房建工程高支模施工技術(shù)應(yīng)用研究

高 敏

（中鐵十四局集團(tuán)第三工程有限公司，山東 濟(jì)南 250300）

0 引言

目前，在高層建筑施工過程中，高大模板支撐體系應(yīng)用廣泛。將高支模技術(shù)應(yīng)用在工程施工中，能有效降低施工成本，縮短施工工期。然而高支模技術(shù)在具體實(shí)施過程中容易出現(xiàn)坍塌風(fēng)險(xiǎn)。為確保施工質(zhì)量，杜絕安全隱患，本文結(jié)合工程案例，對(duì)高支模技術(shù)在工程施工中的安全校核及實(shí)施要點(diǎn)進(jìn)行分析，供同行參考。

1 工程概況

昌吉州瑪納斯縣石瑪兵地融合發(fā)展試驗(yàn)區(qū)（二期）標(biāo)準(zhǔn)廠房建設(shè)項(xiàng)目16#標(biāo)準(zhǔn)廠房一層層高為5.76m，二層層高為4.5m，架體高度共10.26m，樓板厚150mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，該模板達(dá)到高支模工程施工條件。支撐體系搭設(shè)在基礎(chǔ)車庫頂板上，頂板厚度為200mm，混凝土標(biāo)號(hào)C35；地下車庫層高6.595m，防水板混凝土標(biāo)號(hào)為C40，車庫頂板盤扣架縱橫向間距為900mm，剪刀撐距地350mm。

高支模板區(qū)域?yàn)?-10 軸交E-F 軸、9-10 軸交H-J軸、12-13軸交E-F軸、12-13軸交H-J軸（8.4m×8.4m），四個(gè)區(qū)域高支模板層高10.26m。每個(gè)高支模板區(qū)域面積為70.56m2，合計(jì)面積為282.24m2。

2 高支模體系安全校核

該工程中使用懸挑扣件式腳手架，將工字鋼作為水平梁，組建懸挑模板支撐體系，通過扣件式鋼管來對(duì)模板進(jìn)行支撐，鋼絲繩向上進(jìn)行斜拉，鋼管在下部進(jìn)行斜支撐。為了驗(yàn)證高支模施工的安全性，需對(duì)支撐架體系進(jìn)行受力分析和應(yīng)力校核[1]。

2.1 模板面板校核

模板面板校核相關(guān)性能指標(biāo)見表1。

表1 模板面板校核相關(guān)參數(shù)

2.1.1 面板受力計(jì)算

按三等跨連續(xù)梁，取1m 單位寬度計(jì)算面板靜截面抵抗力。

式中：W——模板靜截面抵抗矩；

B——模板面板厚度；

H——模板支架高度；

I——面板截面慣性矩。

承載能力極限狀態(tài)：

正常使用極限狀態(tài)：

式中：q1靜——模板靜荷載；

q1活——模板活荷載；

G1k——模板及其支架自重標(biāo)準(zhǔn)值；

G2k——混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值；

G3k——鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值；

τ——抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

q——作用在面板上的壓力。

面板受力計(jì)算簡圖如圖1所示。

圖1 模板面板受力計(jì)算簡圖

2.1.2 面板受力校核

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算

式中：Mmax——模板最大彎矩；

q1靜——模板靜荷載；

L——模板支架縱向長度；

σ——允許抗彎和抗拉強(qiáng)度；

W——模板凈截面抵抗矩。

最大抗變和抗拉強(qiáng)度σ計(jì)算結(jié)果滿足《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 162-2008）要求。

（2）撓度驗(yàn)算

式中：Vmax——模板最大撓度值；

E——面板彈性模量；

q——作用在面板上的壓力；

I——面板截面慣性矩。

最大撓度值Vmax=1.034mm≤min{400/150，10} =2.667mm，滿足《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 162-2008）要求。

2.2 主梁強(qiáng)度校核

主梁校核相關(guān)指標(biāo)見表2；主梁受力簡圖如圖2 所示；主梁彎矩圖、剪力圖、變形圖分別如圖3～圖5所示。主梁自重忽略不計(jì)，主梁2根合并，其主梁受力不均勻系數(shù)=0.6，則單根主梁所受集中力為Ks×Rn，Rn為各小梁所受最大支座反力。

圖2 主梁受力簡圖

圖3 主梁彎矩圖（單位：kN·m）

圖4 主梁剪力圖（單位：kN）

圖5 主梁變形圖（單位：mm）

表2 主梁校核相關(guān)指標(biāo)

（1）抗彎驗(yàn)算。模板的彎矩強(qiáng)度：σ=Mmax/W=0.145×106/4490=32.275N/mm2≤[f]=205N/mm2，符合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）要求。

（2）抗剪驗(yàn)算。模板最大撓度值Vmax＝2.125kN；抗剪能力最大值τmax=2Vmax/A=2×2.125×1000/424＝10.025N/mm2≤[τ]=125N/mm2，計(jì)算結(jié)果符合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）要求。

（3）撓度驗(yàn)算。撓度Vmax＝0.012mm≤[V]＝min[L/150，10]=min[250/150，10]＝1.667mm，符合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）要求。

2.3 立桿強(qiáng)度校核

立桿穩(wěn)定性指標(biāo)見表3。具體校核計(jì)算如下。

表3 立桿穩(wěn)定性校核相關(guān)指標(biāo)

（1）長細(xì)比驗(yàn)算

hmax=max(ηh,h′+2ka) =max(1.2×1500, 1000+2×0.7×500)=1800mm；hmax/i=1800/15.9=113.208≤[λ]=150；符合《建筑施工承插盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 231-2021）要求。經(jīng)過查表可得：φ＝0.386。

