中山國際金融中心高大支模現(xiàn)場實(shí)測及分析

　　摘要：本文以中山國際金融中心型鋼混凝土結(jié)構(gòu)高大模板施工為工程背景，對模板支撐體系進(jìn)行了實(shí)際測量，探索了施工階段現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)與模板支撐共同作用時(shí)的作用機(jī)理，并結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，提出了一些控制施工期模板支撐體系的安全，優(yōu)化施工方案的建議和措施。
　　關(guān)鍵詞：中山國際金融中心　高大模板　現(xiàn)場檢測
　　中圖分類號：TU222　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　文章編號：1672-3791(2012)01(b)-0052-02
　　近年來高大模板支架坍塌事故經(jīng)頻發(fā)，且目前相關(guān)的整體性理論研究并不充分。現(xiàn)場檢測是模板支撐體系受力性能研究中的一個(gè)重要內(nèi)容，它是探索施工階段現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)與模板支撐共同承載時(shí)變結(jié)構(gòu)體系的作用機(jī)理，建立模板支撐體系力學(xué)計(jì)算模型的基礎(chǔ)，是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和理論分析結(jié)果的依據(jù)，也可以為時(shí)變結(jié)構(gòu)體系力學(xué)分析、控制施工期模板支撐體系的安全、施工方案設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供技術(shù)依據(jù)。在目前對多層鋼筋混凝土樓板和模板支撐體系尚缺乏深入研究的條件下，現(xiàn)場檢測獲得第一手資料對探索并解決這一工程現(xiàn)實(shí)問題顯得尤為重要。
　　1　工程概況
　　中山國際金融中心項(xiàng)目結(jié)構(gòu)形式為混凝土框架一核心筒結(jié)構(gòu)，塔樓外圍柱為勁性H型鋼鋼筋混凝土柱。項(xiàng)目有多達(dá)十幾處高大模板區(qū)域，層高在10.2m到28.2m之間，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要和安全性考慮，我們研究的對象選擇了層高最高28.2m的一處作為實(shí)測對象。根據(jù)高支模支撐體系的工作特點(diǎn)，主要測試的內(nèi)容如下幾項(xiàng)。
　　(1)支撐體系的內(nèi)力變化規(guī)律，主要是各層支撐結(jié)構(gòu)中內(nèi)力變化與施工工藝的相互關(guān)系，以及與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樓板受力之間的關(guān)系。
　　(2)鋼筋混凝土梁中型鋼應(yīng)力和混凝土應(yīng)力的變化過程，施工工藝的不同階段對鋼筋和混凝土應(yīng)力的影響規(guī)律，以及結(jié)構(gòu)不同位置的受力特點(diǎn)。
　　(3)型鋼柱中鋼筋應(yīng)力和混凝土應(yīng)力的變化過程，施工工藝的不同階段對鋼筋和混凝土應(yīng)力的影響規(guī)律，以及結(jié)構(gòu)不同位置的受力特點(diǎn)。
　　2　現(xiàn)場檢測方案
　　2.1　測試方法和儀器
　　考慮現(xiàn)場測試環(huán)境的復(fù)雜、不確定性及測試周期較長的特性，采用埋入型振弦式應(yīng)變計(jì)SZZX-A150檢測梁、柱內(nèi)部型鋼的施工期應(yīng)變情況；采用表面型振弦式應(yīng)變計(jì)SZZX-B150檢測扣件式鋼管以及梁柱混凝土的施工期應(yīng)變情況。并配套使用讀數(shù)儀SZZX-ZH讀取應(yīng)變值。
　　2.2　現(xiàn)場測試區(qū)域布點(diǎn)設(shè)置
　　
　　針對六層宴會(huì)廳高支模處E軸和F軸處型鋼柱、型鋼梁及臨時(shí)模板支撐體系進(jìn)行監(jiān)測，測點(diǎn)分布及編號見圖1(圖中圓點(diǎn)為應(yīng)變計(jì)埋設(shè)位置)。選取框架梁截面尺寸最大的梁800×1800作為實(shí)測對象，梁跨度10m，在梁上共選取5個(gè)測點(diǎn)?？蚣苤线x擇8個(gè)測點(diǎn)，分別在靠近框架頂梁下部0.8m處。架體鋼管全部采用中48×3.5鋼管，分別在靠近頂梁下部0.8m處沿著梁長度方向的立桿上設(shè)置5個(gè)測點(diǎn)。
　　2.3　數(shù)據(jù)的采集
　　從完成混凝土澆筑即開始進(jìn)行監(jiān)測，一直持續(xù)到拆除臨時(shí)支撐體系完成受力變形的檢測工作。
　　2.3.1　混凝土結(jié)構(gòu)(型鋼、混凝土)及模板支撐測試
