轉換層鋼骨框支梁模板支撐體系施工技術

李驥

(廣東梁亮建筑工程有限公司 廣東廣州 510400)

在房建工程中開展高支模施工時，通常會伴隨著一定的危險性，因此高支模施工已被歸結到具有較高危險性的分部分項工程范疇。在實際施工過程中，相關工作人員必須嚴格按照工程要求和具體的規定，科學編制專項施工方案。與此同時，若工程項目以施工總承包的方式進行，那么總承包單位還需要舉辦專家論證會，出示專門的論證報告，要求相關單位結合論證報告不斷優化與整改專項施工方案，待施工單位技術負責人、總監理工程師、建設單位負責人共同簽字許可后，才能按照施工方案開展工程項目施工工作。從目前的應用情況來看，高支模施工技術在應用期間具備以下應用優勢。

第一，提高建筑工程作業質量。在實際應用中，高支模施工技術可以強化支撐承載力，并在此基礎上縮短工程建設周期，現已成為房建工程的質量保障。同時，應用高支模施工技術需要規范化體系輔助，這也使整體工程建設更加穩定，符合我國當前房屋建設標準。第二，減少材料損耗[1]。相較于傳統模板施工技術，利用高支模施工技術開展施工，可以在很大程度上控制設備及多種施工超材料的損耗等問題。這樣也契合綠色化發展理念，使房建工程建設更加符合當前時代的發展需求。

前山舊村改造項目，為珠海市大型舊村改造項目，其施工重點和難點為酒店轉換層結構施工。酒店3層大堂，3～5層為架空層，層高約30 m，酒店立面如圖1所示，轉換層鋼骨框支梁剖面如圖2所示。

圖1 酒店剖立面圖

圖2 鋼骨框支梁剖面圖

對一般梁板結構而言，五層結構可采用傳統支模方式進行施工，但對于框支梁結構[2]，由于其截面大、荷載重、高度高，傳統模板支架難以承受框支梁的荷重，將會對模板支架結構造成局部失穩的風險。同時，由于搭設高度高，模板支撐體系自重荷重大，對于支架支撐結構承載力要求也會相應地提高，支架底部以下結構支撐需采取相應的臨時頂撐措施，將上部模板施工荷載通過臨時頂撐傳遞至基礎結構部位。

根據住房城鄉建設部辦公廳關于實施《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》有關問題的通知，混凝土模板支撐工程搭設高度8 m 及以上，或施工總荷載（設計值）15 kN/m2及以上，或集中線荷載（設計值）20 kN/m及以上，屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程范圍。該工程酒店五層轉換層，其混凝土模板支撐高度達到了30 m，最大梁截面集中線荷載達到了118 kN/m，因此無論是搭設高度還是集中線荷載，均已超出該范圍，可定義為“超過一定規模的危險性較大的分部分項工程”。

模板支撐體系的選擇應遵循以下原則[3]，首先是施工安全性，其次是經濟合理性。施工安全主要體現在以下幾個方面：（1）模板支撐結構穩定性；（2）梁側模拉結牢固性；（3）施工操作可靠性。經濟合理性主要體現在如下幾點：（1）材料利用率在合理范圍；（2）施工難度降到最低；（3）施工工期滿足一定要求。

綜上所述，轉換層框支梁模板支撐體系的選擇尤為重要，應根據不同的結構形式采取相應的模板支撐體系，以確保模板支撐體的安全性、經濟性合理性。對于如何確保離地高度30 m、截面尺寸1.6 m×4 m 的框支梁支模安全性及經濟合理性，這個問題為該工程結構施工的重點及難點。

針對以上高支模特點及難點，通過思路轉換，利用鋼骨梁作為模板施工荷載的載體，將模板施工荷載及混凝土結構自重荷載傳遞給鋼骨梁，既保障了高支模施工安全性，同時也節約了施工材料及施工工期，取得較好的社會及經濟效益。

1 支模體系設計方案

1.1 模板支撐體系

1.1.1 模板支撐體系的選擇

針對轉換層鋼骨框支梁的結構形式，框支梁模板支撐體系選擇采用型鋼鋼骨梁作為支撐結構，利用鋼骨梁將框支梁施工荷載傳遞至墻柱豎向結構形式，可將其稱之為“鋼骨框支梁支撐體系”。支撐體系剖面構造具體如圖3所示。

圖3 鋼骨框支梁支撐體系

1.1.2 荷載傳遞路線

鋼骨框支梁支撐體系荷載傳遞路線：梁底底?！捐数埞恰v向工字鋼次龍骨→橫向工字鋼主龍骨→?25 mm 圓鋼吊桿→框支梁鋼骨型鋼梁頂部工字鋼→框支梁鋼骨型鋼梁→結構墻柱→基礎承臺→樁基。

