桁架式模板支撐系統在超高層建筑施工中的應用

陳 俊，馮 峰，李振興，曹晨光

（江蘇中南建筑產業集團有限責任公司，江蘇 南通 226124）

1 工程概況

望朝中心項目位于杭州市蕭山區錢江世紀城CBD核心區，是集商業、辦公、酒店于一體的大型綜合超高層項目。項目總建筑面積169 631m2，地下總建筑面積41 050.21m2，地上總建筑面積128 581m2。主樓地下4層，地上57層，建筑總高度280m。

主樓結構采用鋼管混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒體系，隨著建筑高度的增加，馬蹄形截面巨柱與角柱分叉、合攏，呈雙曲面造型（見圖1）。由于塔樓采用此種特殊的抗側力體系，未設置伸臂桁架，部分樓層樓板的面內應力較大，因此對樓板的整體面內受力性能要求較高，結構施工圖第 2～5，11，22，33層樓板采用現澆板。樓板支模操作層高度如下：第1層層高7.61m，第2層層高 4.99m，第 3、4、10、21、32層支模操作層層高均為4.2m。其中第1層大部分區域為跨層門廳，層高達12.6m，若搭設滿堂鋼管支撐架施工現澆板，成本高、工期長且占用施工空間。為此，項目創新性提出一種在結構鋼梁（H型鋼梁、箱型梁）上安裝桁架式模板支撐系統的施工方案（見圖2）。

圖1 項目建筑效果

圖2 樓面結構平面布置

2 桁架式模板支撐系統組成及工作原理

桁架式模板支撐系統采用結構鋼梁的上翼緣或下翼緣作為支撐點安裝掛座系統，再用掛座系統的托梁作為支撐點安裝裝配式桁架，然后在裝配式桁架上鋪設木方和模板，最后綁扎鋼筋、澆筑樓板混凝土。樓板混凝土養護完成后，可拆除裝配式桁架和掛座系統以便周轉使用（見圖3）。

圖3 桁架式模板支撐系統

本支撐系統針對不同翼緣寬度的鋼梁采用不同的掛座系統：對于翼緣寬度不大于200mm的H型鋼梁采用掛座系統1（見圖4a），掛座系統1通過掛板的方式懸掛在鋼梁上翼緣；對于翼緣寬度大于200mm的H型鋼梁采用掛座系統2（見圖4b），掛座系統2通過夾板的方式固定在鋼梁下翼緣；對于箱形梁采用掛座系統3（見圖4c），掛座系統3通過掛板的方式懸掛在鋼梁上翼緣。桁架梁則是將端部桁架單元與標準桁架單元（L=100，300，1 000mm三種尺寸）通過螺栓拼裝而成（見圖5），根據桁架梁長度需要選擇合適的桁架單元進行組合。桁架梁組裝完成后，兩端直接擱置在掛座系統的托梁上。通過掛座系統的調節螺母或頂撐節來調整托梁的高度。

圖4 掛座系統

圖5 桁架梁單元

3 桁架式模板支撐系統承載力計算

根據結構鋼梁及支模桁架梁的布置，取最不利情況進行計算：桁架梁跨度根據結構鋼梁最大間距取3.0m，桁架梁間距取1.2m。施工荷載考慮模板、樓板自重及施工活荷載（取2.5kN/m2），桁架梁按照簡支梁進行分析。根據內力計算結果分別對桁架梁整體穩定、掛板凈截面抗拉強度、吊桿抗拉強度、加高管穩定、結構H型鋼梁整體穩定進行承載力復核，計算結果均滿足規范設計要求。

4 掛座系統及桁架梁安裝

安裝前先準備好掛座系統、桁架梁堆放及組裝的場地，檢查核對進場構件型號、數量及外觀質量。熟悉支撐系統專項方案及圖紙，支撐系統平面布置圖應通過不同的顏色對不同型號的掛座系統加以區分，方便現場安裝識別。1層架空層層高達12.60m，屬于超高區域，移動式操作架無法實施，采用曲臂車進行支撐系統的安裝、拆除工作；其他層利用移動式腳手架進行桁架梁的安裝、拆除工作。

