某工程高支模體系施工技術(shù)分析

沈 鴻 珍

(濱州學(xué)院,山東 濱州 256600)

公共建筑中常見(jiàn)的高支模體系多用于危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程，其建筑工程項(xiàng)目本身的特點(diǎn)表現(xiàn)為復(fù)雜性、不可復(fù)制性和多樣性，需要對(duì)危險(xiǎn)性較大工程必須進(jìn)行專項(xiàng)施工方案設(shè)計(jì)，并指導(dǎo)于實(shí)踐工程。本文從某學(xué)校民用航空實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)樓空管實(shí)訓(xùn)大廳危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程施工方案分析入手，探究本工程高支模體系，進(jìn)而總結(jié)有效的安全構(gòu)造措施，從而有效指導(dǎo)施工，確保工程施工的安全和質(zhì)量。

1 工程概況

本工程為某學(xué)校民用航空實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)樓，總面積24 000 m2，建筑高度23.9 m，框架結(jié)構(gòu)。②軸～⑦軸/J軸～M軸之間為空管實(shí)訓(xùn)大廳，大廳南、北各有一棟單體，現(xiàn)均澆筑完三層主體。區(qū)域東西跨度17.4 m，南北梁跨度26.5 m，板頂標(biāo)高9.00 m。根據(jù)規(guī)定，搭設(shè)高度5 m及以上，搭設(shè)跨度10 m及以上混凝土模板支撐工程為危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程，而上述區(qū)域模板支撐系統(tǒng)屬于高支模體系范疇，模板支撐腳手架的安全等級(jí)為Ⅰ級(jí)，需要編制專項(xiàng)施工方案，且指導(dǎo)實(shí)踐施工。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查、成熟的技術(shù)及有關(guān)設(shè)計(jì)等，采用扣件式鋼管腳手架作體系。

2 高支模區(qū)域地面及材料

2.1 地基情況

空管實(shí)訓(xùn)大廳基礎(chǔ)形式為柱承臺(tái)基礎(chǔ)，基礎(chǔ)已采用回填土回填。對(duì)立桿實(shí)際所處的素填土進(jìn)行驗(yàn)算，地基承載力特征值100 kPa，按照立桿下鋪設(shè)施工墊板，面積約0.24 m2，立桿實(shí)際所處的素填土環(huán)境下地基承載力折減系數(shù)為0.5，立桿底墊板的底面平均壓力119.0 kPa，小于地基折減承載力136.3 kPa，滿足要求。為保證高支模支撐腳手架的地基承載力及排架的布置，先對(duì)此區(qū)域的地面作150厚的3∶7灰土，用C20混凝土鋪設(shè)100 mm墊層硬化，作為承重地面，并做好排水措施，及時(shí)安排人員排除。

2.2 主要材料

采用φ48.3 mm×3.6 mm以上的鋼管，φ12 mm鋼筋制作M12對(duì)拉螺栓。設(shè)計(jì)出于安全考慮，計(jì)算按鋼管壁厚2.5 mm取值，進(jìn)而采用φ48 mm×2.5 mm鋼管計(jì)算，抗彎強(qiáng)度205 N/mm2，抗剪強(qiáng)度125 N/mm2。梁板模板面板為12 mm厚膠合板，抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[f]=26 N/mm2。次楞材料、梁、板底支撐均用45×70方木，抗彎強(qiáng)度15.44 N/mm2。用于體系的鋼管、扣件、方木、板材均要符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，必要時(shí)并對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)收。

3 高支模體系主要技術(shù)參數(shù)及設(shè)計(jì)驗(yàn)算

3.1 主要技術(shù)參數(shù)

高支模區(qū)域范圍:②軸～⑦軸/J軸～M軸，850 mm×1 500 mm梁，350 mm×700 mm梁，現(xiàn)澆頂板厚130 mm，支撐地面標(biāo)高-0.15 mm，支模高度均為9.150 m。

850 mm×1 500 mm梁模板支撐，梁板立柱共用，梁跨度方向立柱間距為475 mm，梁兩側(cè)立柱間距為1 600 mm，步距1 500 mm，梁底增加立柱根數(shù)2根，小梁(鋼管)最大懸挑長(zhǎng)度50 mm。本梁側(cè)模板，新澆混凝土梁計(jì)算跨度9.1 m，主梁合并根數(shù)2根，對(duì)拉螺栓水平間距600 mm。350 mm×700 mm梁模板支撐見(jiàn)圖1，梁跨度方向立柱間距950 mm，梁兩側(cè)立柱間距1 100 mm，步距1 500 mm，梁底增加立柱根數(shù)1根，梁底支撐小梁為方木，梁底支撐主梁為鋼管。

