8高空大跨度桁架梁高支模施工技術(shù)探討

1、高空大跨度桁架梁高支模施工技術(shù)探討王濤王躍進(jìn)馬惠賢江蘇省蘇中建設(shè)集團(tuán)股份有限公司郵編：226600 摘要通過介紹某工程桁架梁高支模體系的方案設(shè)計(jì)、計(jì)算方法、管理措施和構(gòu)造措施，來(lái)探討高支模體系的施工技術(shù)。 關(guān)鍵詞 高支模體系方法驗(yàn)算管理措施構(gòu)造措施結(jié)論隨著建筑業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展， 在公共建筑的設(shè)計(jì)中， 為滿足建筑功能及裝飾設(shè)計(jì)的高大空間等特殊要求，高空大跨度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越多，而在這些高空大跨度結(jié)構(gòu)施工過程中，安全事故時(shí)有發(fā)生，尤其是引 起的重特大安全事故發(fā)生率相應(yīng)于其它原因引起的事故率高。主要原因是， 方案設(shè)計(jì)的不合理性、構(gòu)造措施不符合穩(wěn)定性要求，施工現(xiàn)場(chǎng)管理的混亂 等，以下介紹高支模

2、的應(yīng)用實(shí)例。1、工程概況徐州市新城區(qū)檔案館工程位于徐州市新城區(qū)，建設(shè)單位為徐州市新城區(qū)國(guó)有資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有限責(zé)任公司，工程建設(shè)類別為一級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為五十年，主體為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積為36885 m2，總高度為23.4m，建筑主體為5 層，地下室為 1 層。主體結(jié)構(gòu)在1 3 與C H 軸間（標(biāo)高18.55m22.75m 處) 設(shè)計(jì)跨度為 40.5m，高為 4.2m 的鋼筋混凝土桁架梁，砼強(qiáng)度C30。桁架梁上弦梁、下弦梁截面尺寸均為6001100mm，腹桿（斜桿）截面尺寸600800，次梁截面尺寸為 300 900mm。其桁架下弦梁模板支架高度為6.70m17.50m。該梁荷載大，空間高

3、，跨度大，危險(xiǎn)性高，屬于高支模體系，本工程單獨(dú)編制了安全專項(xiàng)施工方案并經(jīng)專家論證審查。2、高支模體系設(shè)計(jì)桁架梁跨度 40.5m，高 4.2m，桁架下弦梁支模高度最高為17.5 m ，考慮如果整個(gè)桁架梁進(jìn)行一次砼澆筑，應(yīng)用普通鋼管腳手架難以支撐桁架梁荷載，我們提出新的方案：砼分三次澆筑，第一道水平施工縫留在下弦梁 與腹桿節(jié)點(diǎn)處上部，第二道水平施工縫留在上弦梁與腹桿節(jié)點(diǎn)處下部。在 下弦梁砼強(qiáng)度達(dá)到75%后（保留模板支架） ，再依次施工腹桿和上弦梁。本方案得到了設(shè)計(jì)單位和專家組的同意。結(jié)構(gòu)布置梁和板模板均采用 18 厚復(fù)合板，復(fù)合板主規(guī)格為 1220mm 2440mm，雙面護(hù)膜；木枋原材主規(guī)格為 5

4、0mm 80mm；支撐系統(tǒng)采用 48 3.5 滿堂鋼管架手架，現(xiàn)澆板下立桿間距 900 mm900 mm；下弦梁（ 1100600）支撐立桿的縱距 ( 跨度方向 ) l=0.45 米，立桿的步距 h=1.50 米，梁底設(shè)三道木枋， 底部增加 2 道承重立桿 ( 間距 200、400) 。模板支架搭設(shè)高度為 18.5 米（至現(xiàn)澆樓板底），梁凈高 17.5 米。方案驗(yàn)算本模板支架驗(yàn)算采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所PKPM建筑施工安全設(shè)施計(jì)算軟件，將支架驗(yàn)算有關(guān)計(jì)算參數(shù)直接輸入計(jì)算機(jī)軟件， 并經(jīng)多次優(yōu)化后，即可得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。驗(yàn)算內(nèi)容包括模板面板計(jì)算；梁底支撐木方計(jì)算；梁底支撐鋼管計(jì)算