掛座系統1和掛座系統3使用時先在鋼梁上翼緣安裝掛板，可預先將托梁、吊桿、底板、調節螺母在地面組裝成一個整體，再與掛板通過螺栓連接固定，然后調整底部調節螺母將底板與鋼梁下翼緣夾緊。通過螺母調整托梁的高度，從而實現桁架梁兩端高度的調整。

掛座系統2使用時先通過螺栓將底板、底座與鋼梁下翼緣夾緊進行固定，再根據鋼梁高度的需要增加加高管，然后安裝頂撐節，可旋轉頂撐節使托梁方向垂直于桁架梁，最后調節頂絲與鋼梁上翼緣低端頂緊，通過頂撐節調整托梁的高度，從而實現桁架梁兩端高度的調整。

桁架梁安裝前根據托梁之間的距離需要組裝，兩個桁架單元之間通過螺栓拼接。桁架梁可直接在地面組裝，若沒有輔助吊裝的工具，也可以先將各桁架單元人工搬運至操作平臺上再進行組裝。桁架梁組裝完成后，兩端直接擱置在掛座系統的托梁上。掛座系統通過調節螺母、頂撐節調整托梁的高度，調整桁架梁兩端的高度直到放下木方模板后與鋼梁上表面平齊。

5 模板鋪設及支撐系統拆除

模板選用14mm厚膠合木模板，龍骨選用46mm×92mm木方。當板跨≤1 200mm時，將木方平行于板跨方向擱置，間距不大于300mm。模板的鋪設必須同一順序、同一方向對縫平鋪，并保證接縫處下方有龍骨，且拼縫嚴密，表面無錯臺現象，保證鋼梁上翼緣與模板標高一致。

當結構板混凝土強度滿足設計要求方可拆除底模。掛座系統分別可以通過調節螺母或頂撐節使模板下降≥100mm。桁架梁化作系統下降后，先拆除其頂部的木方及模板，最后拆除桁架梁及掛座系統。

6 項目實施情況

本工程首先以2層東區作為試驗區，試驗成功后完成3～5層現澆樓板施工。其中3層層高較高，采用曲臂車作為施工操作平臺安裝支撐系統。施工過程中，支撐系統安裝和拆除工作均順利實施。桁架式模板支撐系統在工期緊的情況下快速和安全地完成施工任務。

7 鋼梁應力監測

本項目考慮到支撐系統可能對結構鋼梁產生不利影響，因此除理論計算分析外，項目就桁架梁跨度較大的重點部位，對鋼梁上翼緣、下翼緣、腹板進行澆筑前、澆筑中、澆筑完成2d、拆模后進行動態監測，監測結果顯示監測過程中鋼梁最大應力為119MPa，鋼梁承載力滿足要求，證明采用桁架式模板支撐系統不會對鋼梁產生不利影響。

8 結語

桁架式模板支撐系統具有以下優點：①不需要搭設滿堂鋼管支撐架，既節約了成本，又縮短了工期，并且不占用下方樓層的施工空間；②掛座系統采用掛板或夾板的形式與鋼梁無損連接，不需要焊接、開孔，確保鋼梁自身性能不受影響；③針對不同翼緣寬度的鋼梁可以搭配不同的掛座系統，桁架梁則可根據鋼梁之間的跨度，由端部桁架梁、標準桁架梁自由組合成需要的尺寸，因此整個支撐系統可以靈活搭配組合，適應性強；④各組件均采用螺栓連接，每個組件的重量較輕，方便人工搬運。整個支撐系統安裝和拆除方便，施工效率高。因此，桁架式模板支撐系統可有效解決超高層鋼結構梁上現澆樓板施工的難題，為類似工程項目提供借鑒。

掛座系統1由于鋼梁翼緣較窄，而掛座系統3則由于鋼梁是箱形截面，兩者采用掛板的方式與鋼梁連接，樓板澆筑完成后掛板部分無法回收，只有掛座系統2的所有部件全部可回收利用，因此本模板支撐系統尚有改進優化的空間。