1.1.3 關鍵路線

簡化路線為梁底荷載傳遞至鋼骨梁，鋼骨梁再傳遞至主體結構。在整個荷載傳遞路線中，其關鍵路線為梁底荷載至鋼骨梁部分，該部分屬于荷載倒置式傳遞方式，其應用原理為通過吊桿將梁底荷載轉化為鋼骨梁上部荷載，通過轉化后，利用鋼骨梁作為支撐框支梁施工荷載的載體[4]，具體如圖4所示。

圖4 荷載傳遞路線簡圖

1.2 支撐體系構造

支撐體系主要結構[5]組成由上至下有：（1）梁底底模，20 mm厚膠合模板，主要承受框支梁鋼筋及混凝土荷載；（2）橫向木枋龍骨，50 mm×100 mm@200 mm，支撐梁底底模荷載；（3）縱向16#工字鋼次龍骨@300 mm，支撐木枋荷載；（4）橫向24#工字鋼主龍骨@1 200 mm，支撐工字鋼次龍骨荷載；（5）2φ20 mm 吊桿，下吊點為梁底工字鋼主龍骨、上吊點為鋼骨型鋼梁頂部工字鋼橫梁；（6）橫向24#工字鋼橫梁@1 200 mm，頂部支撐在鋼骨型鋼梁上翼緣；（7）鋼骨型鋼梁，兩端支撐在結構墻柱。鋼骨支模底、頂及側視圖見圖5～圖7。

圖5 鋼骨支模底視圖

圖6 鋼骨支模頂視圖

圖7 鋼骨支模側視圖

1.3 受力計算驗算

按照荷載傳遞路線先后順序，將計算驗算6 個部分，分別為梁底面板、木枋龍骨、10#工字鋼次梁、25#工字鋼主梁、吊桿、鋼骨型鋼梁。

1.3.1 面板驗算

按三等跨連續梁計算。

（1）截面抵抗矩。

（2）截面慣性矩。

面板計算簡圖見圖8。

圖8 面板計算簡圖

經驗算，面板抗彎及撓度均滿足要求。

1.3.2 龍骨驗算

（1）面板傳遞給小梁。

（2）小梁自重。

（3）梁左側樓板傳遞給小梁荷載。

（4）梁右側樓板傳遞給小梁荷載。

龍骨計算簡圖見圖9。

圖9 龍骨計算簡圖

1.3.3 次梁驗算

次梁計算簡圖如圖10所示。

圖10 次梁計算簡圖

經驗算，次梁彎矩、剪力及撓度均滿足要求。

1.3.4 主梁驗算

將次梁作用在主梁上的荷載簡化為集中力，截取縱向一跨（主梁兩側各0.6 m）進行計算，則集中力P1=1.6m×4m×1.2m×25kN/m3/7=27.43kN，其受力計算簡圖見圖11。

圖11 主梁計算簡圖

經計算，正彎矩最大值：62.95 kN·m，剪力最大值：129.6 kN，撓度最大值：1.85 mm，主梁截面內力見表1。

表1 主梁截面內力

受彎構件強度計算，受彎強度驗算，經計算，σmax=149.37N/mm2≤f=310N/mm2，滿足受彎強度要求。受剪強度驗算，經計算，τmax=74.15N/mm2≤fv=180N/mm2，滿足受剪強度要求。

1.3.5 鋼骨梁的驗算

將主梁作用在鋼骨梁上的荷載簡化為集中力，則集中力P2=1.6m×4m×1.2m×25kN/m3=192kN，鋼骨梁計算簡圖見圖12。

圖12 鋼骨梁計算簡圖

經計算，正彎矩最大值：2 384.64 kN·m，剪力最大值：1 036.8 kN，撓度最大值：0.38 mm，具體見表2。

表2 鋼骨梁截面內力

受彎構件強度計算，受彎強度驗算，經計算，σmax=16.20N/mm2≤f=265N/mm2，滿足受彎強度要求。受剪強度驗算，經計算，τmax=10.54N/mm2≤fv=155N/mm2，滿足受剪強度要求。

經驗算，鋼骨梁最大撓度僅為0.38 mm，在允許范圍內，因此模板施工承載力對鋼骨結構的影響不大。

2 模板支撐體系施工

2.1 施工流程

鋼骨框支梁模板支撐體系施工共分為兩大部分，首先第一部分為上懸掛桿件（吊拉構件）的安裝；其次第二部分為下掛拉撐鋼、木組合結構底模安裝，上懸掛、下拉撐部件之間則通過螺栓拉桿連接為模板拉撐結構體系。

