超高超重大跨度雙向預應力梁的模板支撐系統設計與施工*

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 200135

1 工程概況

中國博覽會會展綜合體項目位于上海市青浦區，總建筑面積約147 萬m2，其中地上建筑面積127 萬m2，地下建筑面積20 萬m2，建筑高度43 m。展廳建筑面積53 萬m2，由4 個獨立的大展廳構成了其獨特的四葉草造型。建成后將成為世界上規模最大、最具競爭力的一流會展綜合體（圖1）。

本工程空間結構高大，雙層展廳層高16 m，樓面為超大面積預應力梁板結構，按軸線x方向長度為298.2 m、跨度36 m，y方向長度為308.0 m、跨度27 m，展廳屋面結構為多跨連續大跨度三角形的空間管桁架結構。預應力框架梁截面尺寸為1 800 mm×2 650 mm，一級次梁截面預應力井字梁截面尺寸為600 mm×2 500 mm，間距9 m；預應力小次梁截面尺寸為300 mm×900 mm，間距9 m；樓板板厚180 mm（圖2）。

圖1 中國博覽會會展綜合體項目鳥瞰圖

圖2 展廳結構剖面示意

2 工程技術特點和難點

（a）超高。工程支模高度達到16 m，對支模架體搭設要求高，不僅要求架體本身的安全，且對施工過程中的安全要求亦高；

（b）超重。工程框架梁截面為1 800 mm×2 650 mm（y向），1 800 mm×2 650 mm（x向），次梁為600 mm×2 500 mm；

（c）大跨度。工程預應力混凝土梁跨度沿縱向36 m、橫向27 m，在房建系統中較為罕見。

（d）結構受力復雜。工程結構受力復雜，雙向均配置大量的預應力筋，施工中應避免預應力張拉對結構整體受力性能產生不利影響。

3 預應力梁支模體系選擇

3.1 方案一[1-4]

若采用普通鋼管扣件式滿堂支撐架進行搭設，經計算大梁底板支撐立桿間距須為200 mm×400 mm，立桿步距1 700 mm，板下支撐間距800 mm×800 mm。由于梁底立桿搭設間距過小，不僅工人操作困難，搭設速度較慢，架體承載力受節點影響較大，而且鋼管、扣件用量大，鋼管需求量將超3 萬t，扣件需求量為600 萬只，綜合經濟性較差。

3.2 方案二

若采用碗扣式滿堂支撐架進行搭設，經計算，大梁底板支撐立桿間距為300 mm×600 mm，立桿步距1 200 mm，板下支撐間距1 200 mm×1 200 mm，其搭拆速度、架體承載力雖優于普通扣件式鋼管支撐架，但整體穩定性一般，需時較多。對于會展項目體量大、工期緊的特點而言，還需進一步優化支撐體系。

3.3 方案三

采用新型承插盤扣式滿堂支撐架進行搭設，經計算大梁底板支撐立桿間距可放至900 mm×1 200 mm（梁底立桿規格Φ60.3 mm×3.2 mm，材質Q345），立桿步距可放至1 500 mm，板下支撐間距1 500 mm×1 200 mm。由于立桿間距大、桿件用量少，其搭拆速度優于普通扣件式支撐架和碗扣架[5]，且經復驗測試，立桿承載力大，架體安全性高。

故經綜合分析，選用方案三進行本工程展廳部分的模板支撐架設計。

4 新型承插盤扣式滿堂支撐架的設計

新型承插型盤扣式鋼管支架立桿有Φ60.3 mm×3.2 mm、Φ48.3 mm×3.2 mm兩種規格，不同的立桿規格構成了A、B兩種系統支撐架體。立桿底部使用底座，頂部使用可調托座，如圖3所示。

圖3 架體節點

4.1 A型架的設計[6-8]

大梁底立桿采用A型支撐架，立桿橫距均為900 mm，縱距為1 200 mm。模板為厚18 mm膠合板；梁底次龍骨為5#槽鋼，間距300 mm、跨度900 mm，次龍骨垂直于梁截面鋪設；主龍骨為150 mm×75 mm×5 mm×7 mmH型鋼，間距900 mm，跨度1 200 mm，H型鋼鋪設方向為順梁鋪設。A型架體構件型號規格見表1，A型架架體示意見圖4。

表1 A型架型號規格

圖4 A型架搭設示意

4.2 B型架的設計

厚18 cm混凝土板下及600 mm×2 500 mm、300 mm×900 mm梁底采用B型架搭設平臺方式，架體搭設至600 mm×2 500 mm梁底支模高度，即可調托座頂面高度13.08 m。托座內放置同A型的H型鋼，型鋼上鋪設5#槽鋼作為2 500 mm次梁模板支撐的次龍骨，其余部分板下支撐立桿立于100 mm×100 mm木方上（木方放置在型鋼平臺上）。A型架體構件型號規格見表2，B型架架體示意見圖5。

表2 B型架型號規格

圖5 B型架搭設示意

5 支撐架的施工要點

（a） 該新型承插盤扣式滿堂支撐架應配套使用，進場應檢測和測試，符合《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規程》（JGJ 231—2010）規定要求；

（b）支撐面承載力需進行檢測，達到承載力140 kPa的要求；

（c）由于工程大部分梁截面較高，分別為2 650 mm和2 500 mm，因此梁側模板支撐應加設斜撐；

（d）梁底設型鋼轉換層，每道型鋼兩端需采用“鱷魚夾”將型鋼與頂托連接固定（圖6）；

圖6 鱷魚夾連接節點

（e）采用Φ48 mm×3.24 mm鋼管將1 800 mm×2 650 mm梁底A型架與周邊板底B型架連接。水平方向為梁長方向最外側一支A型立桿均與B型立桿拉結，垂直方向上共3 道。由于A型架立桿Φ60.3 mm，因此需采用專用Φ（60.3～48 ）mm扣件。

（f）水平桿件或斜桿通過插銷固定在豎向桿件的盤扣上，插銷外表面應與水平桿和斜桿桿端扣接頭內表面吻合，插銷連接應保證錘擊自鎖后不拔脫，抗拔力不得小于3 kN。

6 結語

工程實踐證明：該新型承插型盤扣式腳手架以其安全性能高、搭拆方便、用工量少、外形美觀等特點，克服了傳統支模體系在超高超重大跨結構構件中的施工難題，對于施工工期緊張的項目尤為適用，不僅為本工程贏得了可觀的經濟效益，亦為類似結構支撐體系的設計與施工提供了比照和參考。