对某高层综合性大厦超高支模设计、计算及施工方法的探讨

　　摘要：高层综合性大厦主楼B区中庭超高支模经过严密的设计和计算，采用先进的施工技术及安全措施，保证了施工过程中支顶模板系统的安全性，使得工程施工得以顺利进行。
　　关键词：超高支模；设计；计算；安全技术措施；施工方法
　　
　　本工程为一集商场、酒店、会议、娱乐、办公及商务为一体的高层综合性大厦，地上28层，地下1层，建筑面积176000m2，楼总高132m，结构形式为现浇钢筋混凝土框架一剪力墙结构。主楼B区B2～B5／A—C有一中空椭圆形中庭，B2一B5／C～E轴范围内为超高层。支顶模板搭设施工时为超高支模，其中板底支模标高为25．150m，梁底支模标高为23．270m。最大横向钢骨梁，梁跨27m，截面600mm×2000mm，鉴于目前全国各地超高支模坍塌事故屡屡发生，为了保证施工过程中支顶模板系统的安全性，避免坍塌事故的发生，特编制超高支模专项施工方案，现将其设计、计算、安全技术措施及施工方法介绍如下。
　　1模板及支顶安装设计
　　1．1模板安装
　　a)主梁安装：钢骨梁B6GKL1(600mm×2000mm)底板根据标高按@240铺2条80mm×80mm木枋上下叠放，其他框架梁(800mm～1100mm高)按@300铺80mm×80mm木枋，此后按轴线将梁底板固定在木枋上，然后安装梁侧模板，钢骨梁模板采用螺杆焊接在钢骨加劲肋上；框架梁高为1100mm时，模板采用两道水平方向φ12@600螺杆和80mm×80mm木枋固定；其它梁模板采用一道水平方向φ12@600螺杆和80mm×80mm木枋固定。
　　b)次梁安装：在主梁与次梁交接处(主梁侧板预留次梁缺口的地方)钉上衬口挡，并根据标高铺设梁底板，梁底板同样采用钢管支撑，按图纸要求，将梁底板枋木固定在钢管支撑上(梁底枋木间距30cm)。梁高≥700的均设螺杆固定。
　　C)当梁的跨度在4m≤L<10m时，起拱高度一般控制在1‰；当梁的跨度10m≤L时，起拱高度控制在3‰。
　　d)楼面模板安装
　　1)以托板顶面为依据，设在托板上的80mm×80mm木枋，边通线、边安装钢管支撑、边铺设，钢管支撑横向架设根据需要设置一排或多排，每排纵向间距不大于50cm，铺设在钢管支顶面，木枋的间距不大于50cm，平整度偏差小于5mm。板按结构总说明要求在跨中起拱。
　　2)楼板铺设要密贴、平整，不得松动，楼面模板安装后，必须将楼面清理干净。
　　1．2碗扣式钢管支顶的安装
　　a)使用满堂碗扣式钢管为主支承中庭梁板模板，经对传递到钢管支顶立杆和横杆上荷载的计算，按碗扣式钢管支顶立杆的容许承载力，确定钢管支顶立杆阵距，C、D／B2～B5轴的B6GKL1(1)梁阵距为：0．6×0．6m；椭圆梁和1000高纵向次梁阵距为：：0．6×1．2m(在原1．2×1．2m碗扣管基础上增加φ8钢管立杆组合而成)；其它框架、非框架梁及板采用1．2×1．2m阵距的碗扣式脚手架。为确保支顶纵横2个方向的稳定，有如下措施：
　　1)立杆之间布置多道双向水平横杆(连杆)，垂直间距1．2m，且必须设置纵横向扫地杆。
　　2)满堂脚手架的四边与中间每隔4排支架立杆设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置。剪刀撑采用φ8×3．5mm脚手钢管，通过旋转扣件与碗扣管立杆连接。支撑主梁的立杆必须设置剪刀撑。
　　3)在满堂脚手架两端和中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。楼面中庭周边梁面预插短钢筋，通过短管、扣件锁死连接杆件。主梁下的纵向水平杆两端必须全部顶至柱侧面。
　　4)在满堂脚手架内部主梁底的水平杆标高和三层楼面标高分别设密竹平台，用于上料和水平挡护。
　　5)以中庭四周的柱为支点，各层柱向中庭内伸出水平或斜向钢管，与满堂脚手架周边相拉结。
　　6)大梁增加的扣件钢管立杆与纵楞的连接必须采用双扣件增加抗滑力。
　　7)在中间中空位置设置一道十字支架撑。
　　b)楼板模板采用18mm厚夹板，模板垫楞用80mm×80mm木枋，底楞用φ8×3．5mm脚手钢管。底楞的间距相同，直接支承在可调托撑上。垫楞的间距为240mm，搁置在底楞上。对于个别部位楼板板池面积较小(梁与梁之间距离较小，如圆弧部位)，钢管支顶顶部水平杆不能直接在模板下铺设。局部需借助短木枋支撑楼板底模。做法图1。
　　            
　　                                              图1短木枋支撑楼板底模
　　1～模板；2一短木枋间距≤600mm，
