建筑工程高大模板施工技術(shù)分析

劉勇，張家樂，楊明，阮杰 (中煤第三建設(shè)(集團)有限責(zé)任公司市政工程分公司，安徽 合肥 230000)

1 工程概況

南陽諸葛英才創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園工程是當(dāng)?shù)爻鞘薪ㄔO(shè)的重要組成部分，屬于南陽市重點項目。該項目位于南陽市高新區(qū)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)緯十一路（建設(shè)中）以南、經(jīng)十路以西，共五棟樓宇和一個人防地下車庫，總建筑面積66395.30m2。本工程模板支撐系統(tǒng)高度超過8m 區(qū)域較多，主要位于B1 樓3 層結(jié)構(gòu)板、B1 樓5 層裙樓屋面、B2 樓3 層?xùn)|側(cè)及南側(cè)懸挑板、B3 樓3 層?xùn)|西兩側(cè)與B2 樓、B4 樓之間的連接板、B4 樓3 層與B5 樓連接的屋頂平臺、B4 樓3 層南側(cè)懸挑板。根據(jù)統(tǒng)計選擇最不利情況，即層高10.25m、板厚120mm，進行核驗計算。

2 高大模板支撐系統(tǒng)施工工藝

考慮到工期、經(jīng)濟效益和安全質(zhì)量等因素，經(jīng)過對比分析，本工程擬采用扣件式鋼管搭設(shè)滿堂腳手架支撐系統(tǒng)作為高大模板承重方案[1]。支撐系統(tǒng)主要由立桿、掃地桿、水平桿和剪刀撐等構(gòu)件組成。架體設(shè)計參數(shù)為板底縱橫向立桿間距，橫距900mm，縱距900mm；橫桿步距為1500mm，最上層步距為750mm；主楞、次楞懸挑長度不大于250mm，主楞采用Ф48.3×3.6mm 鋼管（雙鋼管）（計算取Ф2.7mm），次楞采用60mm×80mm方木，間距250mm。

2.1 立桿搭設(shè)工藝

該支模系統(tǒng)立桿采用對接接頭，兩個相隔接頭在高度方向錯開的距離不宜小于500mm，在接頭中心至節(jié)點的距離不宜大于步距的1/3；立桿垂直度偏差小于等于架高的1/500，同時控制在50mm 以內(nèi)；柱底部應(yīng)設(shè)置可調(diào)底座，可調(diào)底座厚度不宜小于50mm、寬度不小于150mm。

高大模板支架立桿間距和步距應(yīng)按設(shè)計計算，且間距不應(yīng)大于1.5m、步距不應(yīng)大于2m，縱橫向水平桿最上層步距要求為750mm；梁下立柱與滿堂架連接，當(dāng)梁底立柱間距為800mm 時，梁底立柱與滿堂架通過水平桿連接，當(dāng)梁底間距為400mm 時，梁周邊兩側(cè)加設(shè)一道立柱，通過水平桿聯(lián)系。

2.2 掃地桿搭設(shè)工藝

縱向掃地桿固定在立桿底座上方200mm 以下部位，橫向掃地桿固定在縱向掃地桿下方。當(dāng)立桿基礎(chǔ)不在同一水平高度時，可將上部縱向掃地桿向低處延長兩跨與立桿固定，高低差不應(yīng)大于1m。

2.3 剪刀撐搭設(shè)工藝

剪刀撐采用鋼管Φ48.3×3.6mm 并采用扣件與立桿連接，搭接長度不小于1000mm，并采用3 個旋轉(zhuǎn)扣件，其中端部2 個扣件分別在離桿端不小于100mm 處。滿堂腳手架應(yīng)在架體外側(cè)四周及內(nèi)部縱、橫向每5 跨由底至頂設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐。剪刀撐聯(lián)系3～5 根立桿，豎向剪刀撐與地面夾角呈45°～60°。當(dāng)建筑層高在8～20m 時，除應(yīng)滿足上述規(guī)定外，還應(yīng)在縱橫向相鄰的兩豎向連續(xù)式剪刀撐之間增加之字斜撐。剪刀撐應(yīng)用旋轉(zhuǎn)扣件固定在與之相交的水平桿或立桿上，旋轉(zhuǎn)扣件中心線至主節(jié)點的距離不得大于150mm[2]。

