大截面預應力梁模架支撐體系設計與施工

李奇

（北京京能建設集團有限公司，北京 102300）

1 工程概況

某體育館建筑面積2 118.18m2，主體建筑高度為15.5m。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土形式，層高14.2m，空間跨度為27m。因此，對于這部分結(jié)構(gòu)工程施工需要進行專項方案設計來保證施工過程中的安全，避免出現(xiàn)混凝土澆筑坍塌事故。

對本工程來說，主要施工難度框架結(jié)構(gòu)模架施工體系。結(jié)構(gòu)傳力路徑為：板→次梁→主梁→柱→基礎→地基。為保證建筑大跨空間要求。結(jié)構(gòu)設計中采用預應力后張法施工。設計次梁跨度為27m，截面尺寸為500mm×1 800mm。模架搭設高度為12.4m，設計主梁跨度為8.1m，截面尺寸為600mm×2 000mm，混凝土強度為C40。豎向受力結(jié)構(gòu)為布置形式為800mm×800mm 框架柱?；A為獨立承臺基礎。頂板為120cm厚混凝土板，如圖1 所示。

圖1 某體育館剖面圖

2 高大模架體系設計

2.1 基礎設計

模架支撐體系基礎設計為100cm 厚C20 細石混凝土墊層，考慮到雨期施工影響，將墊層從中線到兩邊找出排水坡度，排水坡度為2%。在細石混凝土上方設置腳手板作為立桿基礎。腳手板規(guī)格為200mm×50mm，沿著建筑物縱向通長布置。

2.2 材料選型設計

采用扣件式腳手架作為模板支撐體系。梁底和梁側(cè)次楞采用50mm×50mm 鋼包木，主楞采用雙鋼管。模板采用13mm厚木模板。油托采用500cm 長可調(diào)油托。

2.3 高支模支撐體系設計

模架受力計算采用建研院軟件PKPM 進行驗算。考慮到施工可操作性和安全儲備。確定如下：預應力大梁截面尺寸為500mm×1 800mm，梁下單獨支撐體系搭設高度為12.3m，支撐體系間距沿跨度方向為450mm，平行梁截面方向為300mm。腳手架搭設步距為1 500mm。主梁截面尺寸為600mm×2 000mm，梁下單獨支撐體系搭設高度為12.1m，設計同預應力大梁。屋面板設計厚度為120mm，搭設間距為900mm×900mm，搭設步距為1 500mm。剪刀撐與梁下獨立支撐體系相連接成整體。距地面200cm 高設置掃地桿。在掃地桿處設置首道水平連續(xù)剪刀撐，在豎向間隔4.5m 處（即4.5m，9m 梁下）設置第二、三、四道水平連續(xù)剪刀撐。在橫向及縱向不大于4.5m處設置連續(xù)剪刀撐【1】。

2.4 高支模支撐構(gòu)造設計

2.4.1 剪刀撐及連墻對頂設置

四周從底到頂連續(xù)設置豎向剪刀撐。中間縱橫向由底至頂連續(xù)設置豎向剪刀撐，間距小于等于6 跨。每4 步設置1 道水平剪刀撐。每個剪刀撐角度在45°～60°。架體頂層及掃地桿層各設置1 道水平剪刀撐。

2.4.2 安全防護的架設

安裝樓面模板時，在工作面下1m 處以下每隔3 步距滿掛安全網(wǎng)作為水平防護措施，以確保安全。

2.4.3 掃地桿、頂部水平桿構(gòu)造

鋼管式掃地桿不大于200mm，自由端不大于500mm，可調(diào)托撐伸出長度不應大于300mm，插入立桿內(nèi)的長度不應小于150mm。

2.4.4 立柱及其他桿件

搭接要求：本工程所有部位立柱接長全部采用對接扣件連接，嚴禁搭接，接頭位置按規(guī)范要求錯開。

2.4.5 水平桿

每步縱橫向水平桿必須拉通，支架頂層2 步距范圍內(nèi)架體的縱橫水平桿減少步距（步距1m）加密設置。梁的立桿加密區(qū)的水平桿應向非加密區(qū)延伸不少于1 跨。

2.4.6 高支模架體與結(jié)構(gòu)連接做法

高支模架體在結(jié)構(gòu)柱的部位，采取抱柱措施，與結(jié)構(gòu)設置1 道固定結(jié)點，豎向每2 步設置1 道抱柱連接?？鐚硬课恍柙趯娱g樓板上、梁上預埋短鋼管與結(jié)構(gòu)連接，連接點沿結(jié)構(gòu)樓、梁板邊緣每3m 設置1 道。

