轉(zhuǎn)換層鋼骨框支梁模板支撐體系施工技術(shù)

李驥

(廣東梁亮建筑工程有限公司 廣東廣州 510400)

在房建工程中開展高支模施工時，通常會伴隨著一定的危險性，因此高支模施工已被歸結(jié)到具有較高危險性的分部分項工程范疇。在實際施工過程中，相關(guān)工作人員必須嚴(yán)格按照工程要求和具體的規(guī)定，科學(xué)編制專項施工方案。與此同時，若工程項目以施工總承包的方式進(jìn)行，那么總承包單位還需要舉辦專家論證會，出示專門的論證報告，要求相關(guān)單位結(jié)合論證報告不斷優(yōu)化與整改專項施工方案，待施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、總監(jiān)理工程師、建設(shè)單位負(fù)責(zé)人共同簽字許可后，才能按照施工方案開展工程項目施工工作。從目前的應(yīng)用情況來看，高支模施工技術(shù)在應(yīng)用期間具備以下應(yīng)用優(yōu)勢。

第一，提高建筑工程作業(yè)質(zhì)量。在實際應(yīng)用中，高支模施工技術(shù)可以強(qiáng)化支撐承載力，并在此基礎(chǔ)上縮短工程建設(shè)周期，現(xiàn)已成為房建工程的質(zhì)量保障。同時，應(yīng)用高支模施工技術(shù)需要規(guī)范化體系輔助，這也使整體工程建設(shè)更加穩(wěn)定，符合我國當(dāng)前房屋建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。第二，減少材料損耗[1]。相較于傳統(tǒng)模板施工技術(shù)，利用高支模施工技術(shù)開展施工，可以在很大程度上控制設(shè)備及多種施工超材料的損耗等問題。這樣也契合綠色化發(fā)展理念，使房建工程建設(shè)更加符合當(dāng)前時代的發(fā)展需求。

前山舊村改造項目，為珠海市大型舊村改造項目，其施工重點和難點為酒店轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工。酒店3層大堂，3～5層為架空層，層高約30 m，酒店立面如圖1所示，轉(zhuǎn)換層鋼骨框支梁剖面如圖2所示。

圖1 酒店剖立面圖

圖2 鋼骨框支梁剖面圖

對一般梁板結(jié)構(gòu)而言，五層結(jié)構(gòu)可采用傳統(tǒng)支模方式進(jìn)行施工，但對于框支梁結(jié)構(gòu)[2]，由于其截面大、荷載重、高度高，傳統(tǒng)模板支架難以承受框支梁的荷重，將會對模板支架結(jié)構(gòu)造成局部失穩(wěn)的風(fēng)險。同時，由于搭設(shè)高度高，模板支撐體系自重荷重大，對于支架支撐結(jié)構(gòu)承載力要求也會相應(yīng)地提高，支架底部以下結(jié)構(gòu)支撐需采取相應(yīng)的臨時頂撐措施，將上部模板施工荷載通過臨時頂撐傳遞至基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部位。

根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳關(guān)于實施《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》有關(guān)問題的通知，混凝土模板支撐工程搭設(shè)高度8 m 及以上，或施工總荷載（設(shè)計值）15 kN/m2及以上，或集中線荷載（設(shè)計值）20 kN/m及以上，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程范圍。該工程酒店五層轉(zhuǎn)換層，其混凝土模板支撐高度達(dá)到了30 m，最大梁截面集中線荷載達(dá)到了118 kN/m，因此無論是搭設(shè)高度還是集中線荷載，均已超出該范圍，可定義為“超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程”。

模板支撐體系的選擇應(yīng)遵循以下原則[3]，首先是施工安全性，其次是經(jīng)濟(jì)合理性。施工安全主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）模板支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；（2）梁側(cè)模拉結(jié)牢固性；（3）施工操作可靠性。經(jīng)濟(jì)合理性主要體現(xiàn)在如下幾點：（1）材料利用率在合理范圍；（2）施工難度降到最低；（3）施工工期滿足一定要求。

