弧形空間結(jié)構(gòu)高大模板支撐體系設(shè)計(jì)與施工

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[摘 要]：近年來，高大模板支撐系統(tǒng)坍塌事故時(shí)有發(fā)生，社會影響和經(jīng)濟(jì)損失巨大。盡管目前市場上有多款軟件可以用來進(jìn)行模板支撐的設(shè)計(jì)、計(jì)算，但在不同的工程結(jié)構(gòu)中其應(yīng)用仍具有局限性，不能完全依賴于軟件。高大模板支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收必須針對工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，進(jìn)行整體協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、科學(xué)施工、全面驗(yàn)收，才能確保高大模板支撐系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，保證施工安全，防止重大坍塌事故的發(fā)生。
[關(guān)鍵詞]：空間結(jié)構(gòu) 高大模板支撐體系 整體設(shè)計(jì) 科學(xué)施工 安全
1 工程簡述
1.1 工程概況
某行政會議中心南北長約65m，東西寬約105m，框架三層，建筑高度18.6m，總建筑面積14747平方米，平面圍繞主軸線呈扇形展開。會議中心東區(qū)二、三層為800人會議廳，建筑面積約800m2，高大空間結(jié)構(gòu)，最大高度為11.035m，橫向最大凈跨度達(dá)26.6m，縱向最大凈跨度有32.6m，扇面樓蓋采用主次梁設(shè)計(jì)，橫向框架梁為三榀后張拉鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力弧形梁，中部縱向框架梁為超長鋼筋混凝土梁。
1.2 主要構(gòu)件參數(shù)
根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖， 800人會議廳結(jié)構(gòu)構(gòu)件參數(shù)見表1。
表 1 會議廳梁、板構(gòu)件參數(shù)
2 模板支撐體系設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)原則與流程
高大模板支撐體系設(shè)計(jì)必須首先遵循安全可靠的原則，在此基礎(chǔ)上做到技術(shù)經(jīng)濟(jì)。支撐體系設(shè)計(jì)流程為先橫向預(yù)應(yīng)力框架梁、后縱向框架梁，先主梁后次梁，先分項(xiàng)設(shè)計(jì)后整體設(shè)計(jì)，先主體結(jié)構(gòu)后構(gòu)造措施。
2.2 模板支撐系統(tǒng)選材
模板面板均采用11mm 厚多層夾板，采用50mm×100mm杉木方，支撐體系中的立桿、水平縱橫拉桿、掃地桿、剪刀撐均選用Φ48×3.0mm 鋼管；梁側(cè)模固定采用穿梁對拉螺栓，外楞采用雙鋼管。
2.3支撐體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
橫向弧形預(yù)應(yīng)力大梁按直線梁設(shè)計(jì)，在多次初選參數(shù)，并通過品茗安全計(jì)算軟件驗(yàn)算后，各梁模板支撐體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸見表2。
表 2 梁、板模板支撐體系分項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)果

梁模板支撐示意圖如下：


圖 2 400×1000框架梁模板支撐示意圖

圖 3 350×700框架梁模板支撐示意圖

圖 4 250×600梁模板支撐示意圖
所有梁側(cè)模板內(nèi)楞采用50mm×100mm木方，間距不大于150mm，外楞采用Φ48×3.0mm 鋼管雙拼，間距400 mm；穿梁螺栓水平間距不大于400 mm，穿梁螺栓豎向間距不大于400mm，穿梁螺栓直徑Φ14mm。
由于會議廳樓蓋平面呈扇面，并且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橫向主次梁為同心弧形梁，內(nèi)弧小、外弧大，因此橫向主次梁的模板支撐立桿沿圓弧形線布置，縱向主次梁的模板支撐立桿沿徑向直線布置，所有梁沿跨度方向的支撐立桿在滿足設(shè)計(jì)間距的前提下，橫向以外弧為基準(zhǔn)同等分布置，縱向按梁徑向間距均分布置。梁板模板支撐體系經(jīng)整體綜合設(shè)計(jì)如圖5和圖6所示，整體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果見表 3。
表 3 梁、板模板支撐體系整體設(shè)計(jì)結(jié)果


