)置抗剪鋼筋，施工縫在接漿前須澆水濕潤(rùn)。

3.3 負(fù)彎矩鋼筋的配置

將施工縫處角部原Φ16 mm構(gòu)造鋼筋改為Φ20 mm鋼筋，并在中部增加2 根Φ20 mm鋼筋共同承擔(dān)負(fù)彎矩。

3.4 排架支撐體系（圖2）

圖2 箱型轉(zhuǎn)換層的模板排架

3.5 模架拆除

（a）梁側(cè)模板應(yīng)在保證混凝土表面及棱角不會(huì)因拆模而損傷時(shí)方可拆除[7]；

（b）考慮到梁的跨度比較大，故梁底模板應(yīng)在混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到100%后，并經(jīng)監(jiān)理方同意后方可拆除；

（c）當(dāng)上層樓蓋正在澆筑混凝土?xí)r，下層樓板的模板和支撐不得拆除，再下一層樓板的模板和支撐也應(yīng)根據(jù)待在澆筑混凝土樓層的荷載和本樓層混凝土強(qiáng)度而定。如荷載很大，拆除應(yīng)通過(guò)設(shè)計(jì)確定；

（d）箱型轉(zhuǎn)換層內(nèi)模拆除時(shí)，為保證箱型結(jié)構(gòu)的整體性，上翼緣板的施工洞口應(yīng)盡可能留設(shè)在應(yīng)力較小的區(qū)域，洞口大小以能運(yùn)出材料以及單人出入為宜，洞口鋼筋暫且斷開(kāi)，待材料運(yùn)出、洞口封閉前再用同規(guī)格的鋼筋焊接連接，最后補(bǔ)澆相同標(biāo)號(hào)微膨脹混凝土；

（e）模板拆除時(shí)，要注意不得硬撬、猛敲，以免損傷混凝土及其棱角，豎向結(jié)構(gòu)模板必須在一周后方可拆模[8]。

4 理論計(jì)算

由于采用了二次澆筑的施工技術(shù)，模板支撐體系的計(jì)算得到了簡(jiǎn)化，即只須按一半的梁高度進(jìn)行荷載驗(yàn)算，以800 mm×2 000 mm梁為例。

4.1 荷載計(jì)算

新澆混凝土重力密度（kN/m3）：24.0；模板自重（kN/m2）：0.5；

5.2.4 加強(qiáng)水、電計(jì)量同步管理 嚴(yán)格按照《水法》及《甘肅省實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理辦法》等管理法規(guī)，制定完善本灌區(qū)水資源供給管理制度，配齊用水監(jiān)督和管理隊(duì)伍，發(fā)揮灌區(qū)委員會(huì)職能，做好灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水技術(shù)技能培訓(xùn)，積極配合農(nóng)民用水協(xié)會(huì)開(kāi)展灌溉期巡檢助農(nóng)服務(wù)。

鋼筋自重（kN/m3）：2.5；施工均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）：2.5；

振搗混凝土對(duì)梁底模板荷載（kN/m2）：2.0；

4.2 梁底鋼管主楞驗(yàn)算

梁底鋼管采用5 立桿，立桿縱橫向間距為（300 mm+300 mm+300 mm+300 mm）×400 mm

4.2.1 荷載組合

鋼筋混凝土梁和模板自重設(shè)計(jì)值：q1=1.2×[（24.00+2.50）×2.00+0.50]×0.40×0.90 =23.11 kN/m；

4.2.2 強(qiáng)度驗(yàn)算

最大應(yīng)力σ=M/W=72.8 N/mm2＜[f]=205 N/mm2，滿足要求

4.2.3 剛度驗(yàn)算

最大撓度ω=0.137 mm＜[ω]=l/400=0.75 mm，滿足要求。

4.3 立桿的穩(wěn)定性計(jì)算

中間立桿軸力10.008 kN，兩側(cè)立桿軸力為3.947 kN。

根據(jù)立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式σ=N/（ΦA(chǔ)）≤[f]，立桿的最大應(yīng)力計(jì)算值σ=89.3 N/mm2小于立桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 [f]= 205 N/mm2，滿足要求；鋼管立桿的最大應(yīng)力計(jì)算值σ=158.8 N/mm2小于鋼管立桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 [f]=205 N/mm2，滿足要求。

4.4 對(duì)地下室頂板結(jié)構(gòu)的復(fù)核

箱型轉(zhuǎn)換層下排架采用可調(diào)托撐，由地下室頂板頂至2層樓面，再由2層樓面頂至箱型轉(zhuǎn)換層下。箱型轉(zhuǎn)換層高大模板位置地下室頂板厚度為180 mm。頂板配筋Φ12 mm@180 mm。高大模板700 mm×2 000 mm梁、800 mm×2 000 mm梁對(duì)應(yīng)地下室頂板位置處為300 mm×700 mm梁、500 mm×800 mm梁。以300 mm×700 mm梁受力情況作為最不利情況復(fù)核第1次澆筑箱型轉(zhuǎn)換層下翼緣板及H/2箱型梁時(shí)頂板的承載力。梁跨度為8.4 m，梁配筋為2Φ20 mm，4Φ20 mm，N4Φ14 mm。

（a）荷載計(jì)算。梁自重荷載：0.3×0.7×25=5.25 kN/m；施工荷載：2×1=2 kN/m；支撐大梁線荷載：0.8×1×25+（0.8+1+1）×0.5=21.4 kN/m；內(nèi)力組合為：q=1.2×（5.25+21.4）+1.4×2=34.78 kN/m。

（b）抵抗彎矩確定?？缰薪孛鍭S=1 564 mm2；C40混凝土承載力fc=19.1 MPa，HRB400鋼筋fy=fy'=360 N/mm2，則x=fyAS/fcmb=360×1 564/（19.1×300）= 98 mm，則MR=fyAs（h0-x/2）=360×1 564×（665-49）=347 kN·m。

（c）施工時(shí)產(chǎn)生的彎矩。Mmax≈ql2/8=0.125×34.78×8.42=306.7 kN·m＜347 kN·m，滿足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

在高層建筑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中，箱型轉(zhuǎn)換層雖然在受力、經(jīng)濟(jì)效益上比梁式、厚板轉(zhuǎn)換層存在較大的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)雜，實(shí)際工程中也為模板支撐體系的施工帶來(lái)一定的難度。

本工程通過(guò)對(duì)工法的合理應(yīng)用，在實(shí)際施工中取得了良好的效果，保證了工程的安全和質(zhì)量，確保了后續(xù)施工順利、安全地進(jìn)行，證明了該模板施工方法及理論計(jì)算結(jié)果是可靠的。