桁架式模板支撐系統(tǒng)在超高層建筑施工中的應(yīng)用

陳 俊，馮 峰，李振興，曹晨光

（江蘇中南建筑產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，江蘇 南通 226124）

1 工程概況

望朝中心項目位于杭州市蕭山區(qū)錢江世紀(jì)城CBD核心區(qū)，是集商業(yè)、辦公、酒店于一體的大型綜合超高層項目。項目總建筑面積169 631m2，地下總建筑面積41 050.21m2，地上總建筑面積128 581m2。主樓地下4層，地上57層，建筑總高度280m。

主樓結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒體系，隨著建筑高度的增加，馬蹄形截面巨柱與角柱分叉、合攏，呈雙曲面造型（見圖1）。由于塔樓采用此種特殊的抗側(cè)力體系，未設(shè)置伸臂桁架，部分樓層樓板的面內(nèi)應(yīng)力較大，因此對樓板的整體面內(nèi)受力性能要求較高，結(jié)構(gòu)施工圖第 2～5，11，22，33層樓板采用現(xiàn)澆板。樓板支模操作層高度如下：第1層層高7.61m，第2層層高 4.99m，第 3、4、10、21、32層支模操作層層高均為4.2m。其中第1層大部分區(qū)域為跨層門廳，層高達(dá)12.6m，若搭設(shè)滿堂鋼管支撐架施工現(xiàn)澆板，成本高、工期長且占用施工空間。為此，項目創(chuàng)新性提出一種在結(jié)構(gòu)鋼梁（H型鋼梁、箱型梁）上安裝桁架式模板支撐系統(tǒng)的施工方案（見圖2）。

圖1 項目建筑效果

圖2 樓面結(jié)構(gòu)平面布置

2 桁架式模板支撐系統(tǒng)組成及工作原理

桁架式模板支撐系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)鋼梁的上翼緣或下翼緣作為支撐點安裝掛座系統(tǒng)，再用掛座系統(tǒng)的托梁作為支撐點安裝裝配式桁架，然后在裝配式桁架上鋪設(shè)木方和模板，最后綁扎鋼筋、澆筑樓板混凝土。樓板混凝土養(yǎng)護(hù)完成后，可拆除裝配式桁架和掛座系統(tǒng)以便周轉(zhuǎn)使用（見圖3）。

圖3 桁架式模板支撐系統(tǒng)

本支撐系統(tǒng)針對不同翼緣寬度的鋼梁采用不同的掛座系統(tǒng)：對于翼緣寬度不大于200mm的H型鋼梁采用掛座系統(tǒng)1（見圖4a），掛座系統(tǒng)1通過掛板的方式懸掛在鋼梁上翼緣；對于翼緣寬度大于200mm的H型鋼梁采用掛座系統(tǒng)2（見圖4b），掛座系統(tǒng)2通過夾板的方式固定在鋼梁下翼緣；對于箱形梁采用掛座系統(tǒng)3（見圖4c），掛座系統(tǒng)3通過掛板的方式懸掛在鋼梁上翼緣。桁架梁則是將端部桁架單元與標(biāo)準(zhǔn)桁架單元（L=100，300，1 000mm三種尺寸）通過螺栓拼裝而成（見圖5），根據(jù)桁架梁長度需要選擇合適的桁架單元進(jìn)行組合。桁架梁組裝完成后，兩端直接擱置在掛座系統(tǒng)的托梁上。通過掛座系統(tǒng)的調(diào)節(jié)螺母或頂撐節(jié)來調(diào)整托梁的高度。

圖4 掛座系統(tǒng)

圖5 桁架梁單元

3 桁架式模板支撐系統(tǒng)承載力計算

根據(jù)結(jié)構(gòu)鋼梁及支模桁架梁的布置，取最不利情況進(jìn)行計算：桁架梁跨度根據(jù)結(jié)構(gòu)鋼梁最大間距取3.0m，桁架梁間距取1.2m。施工荷載考慮模板、樓板自重及施工活荷載（取2.5kN/m2），桁架梁按照簡支梁進(jìn)行分析。根據(jù)內(nèi)力計算結(jié)果分別對桁架梁整體穩(wěn)定、掛板凈截面抗拉強(qiáng)度、吊桿抗拉強(qiáng)度、加高管穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)H型鋼梁整體穩(wěn)定進(jìn)行承載力復(fù)核，計算結(jié)果均滿足規(guī)范設(shè)計要求。

4 掛座系統(tǒng)及桁架梁安裝

安裝前先準(zhǔn)備好掛座系統(tǒng)、桁架梁堆放及組裝的場地，檢查核對進(jìn)場構(gòu)件型號、數(shù)量及外觀質(zhì)量。熟悉支撐系統(tǒng)專項方案及圖紙，支撐系統(tǒng)平面布置圖應(yīng)通過不同的顏色對不同型號的掛座系統(tǒng)加以區(qū)分，方便現(xiàn)場安裝識別。1層架空層層高達(dá)12.60m，屬于超高區(qū)域，移動式操作架無法實施，采用曲臂車進(jìn)行支撐系統(tǒng)的安裝、拆除工作；其他層利用移動式腳手架進(jìn)行桁架梁的安裝、拆除工作。