總體施工流程按照由上至下的方式進行：上部鋼骨懸掛主梁安裝→鋼骨兩側吊拉螺桿→下部框支梁底模支模鋼骨框支梁模板支撐，施工流程見圖13。

圖13 施工流程圖

2.2 施工工藝

2.2.1 上主梁與鋼骨梁連接

（1）開孔：在鋼骨梁制作過程中，按照設計的要求，在上翼緣兩側縱向間距1.2 m 開設預留螺桿連接孔φ30 mm，開孔位置及大小須與上工字鋼主梁下翼緣開孔位置及大小相同，開孔位置設置在離鋼骨梁翼緣板邊緣100 mm處，鋼骨梁上翼緣開孔見圖14。

圖14 鋼骨梁上翼緣開孔平面圖

（2）上橫梁安裝：上橫梁為25#工字鋼，縱向間距為1 200 mm，其下翼緣鋪設在鋼骨梁上翼緣頂面（預留空位對應），采用高強螺母連接穿過橫梁與鋼骨梁空位，螺母上部采用雙螺母調整好其底部標高后擰緊，下部采用單螺母固定，上橫梁安裝見圖15。

圖15 上橫梁安裝剖面圖

2.2.2 吊桿制作安裝

（1）吊桿制作：吊桿采用φ25 mm圓鋼材質制作，吊桿總長度按照上下工字鋼橫梁之間垂直高度+外露長度確定，外露部分（伸出工字鋼主梁長度）設為100 mm，外露部分及翼緣內側部位各50 mm 范圍內開設螺紋絲。

（2）吊桿通過預先在上工字鋼主梁開孔處由上至下穿入，工字鋼主梁上下翼緣需同時開孔，孔徑比吊桿直徑大5 mm，工字鋼上、下翼緣外側加設螺母連接吊桿并固定。

2.2.3 下主梁與吊桿連接

在安裝完成吊桿后進行下主梁安裝，下主梁為25#工字鋼，工字鋼上下翼緣預留孔，參照鋼骨框支梁梁底標高，將下主梁梁面頂標高標識在吊桿上，再將工字鋼主梁由下至上穿入吊桿底部，再用螺母上下連接固定并調節工字鋼頂面與標識的標高平齊，下主梁工字鋼下翼緣底部設雙螺母擰緊，下主梁安裝見圖16。

圖16 下主梁安裝剖面圖

2.2.4 工字鋼次梁

下次梁為10#工字鋼，次梁采用縱向分段鋪設方式，水平縱向長度按照兩跨一段鋪設，每段長度為2.4 m，拼接接頭設在主梁翼緣中部，次梁下翼緣與主梁上翼緣點焊固定，上翼緣采用鋼板連接板將兩段焊接連接，相鄰次梁拼接接頭之間相互錯開一跨。

2.2.5 龍骨、面板安裝

（1）木枋龍骨垂直次梁鋪設，縱向間距150 mm 一根，在平行主梁部位木枋兩側，采用50×50×2角鋼焊接在次梁工字鋼頂面。（2）木枋側面采用螺栓與角鋼連接固定。木枋龍骨上滿鋪膠合模板面板，面板鐵釘與木枋龍骨固定。

2.2.6 鋼筋安裝

首先鋪設梁底底筋，底筋底部墊設與主筋相同直徑鋼筋。其次再鋪設梁面筋，梁面筋鋪設前，先在鋼骨梁頂面點焊墊設與主筋相同直徑鋼筋，底、面縱筋安裝后再綁扎箍筋，如遇箍筋綁扎困難時，可采用開口箍方式安裝[6]，最后綁扎梁側腰筋。

2.2.7 側模安裝

梁側模安裝采用對拉螺桿方式，預先在鋼骨梁腹板開設穿螺桿孔。側模次龍骨為50 mm×100 mm 木枋，為確保側模整體剛度，側模主龍骨選用型鋼龍骨，主龍骨為雙拼12#槽鋼，螺桿位于兩槽鋼之間，螺桿與主龍骨采用“U”型卡箍雙螺母擰緊。

3 結語

（1）針對框支梁截面大、離地高的結構特點，采用“空中支模、型鋼吊拉、鋼骨支撐”的模板支撐體系，選擇由上至下、由內至外的施工工藝流程，滿足支模安裝要求。（2）高大支模體系的設計施工對于施工安全的保證非常重要，對施工質量及施工工期也會帶來較大影響。通過利用框支鋼骨梁作模板支撐結構的方式，對于特殊狀況條件下的支模解決方案，無論從安全性、經濟合理性等角度分析，相對于傳統的支模方式會有較大的提升作用。（3）上述高空懸吊支模方式，在充分利用結構設計構造特點的基礎上，通過力的反向傳遞方式，將模板施工荷載通過連接構件傳遞到框支鋼骨梁上，框支梁利用自身結構承受荷載，其設計原理及概念同樣可借鑒于同類模板或其他支撐結構施工應用上。