5、；扣件抗滑移的計(jì)算；立桿的穩(wěn)定性計(jì)算。本文章考慮到篇幅有限，只詳述解法。序號(hào)荷載數(shù)值類別分項(xiàng)系數(shù)1混凝土和鋼筋自重（kN/m ）325恒1 2荷載取值：22模板及木枋自重（ kN/m）0.35恒1 2施工均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值（施工人員及設(shè)備23荷載（ kN/m）1.0活1 424振搗混凝土的荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m）2.0活1 4采用的鋼管類型為48 3.5，考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)使用的鋼管非標(biāo)準(zhǔn)性和銹蝕程度，計(jì)算時(shí)按48 2.8，壁厚 2.8mm 計(jì)算。荷載計(jì)算：鋼筋混凝土梁自重線荷載(kN/m) ：q1 = 25.000 1.100 0.450=12.375kN/m模板的自重線荷載 (kN/m) ：q2 =

6、 0.3500.450 (2 1.100+0.600)/0.600=0.735kN/m活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載(kN) ：經(jīng)計(jì)算得到， 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值P1 = (1.000+2.000)0.6000.450=0.810kN均布荷載q = 1.20 12.375+1.200.735=15.732kN/m集中荷載P = 1.40.810=1.134kN本算例中，截面慣性矩I 和截面抵抗矩 W 分別為: W = 45.00 1.801.80/6 = 24.30cm3；I = 45.00 1.80 1.801.80/12 = 21.87cm4；立桿的穩(wěn)定性計(jì)算立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式其

7、中 N 立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值，它包括：橫桿的最大支座反力N1=5.09kN ( 已經(jīng)包括組合系數(shù) 1.4) 腳手架鋼管的自重N2 = 1.200.10318.500=2.293kN N = 5.085+2.293=7.378kN 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長(zhǎng)細(xì)比l0/i查表得到；i 計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑(cm)； i = 1.60 A 立桿凈截面面積(cm2)； A = 3.97W 立桿凈截面抵抗矩 (cm3)； W = 4.25 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度計(jì)算值(N/mm2) ； 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，f = 205.00N/mm2 ； l0 計(jì)算長(zhǎng)度(m)；如果完全參照扣件式規(guī)范不考慮高支撐架，

8、由公式(1)或(2)計(jì)算l0 = k1uh(1)l0 = (h+2a)(2)k1 計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，按照表1取值為 1.167；u 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，參照扣件式規(guī)范表5.3.3； u = 1.700a 立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點(diǎn)的長(zhǎng)度；a = 0.30m； 公式(1)的計(jì)算結(jié)果： l0=1.167 1.7001.50=2.976m=2976/16.0=185.758=0.209=7378/(0.209 397)=88.642N/mm2，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算 f, 滿足要求 !公式(2)的計(jì)算結(jié)果： l0=1.500+2 0.300=2.100m=2100/16.0=131.086=0.39

9、1=7378/(0.391397)=47.455N/mm2，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算 f, 滿足要求 !如果考慮到高支撐架的安全因素，適宜由公式(3)計(jì)算l 0 = k1k2(h+2a)(3)k2 計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，按照表2取值為 1.042；公式(3)的計(jì)算結(jié)果： l0=1.167 1.042 (1.500+20.300)=2.554m=2554/16.0=159.403=0.277=7378/(0.277397)=67.023N/mm2，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算 f, 滿足要求 !表1模板支架計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)k1步距 h(m)h 0.90.9h 1.21.2h 1.51.5h 2.1k11.2431.18

10、51.1671.163H(m)表2模板支架計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)k2h+2a或u1h(m) 1.351.01.0141.0261.0391.0421.0541.0611.0811.0921.1131.1371.1551.1731.441.01.0121.0221.0311.0391.0471.0561.0641.0721.0921.1111.1291.1491.531.01.0071.0151.0241.0311.0391.0471.0551.0621.0791.0971.1141.1321.621.01.0071.0141.0211.0291.0361.0431.0511.0561.0741.09

