屋面多層構架層模板支撐施工技術探析

劉余德 （安徽建工集團股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

某辦公樓主樓為框架-核心筒結構體系，主樓建筑總高度144.9m，地下2層、地上主樓32層、裙樓4層，總建筑面積約為68917.58m2。

根據圖紙，大屋面結構標高為144.9m，上部設計有7層混凝土構架梁，標高依次為149.65m、153.9m、157.9m、161.9m、165.9m、169.9m、174.2m，其中外圍構架梁在153.9m以上有5道（內側梁在同一垂直面上，外側梁逐步外擴），梁截面主要有 300×800、400×800兩種規格，從屋面造型看屋面外圍構架梁呈先退后逐步延伸狀態，詳見圖1。

圖1 構架梁外圍分布圖

2 方案比選

采用扣件式鋼管支撐系統，針對外圍構架梁各層位置的不同變化，本區域屬于高支模并結合地方要求，梁兩側支撐在800mm以內。按照安全、經濟、便于施工的原則，合理確定支撐立桿布置方式，其中153.9m以下的外側梁采用斜支撐（立桿搭設在144.9m處屋面板上），153.9m 以上由于有5層梁，分布特殊，擬對外圍梁支撐方式的三種方案比選。

2.1 方案一

采用斜支撐方式，上層梁的支撐落在下層梁上，內外側梁的兩側分別采用斜支撐。支撐垂直高度4m，梁兩側的斜支撐均落在下層梁上（梁截面寬300mm和400mm兩種），加之掃地桿，實際操作過程中安全風險較大，不適用。

2.2 方案二

采用垂直支撐方式，立桿落在已有的板面上。內側梁由于在同一垂直面上，支撐采用共桿，5層梁的疊加荷載作用后安全驗算不通過。外側梁由于逐步外擴，每層梁的支撐單獨落地支撐。此方案外側梁單獨落地造成上下梁支撐鋼管密集，操作不方便、不經濟。

2.3 方案三

結合方案一和方案二，采用垂直共桿支撐，立桿落在已有的板面上。內側梁支撐采用共桿并隔層松開下移梁底小橫桿，減少荷載疊加。外側梁優化立桿間距，個別梁單側支撐垂直落在構架梁上，如圖2。

圖2 外圍梁支撐剖面圖

通過以上分析，采用共桿垂直支撐方式，滿足方案設想總體原則，計算取最不利高度29.3m。

2.4 方案設計驗算

2.4.1 計算參數

鋼管強度205.0N/mm2，模板支架搭設高度為29.3m，面板厚15mm，彈性模量9000.0N/mm2。內龍骨采用40.×80.mm 木方，剪切強度1.3N/mm2，抗彎強度 13.0N/mm2。模板自重 0.50kN/m2，混凝土自重25.50kN/m3。振搗混凝土荷載標準值2.00kN/m2。

①400×800mm梁支撐設計：扣件鋼管支撐，立桿間距900㎜(梁兩側支撐立柱)×800㎜ (垂直梁截面方向)，步距1500㎜。3根木方，梁底支撐小橫桿間距400mm，采用雙扣件抗滑移。

②300×800mm梁支撐設計：扣件鋼管支撐，立桿間距800㎜(梁兩側支撐立柱)×800㎜ (垂直梁截面方向)，步距1500㎜。梁底2根木方，梁底支撐小橫桿間距400mm，采用單扣件抗滑移。

2.4.2 立桿的穩定性驗算（其他驗算略）

①不考慮風荷載，立桿穩定性計算公式：

其中N——立桿軸心壓力最大值，包括：

橫桿的最大支座反力 N1=10.44kN(已經包括組合系數，考慮一道層間梁，橫桿最大支座反力取（1+0.2）R=10.44kN，經荷載計算計算R=8.7kN)

腳手架鋼管的自重 N2=0.9×1.35×0.113×28.500=3.913kN

N=10.44+3.913=14.353kN

A——立桿凈截面面積，A=3.976cm2；

[f]——立桿抗壓設計強度，205.00N/mm2；

H——最大步距，h=1.50m；

Λ——長細比，為1900/16.0=119＜150，長細比驗算滿足要求；

Φ——軸心受壓穩定系數，由長細比l0/i查表得0.464；

經計算得到σ=14353/(0.464×398)=77.722N/mm2；

不考慮風荷載時立桿穩定性σ＜[f]，滿足要求。

②考慮風荷載，立桿穩定性計算公式：

風荷載設計值產生的立桿段彎矩MW依據模板規范計算公式5.2.5-15:MW=0.9×0.9×0.98Wklah2/10

其中Wk——風荷載標準值(kN/m2)；

Wk=uz×us×w0

=0.250×2.460×1.130

=0.695kN/m2

La——立桿迎風面的間距，0.90m；

Lb——與迎風面垂直方向的立桿間距，0.80m；

風荷彎矩 Mw=0.9×0.9×0.98×0.695×0.900×1.500×1.500/10

=0.160kN·m；

Nw——考慮風荷載時，立桿的軸心壓力最大值，參照模板規范公式5.2.5-14；

Nw=11.748+0.9×1.2×3.221+0.9×0.9×0.98×0.160/0.800=14.579kN

經計算得到σ=15887/(0.464×398)+160000/4247=116.619N/mm2；

考慮風荷載時立桿的穩定性計算σ＜ ［f］，滿足要求。

上述計算中，參照《施工中模架支撐軸力與施工荷載逐層傳遞研究》有關試驗結論，經試算，上下兩層梁的荷載疊加共桿計算滿足要求。

3 屋面構架梁高支模施工

3.1 施工工藝流程

方案技術交底→彈線確定立桿位置→鋪墊班→搭設掃地桿、立桿→搭設縱橫向水平桿（同步搭設剪刀撐）→水平拉桿梁底下→梁板底模板→梁側板安裝→梁鋼筋安裝→梁模板及支撐系統驗收→下道工序。

