采用鋼管搭設桁架配重式斜柱模板支撐架的設計與施工工藝

夏 鑫

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

南京華新城項目AB地塊二期A1、B1商業(yè)附樓項目位于南京市建鄴區(qū)。裙房出屋面的聚寶盆結構在標高28.95 m處開始凸出結構獨立，并與相應環(huán)梁樓板形成穩(wěn)定體系。在36.95～49.00 m標高處，柱開始向盆心傾斜13°，向內傾斜2.89 m，并在頂部設有懸挑環(huán)梁和樓板。聚寶盆結構三維如圖1所示。

圖1 聚寶盆結構三維示意

2 斜柱模板支架構造設計

2.1設計思路

斜柱模板體系采用由定型圓木模、扁鋼帶箍、組拼方模肋板、豎向方木和鋼管圍檁組合形成的斜柱模板基本構造[1-2]，形成內圓外方的模板構造，便于模板體系的加固。

在屋面層搭設落地模板支撐架，沿高度方向，在斜柱的底部、中部及頂部柱身截面的兩側，搭設鋼管扣件連續(xù)剪刀撐，可形成2個步高的鋼管扣件加強桁架梁。

相對于斜柱傾斜方向，在其相反方向的鋼管扣件桁架梁上設置配重，形成反向力矩，平衡斜柱自重和模板向內的水平分力，確保斜柱模板體系的承載力和穩(wěn)定性。

2.2構造設計方案

采用全站儀進行斜柱和排架轉角處的測量定位，精準標記斜柱和排架立桿的位置。

通過對結構施工荷載的計算，得出排架立桿的間距，結合測量位置在結構樓板上對立桿進行彈線定位，按照方案搭設整體的滿堂模板排架。

斜柱模板體系采用由定型圓木模、扁鋼帶箍、組拼方模肋板、豎向方木和鋼管圍檁組合形成的斜柱模板基本構造，形成內圓外方的模板構造。

模板構造擱置在落地支撐架上，并設置斜向鋼管支撐[3]與柱水平鋼管圍檁進行扣接，將荷載傳遞給整體的滿堂模板排架。

在鋼管扣件加強桁架梁尾端設置配重，形成反向力矩，平衡斜柱自重和模板向內的水平分力，確保斜柱模板體系的承載力和穩(wěn)定性。

桁架配重平衡式落地鋼管支撐架斜柱支模施工構造如圖2、圖3所示。

圖2 斜柱模板支撐架平面示意

圖3 斜柱模板支撐架剖面示意

2.3構造安全驗算

根據(jù)腳手架平、立面布置以及斜柱澆筑次數(shù)，有限元分析共分8個工況（圖4）。模型選取柱中心線兩側腳手架，與主體結構相接部分設置為固定邊界，配重和澆筑時產生的側面壓力分別以恒荷載形式施加，其中側壓力取澆筑高度為1.5 m時，混凝土產生于斜撐的節(jié)點荷載，荷載組合為1.35（自重＋節(jié)點側向壓力＋配重），腳手架鋼材為Q235，截面為φ48 mm×3 mm。

圖4 不同工況有限元模型

工況劃分：澆筑第n段斜柱，荷載施加于第n段斜撐節(jié)點上，配重設置n層。根據(jù)核算，不同工況下向心方向變形值如表1所示，變形云圖如圖5所示。

圖5 不同工況下變形云圖

表1 不同工況下向心方向變形值

不同工況下斜撐軸向最大應力值如表2所示，應力云圖如圖6所示。

表2 不同工況下斜撐軸向最大應力值

圖6 不同工況下應力云圖

由有限元分析結果可知，所有工況中變形最大值為10.8 mm，變形較小，滿足施工要求。腳手架應力最大值為67.5 MPa，小于鋼材設計強度215 MPa，腳手架斜撐強度滿足要求。

3 斜柱模板支架施工工藝流程

3.1工藝流程

施工前準備工作→滿堂整體排架和斜柱模板施工→斜柱模板和整體排架連接施工→桁架梁和配重施工→混凝土澆筑施工

3.2施工前準備工作

仔細查閱斜柱和下部結構樓板的施工圖紙，了解斜柱及其下部各層的結構構造，包括混凝土結構強度，斜柱的傾斜方向、角度、高度等。

編制施工方案，并對施工作業(yè)人員進行詳細交底。

根據(jù)模板構造體系計算所需模板、方木、鋼管、扣件等材料的數(shù)量，進行材料準備。

3.3滿堂整體排架及斜柱模板施工

整體結構呈圓形，排架施工前均在下部結構樓板上畫線定位立桿的具體位置。不同扇面排架的交界處需注意水平牽桿的搭接長度應滿足要求。縱橫向的水平桿確保設置到位，架體底部、中部、頂部及豎向按間距不大于6 m設置1道水平剪刀撐。