11、01.1061.1231.801.01.0071.0141.0201.0261.0331.0401.0461.0521.0671.0811.0961.1111.921.01.0071.0121.0181.0241.0301.0351.0421.0481.0621.0761.0901.1042.041.01.0071.0121.0181.0221.0291.0351.0391.0441.0601.0731.0871.1012.251.01.0071.0101.0161.0201.0271.0321.0371.0421.0571.0701.0811.0942.701.01.0071.0101.01

12、61.0201.0271.0321.0371.0421.0531.0661.0781.09146810121416182025303540以上表參照杜榮軍：扣件式鋼管模板高支撐架設(shè)計(jì)和使用安全3、管理措施（ 1）模板支撐方案由分公司技術(shù)組編制，完成后通過總工審核，形成初稿；由徐州建設(shè)局組織相關(guān)專業(yè)專家對(duì)方案進(jìn)行論證，對(duì)施工方案提出修訂要求和實(shí)施要點(diǎn)；根據(jù)專家組提出的意見進(jìn)行修改，形成最終方案。（ 2）工人操作前必須接受方案技術(shù)和安全交底，手續(xù)完備后方能搭設(shè)。（ 3）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸搭設(shè)，施工前由測(cè)量員放線定位立桿位置，經(jīng)質(zhì)量和安全部門聯(lián)合驗(yàn)收后開始搭設(shè)，確保立桿的垂直偏差和橫桿的水平偏差小于規(guī)

13、范的要求。（ 4）所有鋼管、扣件進(jìn)場(chǎng)，必須有產(chǎn)品合格證和產(chǎn)品檢驗(yàn)證書，使用前用采用游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼管壁厚，磅秤測(cè)量扣件重量及目測(cè)等方法對(duì)材料嚴(yán)格驗(yàn)收，符合要求方可投入使用。（ 5）確保鋼管和扣件質(zhì)量是滿足要求，每個(gè)扣件的擰緊力矩都要控制在 45-60N.m，項(xiàng)目部隨時(shí)進(jìn)行抽檢； 鋼管發(fā)生變形和銹蝕嚴(yán)重的不得使用。（ 6）砼澆筑方案考慮采用沿長(zhǎng)方向由中間向兩邊均勻澆筑，采用汽車泵澆筑，減少局部荷載偏大、活荷載偏大對(duì)模板支架的影響。（ 7）支撐腳手架搭設(shè)完成后必須經(jīng)施工單位、監(jiān)理及專家組共同驗(yàn)收通過后，方能澆筑砼。（ 8）砼澆筑過程中，安排專人對(duì)模板支撐腳手架進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)通知，撤退人員

14、。4、構(gòu)造措施（ 1）掃地桿設(shè)置，模板支架必須設(shè)置雙方向掃地桿。長(zhǎng)方向掃地桿應(yīng)采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm處的立桿上。短方向掃地桿亦應(yīng)采用直角扣件固定在緊靠長(zhǎng)方向掃地桿下方的立桿上。當(dāng)基礎(chǔ)不在同 一高度上時(shí)，必須將高處的縱向掃地桿向低處延長(zhǎng)兩跨與立桿固定，高低 差不應(yīng)大于 1m。（ 2）立桿之間必須按步距滿設(shè)雙向水平桿，水平桿保證在同一條水平線上，確保兩方向足夠的設(shè)計(jì)剛度。（ 3）立桿頂部支梁底模處采用支撐橫桿和立桿搭接，必須設(shè)置雙扣件與立桿連接，防止單個(gè)扣件失效導(dǎo)致排架整體破壞。立桿接長(zhǎng)除頂層頂步可采用搭接外，其余各層各步接頭必須采用對(duì)接扣件連接。（ 4）剪刀撐設(shè)置：支撐架項(xiàng)部、 10.75m 處( 三層板) 、3m處設(shè)置三道水平剪刀撐；下弦梁、次梁兩側(cè)沿全高各設(shè)一道豎向剪刀撐；滿堂架周邊沿全高設(shè)一道豎向剪刀撐；架體中部沿全高每隔 10m設(shè)一道豎向剪刀撐設(shè)置。（ 5）為增加模板支撐架的整體剛度，在周邊每層現(xiàn)澆樓板處預(yù)插短鋼管與支撐架進(jìn)行連接，連接件采用6m長(zhǎng)鋼管，鋼管與