綜上所述，轉(zhuǎn)換層框支梁模板支撐體系的選擇尤為重要，應(yīng)根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式采取相應(yīng)的模板支撐體系，以確保模板支撐體的安全性、經(jīng)濟(jì)性合理性。對于如何確保離地高度30 m、截面尺寸1.6 m×4 m 的框支梁支模安全性及經(jīng)濟(jì)合理性，這個問題為該工程結(jié)構(gòu)施工的重點及難點。

針對以上高支模特點及難點，通過思路轉(zhuǎn)換，利用鋼骨梁作為模板施工荷載的載體，將模板施工荷載及混凝土結(jié)構(gòu)自重荷載傳遞給鋼骨梁，既保障了高支模施工安全性，同時也節(jié)約了施工材料及施工工期，取得較好的社會及經(jīng)濟(jì)效益。

1 支模體系設(shè)計方案

1.1 模板支撐體系

1.1.1 模板支撐體系的選擇

針對轉(zhuǎn)換層鋼骨框支梁的結(jié)構(gòu)形式，框支梁模板支撐體系選擇采用型鋼鋼骨梁作為支撐結(jié)構(gòu)，利用鋼骨梁將框支梁施工荷載傳遞至墻柱豎向結(jié)構(gòu)形式，可將其稱之為“鋼骨框支梁支撐體系”。支撐體系剖面構(gòu)造具體如圖3所示。

圖3 鋼骨框支梁支撐體系

1.1.2 荷載傳遞路線

鋼骨框支梁支撐體系荷載傳遞路線：梁底底?！捐数埞恰v向工字鋼次龍骨→橫向工字鋼主龍骨→?25 mm 圓鋼吊桿→框支梁鋼骨型鋼梁頂部工字鋼→框支梁鋼骨型鋼梁→結(jié)構(gòu)墻柱→基礎(chǔ)承臺→樁基。

1.1.3 關(guān)鍵路線

簡化路線為梁底荷載傳遞至鋼骨梁，鋼骨梁再傳遞至主體結(jié)構(gòu)。在整個荷載傳遞路線中，其關(guān)鍵路線為梁底荷載至鋼骨梁部分，該部分屬于荷載倒置式傳遞方式，其應(yīng)用原理為通過吊桿將梁底荷載轉(zhuǎn)化為鋼骨梁上部荷載，通過轉(zhuǎn)化后，利用鋼骨梁作為支撐框支梁施工荷載的載體[4]，具體如圖4所示。

圖4 荷載傳遞路線簡圖

1.2 支撐體系構(gòu)造

支撐體系主要結(jié)構(gòu)[5]組成由上至下有：（1）梁底底模，20 mm厚膠合模板，主要承受框支梁鋼筋及混凝土荷載；（2）橫向木枋龍骨，50 mm×100 mm@200 mm，支撐梁底底模荷載；（3）縱向16#工字鋼次龍骨@300 mm，支撐木枋荷載；（4）橫向24#工字鋼主龍骨@1 200 mm，支撐工字鋼次龍骨荷載；（5）2φ20 mm 吊桿，下吊點為梁底工字鋼主龍骨、上吊點為鋼骨型鋼梁頂部工字鋼橫梁；（6）橫向24#工字鋼橫梁@1 200 mm，頂部支撐在鋼骨型鋼梁上翼緣；（7）鋼骨型鋼梁，兩端支撐在結(jié)構(gòu)墻柱。鋼骨支模底、頂及側(cè)視圖見圖5～圖7。

圖5 鋼骨支模底視圖

圖6 鋼骨支模頂視圖

圖7 鋼骨支模側(cè)視圖

1.3 受力計算驗算

按照荷載傳遞路線先后順序，將計算驗算6 個部分，分別為梁底面板、木枋龍骨、10#工字鋼次梁、25#工字鋼主梁、吊桿、鋼骨型鋼梁。

1.3.1 面板驗算

按三等跨連續(xù)梁計算。

（1）截面抵抗矩。

（2）截面慣性矩。

面板計算簡圖見圖8。

圖8 面板計算簡圖

經(jīng)驗算，面板抗彎及撓度均滿足要求。

1.3.2 龍骨驗算

（1）面板傳遞給小梁。

（2）小梁自重。

（3）梁左側(cè)樓板傳遞給小梁荷載。

（4）梁右側(cè)樓板傳遞給小梁荷載。

龍骨計算簡圖見圖9。

圖9 龍骨計算簡圖

1.3.3 次梁驗算

次梁計算簡圖如圖10所示。

圖10 次梁計算簡圖

經(jīng)驗算，次梁彎矩、剪力及撓度均滿足要求。

1.3.4 主梁驗算

將次梁作用在主梁上的荷載簡化為集中力，截取縱向一跨（主梁兩側(cè)各0.6 m）進(jìn)行計算，則集中力P1=1.6m×4m×1.2m×25kN/m3/7=27.43kN，其受力計算簡圖見圖11。

