中山國際金融中心高大支模現場實測及分析

　　摘要：本文以中山國際金融中心型鋼混凝土結構高大模板施工為工程背景，對模板支撐體系進行了實際測量，探索了施工階段現澆混凝土結構與模板支撐共同作用時的作用機理，并結合現場試驗結果進行了分析，提出了一些控制施工期模板支撐體系的安全，優化施工方案的建議和措施。
　　關鍵詞：中山國際金融中心　高大模板　現場檢測
　　中圖分類號：TU222　文獻標識碼：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頻發，且目前相關的整體性理論研究并不充分?，F場檢測是模板支撐體系受力性能研究中的一個重要內容，它是探索施工階段現澆混凝土結構與模板支撐共同承載時變結構體系的作用機理，建立模板支撐體系力學計算模型的基礎，是檢驗實驗室結構試驗和理論分析結果的依據，也可以為時變結構體系力學分析、控制施工期模板支撐體系的安全、施工方案設計及優化提供技術依據。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，現場檢測獲得第一手資料對探索并解決這一工程現實問題顯得尤為重要。
　　1　工程概況
　　中山國際金融中心項目結構形式為混凝土框架一核心筒結構，塔樓外圍柱為勁性H型鋼鋼筋混凝土柱。項目有多達十幾處高大模板區域，層高在10.2m到28.2m之間，根據實驗需要和安全性考慮，我們研究的對象選擇了層高最高28.2m的一處作為實測對象。根據高支模支撐體系的工作特點，主要測試的內容如下幾項。
　　(1)支撐體系的內力變化規律，主要是各層支撐結構中內力變化與施工工藝的相互關系，以及與鋼筋混凝土結構樓板受力之間的關系。
　　(2)鋼筋混凝土梁中型鋼應力和混凝土應力的變化過程，施工工藝的不同階段對鋼筋和混凝土應力的影響規律，以及結構不同位置的受力特點。
　　(3)型鋼柱中鋼筋應力和混凝土應力的變化過程，施工工藝的不同階段對鋼筋和混凝土應力的影響規律，以及結構不同位置的受力特點。
　　2　現場檢測方案
　　2.1　測試方法和儀器
　　考慮現場測試環境的復雜、不確定性及測試周期較長的特性，采用埋入型振弦式應變計SZZX-A150檢測梁、柱內部型鋼的施工期應變情況；采用表面型振弦式應變計SZZX-B150檢測扣件式鋼管以及梁柱混凝土的施工期應變情況。并配套使用讀數儀SZZX-ZH讀取應變值。
　　2.2　現場測試區域布點設置
　　
　　針對六層宴會廳高支模處E軸和F軸處型鋼柱、型鋼梁及臨時模板支撐體系進行監測，測點分布及編號見圖1(圖中圓點為應變計埋設位置)。選取框架梁截面尺寸最大的梁800×1800作為實測對象，梁跨度10m，在梁上共選取5個測點?？蚣苤线x擇8個測點，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置5個測點。
　　2.3　數據的采集
　　從完成混凝土澆筑即開始進行監測，一直持續到拆除臨時支撐體系完成受力變形的檢測工作。
　　2.3.1　混凝土結構(型鋼、混凝土)及模板支撐測試
　　對施工全過程進行追蹤，每個施工進程前后均應讀數，歷時較長、荷載變化較大的進程(如混凝土澆筑、混凝土養護)應在進程中加讀，如遇沒有工序施工時，每24小時讀數一次；特殊情況下，有需要時隨時加測。
　　2.3.2　記錄施工及環境情況
　　配合測試儀器讀數情況，隨時記錄施工全過程。
　　2，3，3儀器的安裝與實測見圖2所示
　　2，3，4數據采集的關鍵工序
　　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一梁底模、板模支設一H型鋼梁吊裝、定位、焊接等一梁鋼筋綁扎一梁側模板支設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。養護。其中控制節點如表2、圖3所示。
　　
　　3　實測結果與分析
　　3，1　模板支撐立桿施工期受力規律
　　隨著施工進度的發展，支撐立桿有以下特征：各個鋼管立桿受壓應力值相差較大，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；從應力數據來看，各個鋼管應力最大平均值分別約為23、40、57、95N／mm²，小于按規范計算所得的軸力值。這主要是由于現行支撐架設計中未能考慮到支撐體系的共同作用特性，而實際情況是模板支撐與樓板結構共同組成的體系；從單一曲線發展規律來看，從混凝土開始澆筑到澆筑完成時間段內0～2天，鋼管支撐受壓應力迅速增大；從混凝土澆筑完成到拆除模板支撐前的時間段內，鋼管支撐受壓應變緩慢減小。究其原因，主要與上部板、梁與墻、柱的自重荷載的分擔有關；從4條曲線的比較來看，從桿1至桿4，參照埋點位置可以看出，支撐立桿的最大應力沿梁跨度方向是從一側向另一側逐漸增加的?；炷羻蜗驖仓?，導致支撐體系應力的積累和變化。
　　3.2　框架梁施工期受力規律
　　由圖4、圖5可知，隨著施工進度的發展，E軸型鋼混凝土梁的應力應變變化具有以下特征：梁端部應變值變異性較大，主要是因為：該部位為屋頂部，溫度變化較大，混凝土處于熱脹冷縮交替的變形狀態；從具體數值來看，支撐架拆除前，梁端部拉應力峰值15N／mm²，跨中拉應力18N／mm²，支撐體系拆除后，型鋼跨中應力40N／mm²，端部應力峰值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豎向荷載；從發展趨勢來看，隨著施工進程的發展，跨中梁受拉應變值整體呈現增大的趨勢，并最終趨向于穩定。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間段內。出現以上結果，是由于隨著施工進程的發展，混凝土強度和剛度逐步增大，使框架結構承載能力越來越大。
　　4　施工建議及結語
　　隨著施工進程的發展，與結構共同作用的模板支撐體系產生內力重分布。荷載逐漸從鋼管支撐上轉移到型鋼混凝土結構上。尤其在混凝土澆筑和拆除模板支撐過程中，這種內力重分布更加明顯。綜合以上分析，對高大支模系統，在施工期間有如下建議：支撐立桿鋼管的壓應力值差異較大，在支撐架搭設的過程中，應該嚴格的控制桿件的偏心以及材料缺陷；應合理組織混凝土澆筑起點及流向，以控制施工荷載施加。不應用單向澆筑。建議采用對稱澆注，從兩邊向中間或者從中間向兩邊澆筑。以避免支撐架單側內力積累的不均衡；進一步利用已有結構，如抱柱、附墻等措施。與支撐架形成整體，會增大整個支撐體系的強度和穩定性；對于型鋼混凝土結構的高大模板體系，應當充分利用型鋼自身的強度與剛度。由于在混凝土澆筑前，型鋼已經用起重設備安裝在柱子上，連接牢固。可以使更多荷載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，從數據上看，型鋼的應力保持較小，有充分的空間承擔這些荷