130 mm厚板模板下支撐如圖1,圖2所示，每一根主梁均為平行緊靠一起的兩根鋼管組成，方向?yàn)槠叫杏诶瓧U縱向，水平拉桿步距1 500 mm。模板下小梁橫向與主梁，小梁端部懸出主梁,梁底增加立桿依次距梁左立桿距離600 mm，1 000 mm，間距150 mm，模板下立桿縱向和橫向距離均為950 mm。

3.2 高支模體系主要設(shè)計(jì)驗(yàn)算

根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際情況和技術(shù)參數(shù)等，以850 mm×1 500 mm梁為例，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。自重標(biāo)準(zhǔn)值有：模板及其支架自重標(biāo)準(zhǔn)值1.65 kN/m2，新澆筑混凝土24 kN/m2，混凝土梁鋼筋1.5 kN/m2，混凝上板鋼筋1.1 kN/m2；施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值3.0 kN/m2；集中堆放的物料自重標(biāo)準(zhǔn)值1.0 kN。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值W=0.045，梁底支撐小梁間距為170 mm。

3.2.1梁底支撐系統(tǒng)驗(yàn)算

面板驗(yàn)算取單位寬度b=1.0 m，截面模量W=bh2/6=2.4×103mm3,最大撓度計(jì)算值為ω，[ω]為面板的最大容許撓度值，按四等跨連續(xù)梁計(jì)算：彎曲應(yīng)力計(jì)算值σ=M/W=7.80 N/mm2≤[f]=26 N/mm2；ω=0.156 mm≤[ω]=170/250=0.68 mm。

梁底主梁(鋼管)彎曲應(yīng)力σ=M/W=132 N/mm2≤[f]=205 N/mm2；抗剪應(yīng)力τ=2V/A=44.75 N/mm2≤[τ]=125 N/mm2。梁底小梁(鋼管)間距170 mm，彎曲應(yīng)力σ=M/W=86.14 N/mm2≤[f]=205 N/mm2；ω=0.26 mm≤[ω]=475/250=1.9 mm。

立桿長(zhǎng)度1 500 mm，回轉(zhuǎn)半徑i=16.1 mm，支架自重標(biāo)準(zhǔn)值0.15 kN/m：長(zhǎng)細(xì)比λ=l0/i=93.17≤[λ]=210。

風(fēng)荷載計(jì)算為0.004，查得ψ=0.641；抗壓強(qiáng)度f(wàn)=63.44≤[f]=205 N/mm2。參照GB 51210—2016：在單元風(fēng)荷載作用下的傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值為31.53 kNm，計(jì)算得最大允許組合傾覆力矩為104.3 kNm，而最大設(shè)計(jì)的支撐體系本身的傾覆力矩為598.63 kNm，滿足要求；高跨比9.15/174=0.53≤3，滿足此情況下不應(yīng)大于3.0的規(guī)定。

3.2.2梁側(cè)模板體系驗(yàn)算

以圖3中梁左側(cè)模板為例，模板厚度12 mm，梁左側(cè)小梁(方木)9道，主梁(鋼管)合并2根。

梁左側(cè)模板與梁底面板驗(yàn)算方法相同，彎曲應(yīng)力計(jì)算值σ=M/W=6.31 N/mm2≤[f]=26 N/mm2；ω=0.18 mm≤[ω]=188/400=0.47 mm。

左側(cè)主梁(鋼管)，因主梁2根合并，以0.6的受力不均勻系數(shù)驗(yàn)算，彎曲應(yīng)力σ=M/W=67.29 N/mm2≤[f]=205 N/mm2；抗剪應(yīng)力τ=2V/A=27.28 N/mm2≤[τ]=120 N/mm2；ω=0.18 mm≤[ω]=400/400=1.0 mm。左側(cè)小梁(方木)，彎曲應(yīng)力σ=M/W=8.41 N/mm2≤[f]=15.44 N/mm2；抗剪應(yīng)力τ=1.47 N/mm2≤[τ]=1.66 N/mm2；ω=0 mm≤[ω]=50/400=0.13 mm。

對(duì)M12拉螺栓驗(yàn)算，軸向拉力設(shè)計(jì)值N=12.9 kN，其計(jì)算受力為11.32 kN，滿足要求。

因與850 mm×1 500 mm梁支撐體系的設(shè)計(jì)驗(yàn)算過(guò)程相同，圖2為350 mm×700 mm梁支撐體系的支撐現(xiàn)場(chǎng)。通過(guò)對(duì)高支模梁板支撐進(jìn)行了相應(yīng)的驗(yàn)算，佐證了設(shè)計(jì)的可行性和優(yōu)越性，各驗(yàn)算滿足要求。