在架體外側周邊及內部縱橫向每5跨且不小于3 m設置寬度為5跨的豎向剪刀撐。依據(jù)斜柱模板安全性計算結果來確定模板和方木的規(guī)格和間距布置情況。安裝定型圓木模和制作方模肋板，并用方木及鋼管圍檁緊固模板。斜柱模板體系分3段，每段4 m，由下向上進行施工。

3.4斜柱模板與整體排架連接施工

在斜柱與滿堂排架投影范圍內，于排架立桿上設置斜撐桿，并與斜柱模板的鋼管圍檁固定連接。斜撐桿連接范圍需延伸至少2根立桿，水平涉及3排立桿，豎向沿斜柱全高設置。

3.5桁架梁及配重施工

斜柱兩側排架的底部、中部、頂部設置覆蓋2步的桁架梁，桁架梁采用鋼管連續(xù)剪刀撐的形式。斜柱位置4排立桿的橫桿桁架梁尾部設置負重，負重在斜柱分段澆筑前，均勻地設置在架體的每步橫桿上。

3.6混凝土澆筑施工

混凝土澆筑前做好澆筑的交底工作。使用料斗分段澆筑混凝土，安排專人進行現(xiàn)場監(jiān)管，控制澆筑速度和振搗質量。澆筑完成做好混凝土的養(yǎng)護工作。

4 斜柱模板支架施工質量控制要點

4.1滿堂整體排架及斜柱模板施工質量控制

鋼管、扣件、模板、方木規(guī)格需滿足計算要求，做好進場的外觀檢測工作。隨滿堂排架搭設進度，剪刀撐同步設置到位，其垂直度、平面角度、搭設范圍滿足方案和規(guī)范要求，搭設時嚴格控制立桿間距、步距的尺寸。制作模板時控制方木的間距，同時相鄰單元間控制模板的平整度和拼縫大小。大面模板安裝到位后，對模板拼縫處進行修補處理，確保不漏縫。對鋼管水平圍檁、斜撐和支點構造必須嚴格檢查驗收。由于斜撐較密，必須按照搭設順序及時檢查整改和加固，避免全部搭設完畢后人員無法進入加固的情況發(fā)生。

4.2斜柱模板與整體排架連接施工質量控制

要逐個檢查斜撐鋼管與斜柱模板[4]鋼管圍檁的連接是否可靠。斜撐連接的平面、立面范圍需符合方案的要求，斜撐要與每根接觸的橫桿在靠近立桿節(jié)點處有效扣接。

4.3桁架梁及配重施工質量控制

桁架梁設置的位置要與方案相符，連續(xù)設置的剪刀撐與排架節(jié)點扣接牢固。

桁架梁尾部的配重在斜柱分段澆筑前均勻設置在架體的每步橫桿上，并與整體排架綁扎牢固。

4.4混凝土澆筑施工質量控制

混凝土進場后核對部位、強度等級、數(shù)量等信息是否正確，同時測量坍落度情況?；炷翝仓皯幚砗眯吕匣炷两Y構接縫處的疏松、灰塵、垃圾和雜物問題，澆水濕潤時不得有積水?？刂苹炷翝仓俣?，避免在斜柱局部一次性澆筑過高的情況，并控制振搗質量[5]，盡量避免對外側模板振搗過多。

5 結語

該凌空斜柱桁架配重式鋼管模板支架施工較為便捷，通過將排架設置在上部樓板結構上，大大節(jié)約了總體排架的搭設量，有明顯的社會和經濟效益。利用鋼管搭設的桁架梁，取材方便、構造簡單、操作便捷、適用性強，很好地兼容整體排架體系，共同承受施工荷載。斜柱支模構造體系中，通過使用方模肋板，形成內圓外方的模板構造，大大降低了圓柱模板加固的難度，對于高空臨邊懸挑混凝土斜柱支模施工工程有一定的借鑒作用。在日后同類工程施工中，我們將繼續(xù)改進這一支模構造體系，使其更加合理和可靠。