滿堂腳手架的高寬比不得大于3，當(dāng)高寬比大于2 時，應(yīng)在架體的外側(cè)四周和內(nèi)部水平間隔6～9m、豎向間隔4～6m設(shè)置連墻件與建筑結(jié)構(gòu)拉結(jié)，當(dāng)無法設(shè)置連墻件時，應(yīng)采取設(shè)置鋼絲繩張拉固定等措施。

2.4 支撐架與結(jié)構(gòu)連接

支撐架與結(jié)構(gòu)柱抱接，柱采用鋼管和扣件進行連接，豎向間距為2～3m，水平間距為6～9m；周邊與結(jié)構(gòu)的連接，高支模周邊區(qū)域每層梁板上預(yù)埋50cm 鋼管，豎向間距為2～3m，水平間距6～9m，用于高支模架體拉結(jié)。

2.5 混凝土澆筑要點

混凝土澆筑技術(shù)的要點主要包括混凝土的配比和施工流程兩方面，為確?；炷临|(zhì)量，使用泵送方式分多次進行澆灌。施工人員需嚴(yán)格按照規(guī)范澆筑混凝土，高層模板以及框架結(jié)構(gòu)支撐部位需在下一個施工步驟進行之前完成。優(yōu)先澆筑柱混凝土，再澆梁混凝土，優(yōu)先采用從跨中向兩邊擴展和分層澆筑方式，確?；炷翝仓|(zhì)量。

2.6 模板拆除要點

高支模施工完畢之后，為保障整體工程進度，需及時將高支模支架拆除。拆除之前需要清除現(xiàn)場雜物，設(shè)置安全防護設(shè)施。拆除時應(yīng)對高支?；炷翉姸冗M行檢驗，當(dāng)強度符合標(biāo)準(zhǔn)時方可拆除，混凝土拆除強度標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 高支模拆除混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)對照表[3]

混凝土強度符合拆除標(biāo)準(zhǔn)后，需根據(jù)拆除圖紙要求進行拆除，拆模作業(yè)順序一般與支模作業(yè)相反，按照后支先拆、先支后拆、先拆從屬模板后拆主要模板的原則進行。同時，在模板拆除之后，需要及時對各類材料進行整理分類，循環(huán)使用各類板材和構(gòu)件，降低施工成本[4]。

3 高大模板支撐體系設(shè)計計算

本文以B2 樓三層新澆混凝土樓板扣件式鋼管支撐體系為例，詳細(xì)說明超過一定高的高大模板荷載計算過程。該新澆混凝土樓板標(biāo)高8.95m，設(shè)計樓板厚度120mm，模板支架高度10.25m，模板支架縱向長度12m，模板支架橫向長度8m，支架外側(cè)豎向封閉欄桿高度1200mm，模板采用木模板體系。

圖1 模板設(shè)計平面圖

圖2 模板設(shè)計剖面圖(橫向)

3.1 模板面板計算

取1m 單位長度進行計算，面板截面慣性矩I= 281250mm4，截面抵抗矩W= 37500mm3。模板面板自重標(biāo)準(zhǔn)值G1K= 0.1kN/m2，混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值G2K= 24kN/m3，鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值G3K=1.1kN/m3，施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q1K=2.5kN/m2。

經(jīng)計算面板承載能力極限狀態(tài)q1=7.421kN/m，正常使用極限狀態(tài)q=3.112kN/m。面板最大彎矩Mmax=q1l2/8 = 7.241 × 0.33/8 = 0.083kN·m面板抗彎強度σ=Mmax∕W= 0.083×106/3750=2.226N/mm2≤[f]=15N/mm2，面板最大撓度vmax= 5ql4/(384ei )=5×3.112×3004/（384×1000×281250）=0.117mm，vmax= 0.117mm ≤[v]=L/250=1.2mm，滿足設(shè)計要求。