4 高支模安全構(gòu)造要求

4.1 桿件系統(tǒng)構(gòu)造要求

桿件支撐如圖1，圖2，圖4，圖5所示，腳手架底部設(shè)通長(zhǎng)掃地桿；設(shè)置水平加固桿，加固桿設(shè)置的時(shí)間必須與腳手架同步，方向?yàn)榭v向，設(shè)置在腳手架立桿的內(nèi)側(cè)，兩相對(duì)的加固桿要用扣件扣緊，加固桿和加固桿相連，形成連續(xù)的閉合圈；梁底水平桿應(yīng)跨連到板下立桿兩節(jié)點(diǎn)以上；立桿之間必須按步距滿設(shè)雙向水平桿，確保兩方向足夠的設(shè)計(jì)剛度；腳手架立桿基礎(chǔ)底防沉降措施采用立桿墊板和鋼管底座；梁板立桿布置采用首尾縱橫向拉線，檢查立桿順直情況，及時(shí)調(diào)整；縱向支撐桿必須用頂托與支撐立桿頂牢，支撐立桿高出水平橫桿不得超過(guò)450 mm；剪刀撐設(shè)置的時(shí)間必須與腳手架同步；剪刀撐設(shè)置于腳手架立桿外側(cè)，水平剪刀撐設(shè)置到掃地桿，垂直剪刀撐設(shè)置到頂部水平桿，斜桿與地面的傾角宜為45°～60°，剪刀撐寬度宜為4 m～8 m。安排專人多次檢查立桿和水平桿縱橫向扣件的扣緊情況，及時(shí)調(diào)整。

4.2 高支模施工要求

4.2.1與周邊結(jié)構(gòu)拉結(jié)

1)柱墻與梁板應(yīng)分開(kāi)澆筑。即先澆筑柱墻豎向結(jié)構(gòu)，再澆筑梁板水平結(jié)構(gòu)，以便利用柱墻與架體連接，形成可靠支撐整體，要求柱墻體混凝土強(qiáng)度不少于20 N/mm2。

2)要求模板支架遇框架柱時(shí)，全數(shù)設(shè)置拉結(jié)點(diǎn)，連接方式為抱柱，抱柱的形式如連墻件如圖6所示，提高腳手架體系的整體穩(wěn)定性和側(cè)向變形的能力。抱柱連接按每步一抱，即每步橫桿一連接抱柱。

4.2.2特殊要求

1)對(duì)于縱橫向剪刀撐，要確保形成大剪刀，與層間柱接觸適當(dāng)增加支撐點(diǎn)。橫豎向剪刀撐設(shè)在框梁面立桿上，縱豎向剪刀撐設(shè)在框梁側(cè)面立桿上，以方便搭設(shè)。如圖4，圖5所示，對(duì)于水平剪刀撐，梁板高支架共設(shè)2道，第一道位于第四步水平橫桿上，第二道在最低處梁底的水平桿上，設(shè)置掃地桿水平剪刀。

2)梁板高支架與相鄰區(qū)域非高支架的架體，要充分依靠水平桿連接成整體，以提高梁板高支架架體的整體穩(wěn)定性。

3)立桿承重區(qū)立桿鋪設(shè)50 mm厚300 mm寬的完整腳手木架板。

4.2.3高支模混凝土澆筑要求

1)梁、板澆筑時(shí)，由梁板中間區(qū)域向兩端對(duì)稱澆筑，確保梁板的支架均勻受載，用“趕漿法”即先澆筑梁，再澆筑板。

2)澆筑外側(cè)梁時(shí)，在梁跨度范圍內(nèi)，沿梁長(zhǎng)度進(jìn)行水平均勻澆筑，根據(jù)梁截面高度為1.5 m和0.7 m，進(jìn)而采用階梯形分層澆筑，澆筑時(shí)腳手架體系的均勻受力，當(dāng)澆筑到板底位置時(shí)再與板的混凝土一起澆筑，同時(shí)要求各工種人員相互配合，確保了安全措施的實(shí)施。

3)澆筑板混凝土?xí)r，絕對(duì)不允許集中放料造成模板支架承受過(guò)大的荷載，不允許用振搗棒鋪攤混凝土。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)本高支模梁板支撐進(jìn)行驗(yàn)算和分析，佐證了設(shè)計(jì)的可行性和優(yōu)越性，從而確保建筑工程的安全實(shí)施和施工質(zhì)量。在實(shí)施前，組織了相關(guān)人員對(duì)方案進(jìn)行論證審查，優(yōu)化了方案，施工過(guò)程中，各工種相互配合，有效的指導(dǎo)了實(shí)踐。