　　高度不大于1m；3—80mm×80mm枋
　　c)梁模板采用建筑夹板或松木模板，底板搁置在垫横檩上。垫横檩为80mm×80mm木枋或钢管，间距按验算确定，搁置在脚手钢管支顶最上面一道水平横杆上，每条横杆上放置5条垫横檩。
　　d)在安装钢管支顶时，应在该层楼面上弹出墨线定向，要注意钢管支顶立杆的垂直度，并调节好立杆的标高和立杆的平面布置，使梁位置在两条立杆之间，梁两边立杆间距控制在L=1．2m之内。支顶平面布置时原则上尽可能形成满堂一体，对于轴跨尺寸无法与立杆间距形成整模数或平面几何形状不规整、非正交时需要采用多个单体搭设时，各单体间必须采用扣件钢管水平杆相互连接，连接杆按2个单体的碗扣水平杆标高竖向间距@1200布置。
　　2模板及支顶计算
　　2．1计算思路
　　a)选取承受荷载范围最广的D／B2～B5的B6GKL1(1)(600mm×2000mm)梁作为计算点，分别验算梁底模板、横楞、底楞承载力。再分别以板底立杆、梁侧既支承梁又支承板的一排立杆中的某一条和顺梁底增加的扣件立杆作为计算点，计算底部立杆承载力。
　　b)浇筑6层露台天面混凝土时，碗扣式顶架支承系统承受天面钢筋混凝土结构自重、模板支顶系统重量及人员设备荷载和振捣荷载等施工荷载。
　　c)横楞与底模之间有支承与被支承关系，原则上应先验算底模承载力，并将支座反力转化为线荷载对横楞进行验算并依次逐步验算纵楞及支架其它杆件；本方案由于模板验算属补充内容，因此对模板的验算只为证明模板自身能否承受楼面各恒载、活载，并能否将其有效传递给横楞。若证明能，则横楞验算的荷载可直接取楼面各恒载、活载，而不再通过模板反力转化。
　　d)顶架搭设于室内，周围有外脚手架及安全网围蔽，不考虑风荷载组合。
　　2．2模板计算
　　a)梁模板计算
　　选截面最大跨度最长的B6GKL1(1)(600mm×2000mm)梁计算，截面尺寸600mm×2000mm，长27．0m。模板底楞木间距选用0．24m，侧模立档间距选用0．4m。梁拟分2次浇注成型，即在梁侧模安装好并绑扎梁筋后，暂不安装板模，先浇注这两条梁约1000mm高，插2φ16@500短钢筋，混凝土终凝后，安装板模，绑扎板筋，再与其他梁及板一道完成第二次浇注。因此梁底模验算时混凝土荷载按整条梁考虑，侧模板验算时，混凝土荷载按1000mm高考虑。
　　b)梁模构造(图2)
　　                  
　　                                                          图2梁模构造
　　1～钢骨；2-B6KL1(1)(600mm×2000mm)；3一施工缝短插筋；
　　4～模板；5一横楞80mm×80mm枋；6一φ12螺丝纵向@500与钢骨
　　加劲板焊；7一梁底横楞2条80mmx80mm枋上下叠放@240
　　c)经计算，底模及侧模的抗弯强度、抗剪强度及挠度均满足要求，由此可知，模板自身即能够承受楼面各恒载、活载，又能将荷载有效传递给横楞，因此横楞的荷载取值可直接由楼面各荷载组合进行计算，计算过程略。
　　2．3600mm×2000mm钢骨梁支顶验算(图3)
　　         
　                                                    　图3A．A剖
　　1一B6KLl(1)(600mm×2000mm)；2一横楞80mm×80mm枋；3一模板；4一密竹平台；5一水平杆@1200；6一密竹平台(三层标高)；7一wDJ碗扣架；8一剪刀撑；9一顺主梁底增加纵楞2φ48钢管；10一地下室顶架定位立杆须与上面对准；11一扫地杆；12一主梁底增加2φ48钢管@600；l3一主梁侧增加立杆φ48钢管@1200顺纵向加于碗扣立杆之间；14一梁底横楞2条80mm×80mm枋上下叠放@240
　　当6层露台梁板浇注混凝土时，经计算梁板底横楞、水平横杆的抗弯强度、抗剪强度、挠度及立杆的强度、稳定性均满足要求。计算过程略。
　　2．4B2一B5／B～E范围内的纵向非框架粱(300mm×1000mm)支顶验算(图4)经计算梁板底横楞、水平横杆的抗弯强度、抗剪强度、挠度及立杆的强度、稳定性均满足要求。计算过程略。
　　                       
　                                                       　剖面                                                     侧面
　　图4模板剖面、侧面
　　l一模板；2一横楞80mm×80mm枋；3～φl2螺丝纵向@600；