3.2 小梁驗算

小梁即直接支撐模板面板的小型楞梁，采用60mm×80mm 的方木，間距為300mm，采用二等跨連續(xù)梁計算。小梁的抗彎強度σ=Mmax∕W= 0.233×106∕64000=3.645N/mm2≤[ ]f=15.444N/mm2，抗剪強度τmax= 3vmax(2bh0)= 3×1.296 × 1000 ()2 × 60 × 80 = 0.405 N mm2≤[τ]= 1.782N/mm2，跨中最大撓度vmax= 0.521ql4(100ei) = 0.521×0.994×9004/（100×9350×256×104）=0.142mm ≤[ ]v=l∕250=900/250=3.6mm，懸臂端最大撓度vmax=ql4(8ei)= 0.994 ×1504/（8 × 9350 ×256 × 104）=0.003mm≤[v]=l1/250=2×150 250 = 1.2mm，滿足設(shè)計要求。

3.3 主梁驗算

主梁采用規(guī)格為?48 × 3.6mm 的鋼管，主要承受來自小梁傳遞的荷載，按照均布荷載下三等跨連續(xù)梁計算，主梁計算截面采用?48 × 3.6mm，主梁受力不均勻系數(shù)取0.6。經(jīng)計算得出主梁抗彎強度σ=Mmax/w=0.461 × 106/4120=111.829N/mm2≤[f]=205N/mm2，抗剪強度τmax= 2vmaxA= 2 × 2.954 ×1000/384=15.387N/mm2≤[τ]=125N/mm2，跨中最大撓度vmax= 0.528mm ≤[v]=l250 = 3.6mm，主梁懸挑段最大撓度vmax= 0.218mm ≤[v]=l1250 = 2 ×100/250=0.8mm，均滿足設(shè)計要求。

3.4 對拉螺栓計算

根據(jù)規(guī)定梁截面凈高大于500mm時，梁側(cè)模板必須設(shè)置對拉螺栓，拉結(jié)內(nèi)、外兩側(cè)模板，避免混凝土側(cè)向壓力和其他荷載撐爆模板。對拉螺栓布置6道，沿斷面內(nèi)水平間距為200mm、450mm、450mm、450mm、450mm、450mm，斷面跨度方向間距450mm、直徑20mm。經(jīng)計算對拉螺栓所受拉力N=13.42kN ＜[N]=fA=170N/mm2×225 N mm2= 38.25kN，滿足設(shè)計要求。

3.5 立桿穩(wěn)定性計算

立桿穩(wěn)定性計算公式σ= N/(φ×A0)，N 為桿體軸心壓力值、φ為立桿穩(wěn)定性系數(shù)、A0為立桿凈截面積。經(jīng)計算可知，桿體軸心壓力值N=10.991kN，立桿穩(wěn)定性系數(shù)φ可根據(jù)桿體長細(xì)比查表獲取，本工程中立桿長細(xì)比為200.25，查表可得φ= 0.18。將上述參數(shù)帶入立桿穩(wěn)定性計算公式可得σ=10.991×1000/（0.18×384）=159.01 N mm2≤[ ]f=205N/mm2，滿足設(shè)計要求。

3.6 架體抗傾覆驗算

參考《建筑施工腳手架安全技術(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51210-2016），MT≤MR，MT為支撐腳手架在風(fēng)荷載作用下傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值、MR為支撐腳手架抗傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值。 經(jīng)計算可得MT=49.434kN · m，MR= 146.133kN · m，支撐腳手架抗傾覆驗算MT≤MR，故本架體整體性滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)語

高大模板施工技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，對于各類危大工程十分重要，故提升高支模施工技術(shù)有助于加快工程進度、提升工程質(zhì)量、確保工程安全。本文以南陽諸葛英才創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園工程為研究對象，詳細(xì)探討了高大模板支撐系統(tǒng)的設(shè)計和施工要點，同時對其進行荷載驗算，確保該高支模系統(tǒng)的合理性和安全性，可為相關(guān)工程提供參考。