圖5 800人會議廳高大模支撐平面布置圖

圖6 800人會議廳高大模支撐立面布置圖

2.4模板支撐體系構(gòu)造安全設(shè)計(jì)
由于600×1800、600×1400、400×1000框架梁的寬高比較大，為防止大梁側(cè)向失穩(wěn)，在預(yù)應(yīng)力框架梁兩側(cè)設(shè)二道鋼管斜撐，第一道距梁底600mm，第二道距梁底1200mm，在400×1000超長框架梁兩側(cè)設(shè)一道鋼管斜撐，距梁底600mm。
在支撐立桿底距地面200mm處，沿縱橫水平方向（臺階部位沿坡面方向）設(shè)置掃地桿。鋼管掃地桿、縱橫向水平桿采用對接連接。
會議廳空間滿堂模板支撐沿四周由下至上設(shè)置豎向連續(xù)式剪刀撐，中間縱橫向每隔6根立桿由下到上設(shè)置豎向連續(xù)式剪刀撐，寬度為6根立桿，在縱橫相鄰的兩豎向連續(xù)式剪刀撐之間增加之字斜撐，并在頂部、中部、掃地桿處設(shè)置3道水平剪刀撐。如圖 7所示。
圖 7 會議廳共享空間模板滿堂支撐體系剪刀撐布置圖