　　4一梁底横楞8Omm×80mm枋@150；5一B6L(300ram×
　　1000mm)；6一剪刀撑；7一双扣件
　　2．5立杆底楼面承载力验算
　　本层立杆支承于±0．00楼面上，并通过地下层回顶将部分荷载传递至地下室底板。经计算±0．00楼面及地下室底板承载力均满足要求。计算过程略。
　　3安全技术措施
　　3．1模板安全技术措施
　　a)禁止酒后操作，开锯木料不准吸烟，不准戴手套，短于40cm木板不准在电锯开锯。
　　b)装钉楼面模板，在下班时已铺好而来不及钉固的定型模板或散板应拿起另放，以防别人误以为已钉牢而踩踏行走，导致板翻人坠。
　　c)安装梁模板，应先搭设排栅和挂安全网。垂直运输按联络讯号规定，做好一停、二上、三落的工作，安全门在吊盘下落时要关闭好。
　　d)在混凝土浇筑时，若发现模板及支撑有异常情况，须立即停止浇筑作业，尽快采取有效措施加固。
　　e)水平撑顶等不得随意拆除，施工要求拆卸时应待施工完毕后马上补齐。
　　f)支模安装完毕，经施工员和质安员验收合格办理签证后方能进行钢筋安装。
　　g)支模拆除及混凝土浇筑期间，无关人员不得进入支模下方，由安全员在现场监护。
　　h)拆除模板时，不允许让模板枋料自由落下，更不得大面积同时撬落，不得残留模板，操作时要注意下方人员的走动。
　　3．2搭设高支撑脚手架应注意的安全事项
　　a)凡支撑主梁的立杆，必须设置剪力撑，每道剪力撑必须跨越3～5根立杆，其间距不得超过6跨。
　　b)接头是立杆同横杆、斜杆的连接装置，应确保接头锁紧。组装时，先将上碗扣搁置在限位锁上，将横杆、斜杆等接头手入下碗扣，使接头弧面与立杆密贴，待全部接头插入后，将上碗扣套下，并用榔头顺时针沿切线敲击上碗扣凸头，直至上碗扣被子限位锁卡紧不再转动为止。
　　c)脚手架组装以3～4人一组为宜，其中1～2人递料，另外两人共同配合组装，每人负责一端。
　　d)所有构件都应按设计及脚手架有关规定设置。
　　e)在搭设过程中注意横杆的水平度和立杆的垂直度，一般不允许超过15mm。
　　f)可调顶托承插入长度不能少于300mm。
　　g)工人搭设时应使用工作梯，不得在脚手架上爬上爬下。
　　h) 碗扣式脚手架整体搭设完毕，经过自检后，再由工地项目经理组织验收，然后经有关部门共同验收签证合格后，方能进入下一道工序施工。
　　i) 在搭设、拆除脚手架时，非工作人员不得入内，并派专人看护。
　　3．3模板拆除技术措施
　　a) 楼面梁板拆模前，必须有混凝土强度报告，且达到规范规定强度的100％，并报工程技术负责人审批方可进行模板拆除。拆模顺序和方法，应遵循先拆不承重的模板，后拆承重模板，支架先拆侧向支撑，后拆竖向支顶，并保持混凝土表面及棱角不受损坏。
　　b) 模板工种作业组织应遵循支模与拆模由同一作业班组执行。
　　c) C、D／B2～B5轴的B6GKL1(1)梁跨度达27m，拆除梁下支顶时，应先从跨中开始，分别向两端对称拆除。
　　3，4混凝土输送及浇注方法针对性安全措施
　　a) 混凝土用泵送方法运输浇筑，泵管不能直接放置在模板上，必须在模板上放置铁架作为管道支撑并支固，才能作业。另垂直管道转弯处必须用螺栓固定。
　　b) 现场拟设三台输送泵，平行排放出料，由E轴向A轴及其外侧的圆弧方向浇注。
　　c) 楼面混凝土输送管敷设应尽量减少弯管的用量及缩短管线的长度并且每层用铁架固定在柱侧。楼面用软弹性的材料如车胎等做管的支垫。同时为解决混凝土输送泵水平力对模板支顶系统稳定的影响，在支顶各楼层周边梁边加水平杆顶在周边梁侧。
　　d) 高度2000mm的钢骨梁分2次浇注成型，即在梁侧模安装好并绑扎梁筋后，暂不安装板模，先浇注这两条梁约1000mm高，插2φ16@500短钢筋，混凝土终凝后，安装板模，绑扎板筋，再与其他梁及板一道完成第二次浇注。
　　e) 第二次浇注先分层浇注梁混凝土至板底，最后浇注板混凝土至全部完成。
　　3．5现场检查及监控针对性交底
　　a) 碗扣采用榔头顺时针沿切线敲击上碗扣凸头，碗扣被子限位锁卡紧不能转动为合格。班组和区段组织的自检数量按100％检查；项目部组织的随机抽查数量不少于50％，且每个楼层范围均要抽检。
　　b) 扣件螺栓拧紧扭力矩采用扭力扳手检查，抽查方法按随机分布原则进行。
　　4总结
　　a) 本次超高、超重、大跨度超高支模经过严密的设计和计算，采用先进的施工技术及安全措施，保证了施工过程中支顶模板系统的安全性，使得工程施工得以顺利进行。
　　b) 形成了从设计计算一安全措施一专家论证一技术交底一组织实施一专业检查一多方验收等一整套保证体系，为超高支模施工积累了宝贵的经验。