掛座系統(tǒng)1和掛座系統(tǒng)3使用時先在鋼梁上翼緣安裝掛板，可預(yù)先將托梁、吊桿、底板、調(diào)節(jié)螺母在地面組裝成一個整體，再與掛板通過螺栓連接固定，然后調(diào)整底部調(diào)節(jié)螺母將底板與鋼梁下翼緣夾緊。通過螺母調(diào)整托梁的高度，從而實現(xiàn)桁架梁兩端高度的調(diào)整。

掛座系統(tǒng)2使用時先通過螺栓將底板、底座與鋼梁下翼緣夾緊進(jìn)行固定，再根據(jù)鋼梁高度的需要增加加高管，然后安裝頂撐節(jié)，可旋轉(zhuǎn)頂撐節(jié)使托梁方向垂直于桁架梁，最后調(diào)節(jié)頂絲與鋼梁上翼緣低端頂緊，通過頂撐節(jié)調(diào)整托梁的高度，從而實現(xiàn)桁架梁兩端高度的調(diào)整。

桁架梁安裝前根據(jù)托梁之間的距離需要組裝，兩個桁架單元之間通過螺栓拼接。桁架梁可直接在地面組裝，若沒有輔助吊裝的工具，也可以先將各桁架單元人工搬運至操作平臺上再進(jìn)行組裝。桁架梁組裝完成后，兩端直接擱置在掛座系統(tǒng)的托梁上。掛座系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)螺母、頂撐節(jié)調(diào)整托梁的高度，調(diào)整桁架梁兩端的高度直到放下木方模板后與鋼梁上表面平齊。

5 模板鋪設(shè)及支撐系統(tǒng)拆除

模板選用14mm厚膠合木模板，龍骨選用46mm×92mm木方。當(dāng)板跨≤1 200mm時，將木方平行于板跨方向擱置，間距不大于300mm。模板的鋪設(shè)必須同一順序、同一方向?qū)p平鋪，并保證接縫處下方有龍骨，且拼縫嚴(yán)密，表面無錯臺現(xiàn)象，保證鋼梁上翼緣與模板標(biāo)高一致。

當(dāng)結(jié)構(gòu)板混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求方可拆除底模。掛座系統(tǒng)分別可以通過調(diào)節(jié)螺母或頂撐節(jié)使模板下降≥100mm。桁架梁化作系統(tǒng)下降后，先拆除其頂部的木方及模板，最后拆除桁架梁及掛座系統(tǒng)。

6 項目實施情況

本工程首先以2層?xùn)|區(qū)作為試驗區(qū)，試驗成功后完成3～5層現(xiàn)澆樓板施工。其中3層層高較高，采用曲臂車作為施工操作平臺安裝支撐系統(tǒng)。施工過程中，支撐系統(tǒng)安裝和拆除工作均順利實施。桁架式模板支撐系統(tǒng)在工期緊的情況下快速和安全地完成施工任務(wù)。

7 鋼梁應(yīng)力監(jiān)測

本項目考慮到支撐系統(tǒng)可能對結(jié)構(gòu)鋼梁產(chǎn)生不利影響，因此除理論計算分析外，項目就桁架梁跨度較大的重點部位，對鋼梁上翼緣、下翼緣、腹板進(jìn)行澆筑前、澆筑中、澆筑完成2d、拆模后進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示監(jiān)測過程中鋼梁最大應(yīng)力為119MPa，鋼梁承載力滿足要求，證明采用桁架式模板支撐系統(tǒng)不會對鋼梁產(chǎn)生不利影響。

8 結(jié)語

桁架式模板支撐系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：①不需要搭設(shè)滿堂鋼管支撐架，既節(jié)約了成本，又縮短了工期，并且不占用下方樓層的施工空間；②掛座系統(tǒng)采用掛板或夾板的形式與鋼梁無損連接，不需要焊接、開孔，確保鋼梁自身性能不受影響；③針對不同翼緣寬度的鋼梁可以搭配不同的掛座系統(tǒng)，桁架梁則可根據(jù)鋼梁之間的跨度，由端部桁架梁、標(biāo)準(zhǔn)桁架梁自由組合成需要的尺寸，因此整個支撐系統(tǒng)可以靈活搭配組合，適應(yīng)性強(qiáng)；④各組件均采用螺栓連接，每個組件的重量較輕，方便人工搬運。整個支撐系統(tǒng)安裝和拆除方便，施工效率高。因此，桁架式模板支撐系統(tǒng)可有效解決超高層鋼結(jié)構(gòu)梁上現(xiàn)澆樓板施工的難題，為類似工程項目提供借鑒。

掛座系統(tǒng)1由于鋼梁翼緣較窄，而掛座系統(tǒng)3則由于鋼梁是箱形截面，兩者采用掛板的方式與鋼梁連接，樓板澆筑完成后掛板部分無法回收，只有掛座系統(tǒng)2的所有部件全部可回收利用，因此本模板支撐系統(tǒng)尚有改進(jìn)優(yōu)化的空間。