　　對施工全過程進(jìn)行追蹤，每個(gè)施工進(jìn)程前后均應(yīng)讀數(shù)，歷時(shí)較長、荷載變化較大的進(jìn)程(如混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護(hù))應(yīng)在進(jìn)程中加讀，如遇沒有工序施工時(shí)，每24小時(shí)讀數(shù)一次；特殊情況下，有需要時(shí)隨時(shí)加測。
　　2.3.2　記錄施工及環(huán)境情況
　　配合測試儀器讀數(shù)情況，隨時(shí)記錄施工全過程。
　　2，3，3儀器的安裝與實(shí)測見圖2所示
　　2，3，4數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵工序
　　高大模板的施工程序如下：柱混凝土澆筑至大梁梁底一六層梁板放線定位一滿堂腳手架搭設(shè)一梁底模、板模支設(shè)一H型鋼梁吊裝、定位、焊接等一梁鋼筋綁扎一梁側(cè)模板支設(shè)一板面鋼筋綁扎一澆筑梁混凝土至700mm高一梁板及柱頭混凝土澆筑一。養(yǎng)護(hù)。其中控制節(jié)點(diǎn)如表2、圖3所示。
　　
　　3　實(shí)測結(jié)果與分析
　　3，1　模板支撐立桿施工期受力規(guī)律
　　隨著施工進(jìn)度的發(fā)展，支撐立桿有以下特征：各個(gè)鋼管立桿受壓應(yīng)力值相差較大，這是由于豎向支撐桿件偏心受力以及材料性能存在的差異性很大；從應(yīng)力數(shù)據(jù)來看，各個(gè)鋼管應(yīng)力最大平均值分別約為23、40、57、95N／mm²，小于按規(guī)范計(jì)算所得的軸力值。這主要是由于現(xiàn)行支撐架設(shè)計(jì)中未能考慮到支撐體系的共同作用特性，而實(shí)際情況是模板支撐與樓板結(jié)構(gòu)共同組成的體系；從單一曲線發(fā)展規(guī)律來看，從混凝土開始澆筑到澆筑完成時(shí)間段內(nèi)0～2天，鋼管支撐受壓應(yīng)力迅速增大；從混凝土澆筑完成到拆除模板支撐前的時(shí)間段內(nèi)，鋼管支撐受壓應(yīng)變緩慢減小。究其原因，主要與上部板、梁與墻、柱的自重荷載的分擔(dān)有關(guān)；從4條曲線的比較來看，從桿1至桿4，參照埋點(diǎn)位置可以看出，支撐立桿的最大應(yīng)力沿梁跨度方向是從一側(cè)向另一側(cè)逐漸增加的。混凝土單向澆筑，導(dǎo)致支撐體系應(yīng)力的積累和變化。
　　3.2　框架梁施工期受力規(guī)律
　　由圖4、圖5可知，隨著施工進(jìn)度的發(fā)展，E軸型鋼混凝土梁的應(yīng)力應(yīng)變變化具有以下特征：梁端部應(yīng)變值變異性較大，主要是因?yàn)椋涸摬课粸槲蓓敳?，溫度變化較大，混凝土處于熱脹冷縮交替的變形狀態(tài)；從具體數(shù)值來看，支撐架拆除前，梁端部拉應(yīng)力峰值15N／mm²，跨中拉應(yīng)力18N／mm²，支撐體系拆除后，型鋼跨中應(yīng)力40N／mm²，端部應(yīng)力峰值20N／ mm²。由此可證明，在支撐架拆除前，支撐鋼架與梁共同參與了承擔(dān)豎向荷載；從發(fā)展趨勢來看，隨著施工進(jìn)程的發(fā)展，跨中梁受拉應(yīng)變值整體呈現(xiàn)增大的趨勢，并最終趨向于穩(wěn)定。其中變化幅度最大的階段為混凝土澆筑和拆除模板支撐時(shí)間段內(nèi)。出現(xiàn)以上結(jié)果，是由于隨著施工進(jìn)程的發(fā)展，混凝土強(qiáng)度和剛度逐步增大，使框架結(jié)構(gòu)承載能力越來越大。
　　4　施工建議及結(jié)語
　　隨著施工進(jìn)程的發(fā)展，與結(jié)構(gòu)共同作用的模板支撐體系產(chǎn)生內(nèi)力重分布。荷載逐漸從鋼管支撐上轉(zhuǎn)移到型鋼混凝土結(jié)構(gòu)上。尤其在混凝土澆筑和拆除模板支撐過程中，這種內(nèi)力重分布更加明顯。綜合以上分析，對高大支模系統(tǒng)，在施工期間有如下建議：支撐立桿鋼管的壓應(yīng)力值差異較大，在支撐架搭設(shè)的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格的控制桿件的偏心以及材料缺陷；應(yīng)合理組織混凝土澆筑起點(diǎn)及流向，以控制施工荷載施加。不應(yīng)用單向澆筑。建議采用對稱澆注，從兩邊向中間或者從中間向兩邊澆筑。以避免支撐架單側(cè)內(nèi)力積累的不均衡；進(jìn)一步利用已有結(jié)構(gòu)，如抱柱、附墻等措施。與支撐架形成整體，會(huì)增大整個(gè)支撐體系的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；對于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的高大模板體系，應(yīng)當(dāng)充分利用型鋼自身的強(qiáng)度與剛度。由于在混凝土澆筑前，型鋼已經(jīng)用起重設(shè)備安裝在柱子上，連接牢固?？梢允垢嗪奢d的通過型鋼傳遞到柱子中去。這比通過支撐桿件傳遞到下層樓板上更為安全可靠。而且，從數(shù)據(jù)上看，型鋼的應(yīng)力保持較小，有充分的空間承擔(dān)這些荷