支撐架體用水平桿在四周按豎向間距3m與框架柱連接牢固，以提高高大模支撐系統(tǒng)整體穩(wěn)定性。如圖8所示。

圖 8 支撐架體與周邊框架柱連接
3 模板支撐系統(tǒng)施工
3.1施工準(zhǔn)備
根據(jù)會議廳建筑、結(jié)構(gòu)施工圖及高大模板支撐體系設(shè)計(jì)在支承樓面上測放出樓蓋梁軸線、模板支撐立桿位置控制線，并認(rèn)真復(fù)核。
會議廳階梯部分分二次施工，先施工斜板后做臺階，由于斜板坡度較大，若模板支撐立桿直接支承在其上時(shí)，支承接觸面太小，不利于荷載傳遞，因此在上部模板支撐搭設(shè)前應(yīng)按建筑施工圖設(shè)計(jì)將臺階澆筑成型，且臺階混凝土強(qiáng)度等級不小于C20，以作為模板支撐系統(tǒng)立桿可靠支承面。
模板支撐搭設(shè)前，應(yīng)按高大模板支撐系統(tǒng)安全專項(xiàng)施工方案，對搭設(shè)操作人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，特別是一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)做法等，并按要求簽字確認(rèn)。
高大模支撐采用扣件式鋼管滿堂支撐系統(tǒng)，搭設(shè)前應(yīng)對鋼管、扣件進(jìn)行檢查，確認(rèn)合格后方可使用。
3.2模板支撐搭設(shè)
支撐系統(tǒng)立桿、水平桿等必須按整體協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的跨距、間距、步距搭設(shè)，做到縱橫成線，高低一致。
梁模板支撐立桿的跨距和間距必須符合支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不得隨意變更。梁底支撐承重立桿的位置必須符合支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。若立桿遇到混凝土結(jié)構(gòu)或其它支撐桿件影響，不能按原設(shè)計(jì)定位搭設(shè)，需要變更時(shí)，應(yīng)由模板支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)人重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按規(guī)定重新論證、審批后執(zhí)行。
根據(jù)各部位模板支撐搭設(shè)高度，選配鋼管立桿，并配以底座，水平桿必須用直角扣件與立桿相連，立桿接長和水平桿接長必須采用對接扣件?？奂菟〝Q緊力矩不應(yīng)小于40NMm，且不大于60Nm。
立桿接長時(shí)，相鄰立桿的對接接頭不得在同步內(nèi)，且對接接頭沿豎向錯開的距離不應(yīng)小于500mm，各接頭中心距主節(jié)點(diǎn)不大于步距的1/3。所有立桿必須落地，嚴(yán)禁將上段立桿與下段立桿錯開固定在水平桿上。
梁底承重立桿必須與水平桿用直角扣件連接，嚴(yán)禁跳步連接。梁底支承小橫桿必須用雙扣件與立桿連接牢固。
預(yù)應(yīng)力框架梁與縱向超長框架梁交接處，必須按各梁模板支撐設(shè)計(jì)搭設(shè)支承立桿，不得共用立桿。
剪刀撐按模板支撐系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行搭設(shè)，每組剪刀撐斜桿與地面夾角在45º-60º之間，并應(yīng)與立桿進(jìn)行連接，底部斜桿的下端應(yīng)支承在結(jié)構(gòu)上，嚴(yán)禁懸空。剪刀撐斜桿的連接均采用搭接，搭接長度不小于500mm，旋轉(zhuǎn)連接扣件不少于2個，并在距桿端不小于100mm處固定。
掃地桿按模板支撐系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)搭設(shè)，同時(shí)在階梯部分，另將高處的縱向水平桿向臺階延伸，直至與臺階立桿連接處距地高不大于200mm。
模板支撐體系與周邊框架柱用鋼管固接，與架體連接的水平鋼管必須與架體立桿相連，并向架體內(nèi)延伸不少于2跨。
由于上部荷重近600噸，在會議廳樓蓋混凝土澆筑前，滿堂模板支撐系統(tǒng)承載樓面下部的原模板支撐不得拆除，以用來傳遞、分擔(dān)上部荷重。
梁模板起拱高度取跨度的2/1000，會議廳空間結(jié)構(gòu)以橫向預(yù)應(yīng)力框架梁起拱作為控制基準(zhǔn)，縱向框架梁起拱后其頂標(biāo)高應(yīng)與起拱后的預(yù)應(yīng)力框架梁頂標(biāo)高相一致；次梁起拱后的頂標(biāo)高與主梁起拱后的頂標(biāo)高應(yīng)一致。
搭設(shè)過程中，已完成的模板作業(yè)面嚴(yán)禁超負(fù)荷集中堆放鋼筋、機(jī)械設(shè)備及其他材料，防止支撐體系局部坍塌。
高大模板支撐體系搭設(shè)完成后，必須認(rèn)真、全面地進(jìn)行檢查、驗(yàn)收，符合設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行下道工序施工。
3.3樓蓋混凝土澆筑
樓蓋混凝土由南向北依次澆筑。梁混凝土澆筑方向由跨中向兩端，對稱分層澆筑，分層厚度不得大于400mm，將梁內(nèi)混凝土澆至板底，然后與板混凝土一起澆筑。
混凝土澆注過程中，應(yīng)控制傾倒混凝土?xí)r對梁、板所造成的沖擊，避免混凝土在出料口堆積過高，應(yīng)將堆積的混凝土迅速向四周攤開。
澆筑過程中，必須安排專人巡查模板支架和支承情況。
3.4模板支撐體系拆除
高大模板支撐系統(tǒng)拆除，必須經(jīng)項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人及現(xiàn)場監(jiān)理工程師同意后方可進(jìn)行。
拆除支撐及模板前混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到100%。
預(yù)應(yīng)力混凝土大梁，側(cè)模在預(yù)應(yīng)力張拉前拆除，底模支架在張拉后拆除。
4 支撐系統(tǒng)檢查與驗(yàn)收
4.1構(gòu)配件檢查與驗(yàn)收
檢查鋼管產(chǎn)品質(zhì)量合格證，進(jìn)場質(zhì)量檢測報(bào)告和質(zhì)量檢查記錄；
檢查鋼管外觀：平直、光滑，無裂痕、結(jié)疤、錯位、硬彎、毛刺、壓痕和深的劃道；
檢查鋼管的外徑、壁厚、端面等的偏差滿足規(guī)范要求；
檢查鋼管表面銹蝕深度滿足規(guī)范要求；
檢查扣件的生產(chǎn)許可證、法定檢測單位的檢測報(bào)告和產(chǎn)品合格證；
檢查扣件的進(jìn)場抽樣檢測報(bào)告；
檢查扣件的實(shí)體質(zhì)量，不得有裂痕、變形，螺栓不得有滑絲。
4. 2架體檢查與驗(yàn)收
搭設(shè)前對支承面進(jìn)行驗(yàn)收，混凝土強(qiáng)度等級不小于C20；
模板支架在搭設(shè)過程中應(yīng)對桿件的設(shè)置、連接件、構(gòu)造措施進(jìn)行跟蹤檢查；
架體搭設(shè)完畢在支設(shè)模板前，對架體進(jìn)行驗(yàn)收，必須滿足模板支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)、構(gòu)造要求及規(guī)范要求；
在澆筑混凝土前，對模板系統(tǒng)、模板支撐系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)收；
在混凝土澆筑過程中，檢查是否超載；
每步檢查驗(yàn)收必須做好記錄，備查。
5 結(jié)語
隨著建筑業(yè)科技的快速發(fā)展，大空間大跨度結(jié)構(gòu)應(yīng)用將會越來越多。800人會議廳空間高大模支撐系統(tǒng)僅僅是眾多成功案例中的一例。高大模板支撐系統(tǒng)的材料投入量大、周轉(zhuǎn)慢，使施工成本加大。如何在保證結(jié)構(gòu)支撐體系安全的前提下，節(jié)省材料投入，加快周轉(zhuǎn)，從而節(jié)約成本是今后高大模板支撐設(shè)計(jì)、施工技術(shù)發(fā)展亟需解決的問題。