圖11 主梁計算簡圖

經(jīng)計算，正彎矩最大值：62.95 kN·m，剪力最大值：129.6 kN，撓度最大值：1.85 mm，主梁截面內(nèi)力見表1。

表1 主梁截面內(nèi)力

受彎構(gòu)件強(qiáng)度計算，受彎強(qiáng)度驗算，經(jīng)計算，σmax=149.37N/mm2≤f=310N/mm2，滿足受彎強(qiáng)度要求。受剪強(qiáng)度驗算，經(jīng)計算，τmax=74.15N/mm2≤fv=180N/mm2，滿足受剪強(qiáng)度要求。

1.3.5 鋼骨梁的驗算

將主梁作用在鋼骨梁上的荷載簡化為集中力，則集中力P2=1.6m×4m×1.2m×25kN/m3=192kN，鋼骨梁計算簡圖見圖12。

圖12 鋼骨梁計算簡圖

經(jīng)計算，正彎矩最大值：2 384.64 kN·m，剪力最大值：1 036.8 kN，撓度最大值：0.38 mm，具體見表2。

表2 鋼骨梁截面內(nèi)力

受彎構(gòu)件強(qiáng)度計算，受彎強(qiáng)度驗算，經(jīng)計算，σmax=16.20N/mm2≤f=265N/mm2，滿足受彎強(qiáng)度要求。受剪強(qiáng)度驗算，經(jīng)計算，τmax=10.54N/mm2≤fv=155N/mm2，滿足受剪強(qiáng)度要求。

經(jīng)驗算，鋼骨梁最大撓度僅為0.38 mm，在允許范圍內(nèi)，因此模板施工承載力對鋼骨結(jié)構(gòu)的影響不大。

2 模板支撐體系施工

2.1 施工流程

鋼骨框支梁模板支撐體系施工共分為兩大部分，首先第一部分為上懸掛桿件（吊拉構(gòu)件）的安裝；其次第二部分為下掛拉撐鋼、木組合結(jié)構(gòu)底模安裝，上懸掛、下拉撐部件之間則通過螺栓拉桿連接為模板拉撐結(jié)構(gòu)體系。

總體施工流程按照由上至下的方式進(jìn)行：上部鋼骨懸掛主梁安裝→鋼骨兩側(cè)吊拉螺桿→下部框支梁底模支模鋼骨框支梁模板支撐，施工流程見圖13。

圖13 施工流程圖

2.2 施工工藝

2.2.1 上主梁與鋼骨梁連接

（1）開孔：在鋼骨梁制作過程中，按照設(shè)計的要求，在上翼緣兩側(cè)縱向間距1.2 m 開設(shè)預(yù)留螺桿連接孔φ30 mm，開孔位置及大小須與上工字鋼主梁下翼緣開孔位置及大小相同，開孔位置設(shè)置在離鋼骨梁翼緣板邊緣100 mm處，鋼骨梁上翼緣開孔見圖14。

圖14 鋼骨梁上翼緣開孔平面圖

（2）上橫梁安裝：上橫梁為25#工字鋼，縱向間距為1 200 mm，其下翼緣鋪設(shè)在鋼骨梁上翼緣頂面（預(yù)留空位對應(yīng)），采用高強(qiáng)螺母連接穿過橫梁與鋼骨梁空位，螺母上部采用雙螺母調(diào)整好其底部標(biāo)高后擰緊，下部采用單螺母固定，上橫梁安裝見圖15。