3 高大模架施工過程控制

3.1 施工段劃分

將模板支撐體系按照高度分為3 段進行分層搭設。首段驗收按照0～5.12m 標高進行，驗收時間為首段搭設完成后，2段驗收按照5.12～9.62m 標高進行，驗收時間為二段搭設完成后，3 段驗收按照9.62～14.1m 標高進行，驗收合格后施工框架柱。待框架柱強度達到50%后開始澆筑梁板。

3.2 模架安拆施工要點

3.2.1 模架安裝施工要點

大截面梁多層支撐時，上下2 層的支點應在同一垂直線上，并應設底座和墊板。現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁、板，當跨度大于4m，模板應起拱。對于8.1m 主梁，起拱高度為2cm。對于27m主梁，起拱高度為6cm。

在立柱底距地面300mm 高處，沿縱橫向水平方向應按縱下橫上的程序設掃地桿?？烧{(diào)支托底部的立柱頂端應沿縱橫向設置1 道水平拉桿。掃地桿與頂部水平拉桿之間的距離，在滿足模板設計所確定的水平拉桿步距要求條件下，進行平均分配確定步距后，在每1 步距處縱橫向各設1 道水平拉桿。所有水平拉桿的端部均應與建筑物頂緊頂牢。無處可頂時，應在水平拉桿端部和中部沿豎向設置連續(xù)式剪刀撐。

3.2.2 模架拆除施工要點

應嚴格按照拆模順序拆除模板。拆除模板時應設置拆模通道，光線較暗處必須設置照明裝置。拆除支架部分水平桿和剪刀撐，以便作業(yè)，而后拆除梁側(cè)模板。

3.3 混凝土澆筑要點

高支模施工區(qū)域先施工豎向結(jié)構(gòu)，豎向框架柱澆筑完成后，再施工完成支設頂板模板，澆筑頂板混凝土。澆筑順序自各個構(gòu)件中心向四周環(huán)形對稱澆筑。柱模板搭設完畢經(jīng)驗收合格后，先澆搗柱混凝土，然后再綁扎梁板鋼筋，梁板支模架與澆好并有足夠強度的柱和原已做好的主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)牢固。經(jīng)有關部門對鋼筋和模板支架驗收合格后方可澆搗梁板混凝土。澆筑時分層澆筑，每層澆筑高度不大于500cm。按梁中間向兩端對稱推進澆搗，最后1 層澆筑時澆筑由標高低的地方向標高高的地方推進【2】。

4 監(jiān)測監(jiān)控措施

4.1 監(jiān)測目的

為了確保模板支撐體系的安全和混凝土結(jié)構(gòu)施工的順利進行，掌握模板支撐體系在搭設、鋼筋安裝、混凝土澆搗過程中及混凝土終凝前后的受力與變形狀況。

4.2 監(jiān)測項目

立桿頂水平位移、支架整體水平位移及立桿的基礎沉降。

4.3 監(jiān)測點設置

支架監(jiān)測點布設按監(jiān)測項目分別選取在受力最大的立桿、支架周邊穩(wěn)定性薄弱的立桿及受力最大或地基承載力低的立桿設監(jiān)測點。監(jiān)測點布置根據(jù)支架平面大小設置各不少于2 個立桿頂水平位移、支架整體水平位移及立桿基礎沉降監(jiān)測點?，F(xiàn)場邊梁處腳手架監(jiān)測選擇在鋼管上涂刷紅漆十字標識作為沉降及位移監(jiān)測控制點。梁中心位置設置在鋼管2根立管之間增加1 道小橫桿，在小橫桿中間增加涂刷紅漆十字標識作為沉降及位移監(jiān)測控制點。

4.4 監(jiān)測頻率

在澆筑混凝土過程中應實時監(jiān)測，監(jiān)測頻率為20～30min/次，終凝后的監(jiān)測頻率為1d/次。監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預警值時必須立即停止?jié)仓炷?，疏散人員，并及時進行加固處理。

5 結(jié)語

通過對預應力大梁模板支撐體系的設計，確認了在高大模板支撐體系中采用扣架式鋼管腳手架可以滿足安全性要求。通過合理排桿來使得施工具有可操作性。并在施工過程中，相應構(gòu)造措施和監(jiān)控按照劃分好的施工段同步進行。在過程中消除了安全隱患，并在混凝土澆筑中通過現(xiàn)場的監(jiān)測及時調(diào)整混凝土澆筑順序，保證了過程澆筑的整體安全。最終，模架搭設及整體澆筑中，無發(fā)生坍塌等安全事故。并及時完成節(jié)點工期目標，為后續(xù)同類型工程積累了相應的施工經(jīng)驗。