3.2 操作要點

①安裝前，根據立桿平面布置圖在樓面彈出鋼立桿的位置交叉線，剪刀撐與立桿、水平桿同步施工。

②架體搭設至每層構架梁時，檢查立桿的垂直度并滿足規范要求，搭設過程中立桿對接時扣件應擰緊防止立桿傾斜。

③支撐立桿扣件型號和鋼管外徑一致，連接扣件擰緊，以電動扳手緊固，力矩范圍在40N·m～65N·m。

④扣件式腳手架立桿除頂層頂步外，其余隔層各步接頭采用對接扣件連接。

4 質量安全控制措施

①模板支撐不得與外架相連，選擇好立桿模數，保證立桿對接扣件應交錯布置，縱橫向水平桿的接頭不宜設置在同步或同跨內。400x800mm梁采用雙扣件抗滑移，其上下應頂緊，間隙不大于2mm。

②剪刀撐搭接長度不小于1m，縱橫向的垂直剪刀撐和水平剪刀撐傾角為45～60，剪刀撐用旋轉扣件和縱橫向水平桿或立桿連接。

③模板支撐系統應在距離地面/梁面200mm處增加縱橫向水平掃地桿，掃地桿以上1500mm設縱橫向水平拉桿，不得間隔設置。

④模板支架與框架柱（梁）的拉結，高支模支撐架與下層已澆筑完成的柱抱結各不少于2道間距≤3m，與梁抱結間距≤2.4m，以增強支架整體穩定。

⑤在支撐架外圍四周滿布垂直剪刀撐，按照立桿間距800mm、步距1500mm考慮，架體內部每隔6跨或者每隔不大于4.8m設垂直剪刀撐，垂直剪刀撐底端與地面抵緊。在每層構架梁的梁面以上200mm、中部、梁底設置水平剪刀撐，水平剪刀撐垂直間距4.5m。

⑥架體搭設在153.9m小屋面上板厚150mm，此處梁板模板支撐不拆除，考慮立桿的整體穩定性，144.9m大屋面板的支撐不得拆除，待上部主體結構完成后，方進行拆除。

⑦由于采用共桿支撐，梁底小橫桿采取“隔層松放下移”的原則，減少立桿荷載疊加，發揮梁自身已有的承載力。

⑧施工過程中必須搭設爬梯或者“之”字型斜供人員上下，每層構架梁頂部作業時利用構架梁支撐立桿上引搭設符合要求的防護欄桿，梁邊不少于0.6m寬鋼管填芯式工人操作平臺，平臺頂面鋪鋼笆；在各層構架梁支架中部增加安全平網。

5 施工注意事項

①方案經專家論證通過后，開始搭設時必須按照方案的立桿平面圖定位彈線確定鋼管位置，從根源上解決鋼管支撐間距問題，立桿搭設過程中隨時檢查立桿垂直度問題。搭設過程開始時，縱橫向水平桿容易發生“隔一拉一”，給架體整體穩定性造成隱患。

②每層構架層間梁完成后，采用地毯式方式對扣件扭矩逐個檢查，保證扣件抗滑承載力要求。屋面構架梁道數多，每次檢查驗收時應從底部重新抽查，避免立桿累計傾斜。

③由于方案設計時采用共桿支撐方式，梁底小橫桿采取“隔層松放”的原則，結合施工進度應在滿足拆模的條件下進行。

④施工過程中，梁柱混凝土分兩批次澆筑，先澆筑柱混凝土，待柱混凝土達到一定強度（按50%以上控制），再澆筑構架梁混凝土。先澆筑非懸挑構件部位混凝土，完成后再澆筑懸挑梁混凝土構件，使懸挑構件均勻加載。架體與先澆筑的混凝土柱、墻等豎向結構拉緊頂牢，避免架體失穩，確保高支模體系的整體穩定性。

⑤標高149.65m、153.9外邊梁外側采用斜支撐搭設，斜支撐上端與小橫桿連接點嚴格控制在200mm以內，縮小斜桿傾角，斜桿底部必須設置順梁方向掃地桿，水平桿與斜支撐逐個拉結。

⑥鋼管支撐架拆除時設置安全警示牌，采用人工傳遞的方式運到起吊面，同時嚴禁集中堆放。支撐架分段拆除時，構架梁的粉刷及涂料等裝飾作業可穿插進行，并做好臨邊的防護，減少施工成本。

6 結語

通過在某項目屋面多層構架梁的支撐設計方案比對、優化，方便了施工，安全可靠，施工平穩有序，節約了成本，架體搭設質量得到了有關方的一致好評，并為后續層間梁施工提供了參考。