圖15 上橫梁安裝剖面圖

2.2.2 吊桿制作安裝

（1）吊桿制作：吊桿采用φ25 mm圓鋼材質(zhì)制作，吊桿總長度按照上下工字鋼橫梁之間垂直高度+外露長度確定，外露部分（伸出工字鋼主梁長度）設(shè)為100 mm，外露部分及翼緣內(nèi)側(cè)部位各50 mm 范圍內(nèi)開設(shè)螺紋絲。

（2）吊桿通過預(yù)先在上工字鋼主梁開孔處由上至下穿入，工字鋼主梁上下翼緣需同時開孔，孔徑比吊桿直徑大5 mm，工字鋼上、下翼緣外側(cè)加設(shè)螺母連接吊桿并固定。

2.2.3 下主梁與吊桿連接

在安裝完成吊桿后進(jìn)行下主梁安裝，下主梁為25#工字鋼，工字鋼上下翼緣預(yù)留孔，參照鋼骨框支梁梁底標(biāo)高，將下主梁梁面頂標(biāo)高標(biāo)識在吊桿上，再將工字鋼主梁由下至上穿入吊桿底部，再用螺母上下連接固定并調(diào)節(jié)工字鋼頂面與標(biāo)識的標(biāo)高平齊，下主梁工字鋼下翼緣底部設(shè)雙螺母擰緊，下主梁安裝見圖16。

圖16 下主梁安裝剖面圖

2.2.4 工字鋼次梁

下次梁為10#工字鋼，次梁采用縱向分段鋪設(shè)方式，水平縱向長度按照兩跨一段鋪設(shè)，每段長度為2.4 m，拼接接頭設(shè)在主梁翼緣中部，次梁下翼緣與主梁上翼緣點焊固定，上翼緣采用鋼板連接板將兩段焊接連接，相鄰次梁拼接接頭之間相互錯開一跨。

2.2.5 龍骨、面板安裝

（1）木枋龍骨垂直次梁鋪設(shè)，縱向間距150 mm 一根，在平行主梁部位木枋兩側(cè)，采用50×50×2角鋼焊接在次梁工字鋼頂面。（2）木枋側(cè)面采用螺栓與角鋼連接固定。木枋龍骨上滿鋪膠合模板面板，面板鐵釘與木枋龍骨固定。

2.2.6 鋼筋安裝

首先鋪設(shè)梁底底筋，底筋底部墊設(shè)與主筋相同直徑鋼筋。其次再鋪設(shè)梁面筋，梁面筋鋪設(shè)前，先在鋼骨梁頂面點焊墊設(shè)與主筋相同直徑鋼筋，底、面縱筋安裝后再綁扎箍筋，如遇箍筋綁扎困難時，可采用開口箍方式安裝[6]，最后綁扎梁側(cè)腰筋。

2.2.7 側(cè)模安裝

梁側(cè)模安裝采用對拉螺桿方式，預(yù)先在鋼骨梁腹板開設(shè)穿螺桿孔。側(cè)模次龍骨為50 mm×100 mm 木枋，為確保側(cè)模整體剛度，側(cè)模主龍骨選用型鋼龍骨，主龍骨為雙拼12#槽鋼，螺桿位于兩槽鋼之間，螺桿與主龍骨采用“U”型卡箍雙螺母擰緊。

3 結(jié)語

（1）針對框支梁截面大、離地高的結(jié)構(gòu)特點，采用“空中支模、型鋼吊拉、鋼骨支撐”的模板支撐體系，選擇由上至下、由內(nèi)至外的施工工藝流程，滿足支模安裝要求。（2）高大支模體系的設(shè)計施工對于施工安全的保證非常重要，對施工質(zhì)量及施工工期也會帶來較大影響。通過利用框支鋼骨梁作模板支撐結(jié)構(gòu)的方式，對于特殊狀況條件下的支模解決方案，無論從安全性、經(jīng)濟(jì)合理性等角度分析，相對于傳統(tǒng)的支模方式會有較大的提升作用。（3）上述高空懸吊支模方式，在充分利用結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)造特點的基礎(chǔ)上，通過力的反向傳遞方式，將模板施工荷載通過連接構(gòu)件傳遞到框支鋼骨梁上，框支梁利用自身結(jié)構(gòu)承受荷載，其設(shè)計原理及概念同樣可借鑒于同類模板或其他支撐結(jié)構(gòu)施工應(yīng)用上。