（2）風(fēng)荷載計(jì)算

Mwd＝γ0×φc×γQ×Mωk=γ0×φc×γQ×(ζ2×ωk×la×h2/10)＝1.1×0.6×1.4×(1×0.058×0.8×1.52/10)＝0.01kN·m

（3）穩(wěn)定性計(jì)算

以上符合《建筑施工承插盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 231-2021）要求。

3 高支模施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 模板施工

（1）柱模板。依照相應(yīng)的定位柱軸線及邊線進(jìn)行定位筋的焊接作業(yè)，對(duì)模板進(jìn)行定位。在該工程中，采用15mm的木膠板作為柱模板，依照柱體截面尺寸對(duì)模板進(jìn)行配置，于接口位置進(jìn)行開槽處理，要求梁底必須能夠?qū)崿F(xiàn)與側(cè)模及槽邊的有效連接[2]。使用Ф48×3.0鋼管對(duì)箍筋進(jìn)行固定，柱箍每500mm一道，底部第一道柱箍在安裝時(shí)應(yīng)與地面保持200mm的距離。對(duì)于端口相對(duì)較大的柱體，可以在中間部分設(shè)置Ф12mm 的對(duì)拉穿墻螺栓拉結(jié)，確保其間距不超過0.5m，以最大限度保障模板體系的穩(wěn)定性。安裝前，必須對(duì)模板的平整性進(jìn)行檢查，如果平整性無法達(dá)到施工要求，可以在模板下口處鋪設(shè)厚度為10～20mm 的水泥漿，避免漏漿引發(fā)的柱底爛根問題。

（2）梁模板。梁模板施工需借助相應(yīng)的定位樁，于現(xiàn)澆板上彈出軸線，確定好梁邊線，完成架體搭設(shè)后進(jìn)行水平線標(biāo)注。立柱距地面350mm 設(shè)掃地桿，以上每隔1.5m 設(shè)一道橫桿。搭設(shè)梁模支架之前，在立桿下腳要鋪設(shè)通長木板（50mm厚，200mm寬）。

若梁體的長度在4m以上，梁底模按2‰起拱，懸臂梁按懸臂長度的4‰起拱。梁底上托邊長尺寸為170mm×150mm，鋼板厚度為5mm，頂托絲桿外露長度不大于300mm。底模次楞采用40mm×70mm 木枋，間距不大于100mm。

（3）樓模板。模板支架系統(tǒng)采用Φ48×3.0mm 盤扣式鋼管現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)，立桿縱向間距為900mm，橫向間距為900mm，水平桿步距1500mm，在距離地面350mm左右的位置，設(shè)置相應(yīng)的掃地桿。架體搭設(shè)在基礎(chǔ)防水板上，樓層地面支柱模板前墊50mm×200mm 墊木，增大受力面積。在立桿上超出水平線，根據(jù)計(jì)算出的樓板底標(biāo)高調(diào)整調(diào)節(jié)螺桿達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高的要求[3]。支架搭設(shè)完畢后，根據(jù)給定的標(biāo)高線，通過調(diào)節(jié)螺桿將龍骨頂面調(diào)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，次龍骨選用40mm×70mm 木枋，間距為200mm，主龍骨選用Φ48×3.0mm 鋼管，主龍骨間距同立桿。

3.2 配件施工

（1）立桿的施工：縱向掃地桿應(yīng)固定在距底座上皮不大于350mm處的立桿上。如果立桿基礎(chǔ)在不同的高度上，需要將高出的縱向掃地桿向低處延長兩跨與立桿進(jìn)行固定，高低差需小于1m。必須對(duì)立桿的垂直度偏差進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保其不超過50mm，同時(shí)在每一根立柱的底部，安設(shè)墊板及底座，而墊板厚度必須大于50mm。

（2）水平桿的施工：盤扣架設(shè)置縱橫向水平桿，水平拉桿每1500mm 一道，最上層水平桿距樓板小于1000mm。

（3）剪刀撐的施工：盤扣架搭設(shè)過程中，在掃地桿距地350mm 處設(shè)置第一道水平剪刀撐；在一層板底距地5000mm位置處設(shè)置第二道水平剪刀撐，在二層板底距地9500mm位置處設(shè)置第三道水平剪刀撐；每個(gè)高支模區(qū)域四周設(shè)置連續(xù)通長豎向剪刀撐[4]。

（4）扣件的施工：應(yīng)該將扣件螺栓的方向保持一致，擰緊力矩控制在40～65N·m，如果是抗滑扣件，需要盡可能頂緊，安裝完成后由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行檢驗(yàn)。

（5）防護(hù)欄的施工：防護(hù)欄包含了上下橫桿以及欄桿等構(gòu)件，需要與地面保持一定距離，以上橫桿為例，與地面的距離應(yīng)該控制在1.0～1.2m，防護(hù)欄需要搭配密目式安全網(wǎng)，保障良好的密封效果，安全網(wǎng)需固定在腳手架立桿內(nèi)部。若孔洞尺寸小于1.5m×1.5m，可以利用蓋板進(jìn)行覆蓋，若尺寸偏大，需要在四周設(shè)置墻體以及其他防護(hù)設(shè)備。

3.3 施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

由于立桿受力較大，需對(duì)其進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)和軸力監(jiān)測(cè)，且需詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)變化，最不利點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值如圖6、圖7所示。

圖6 立桿沉降量監(jiān)測(cè)曲線

圖7 立桿軸力監(jiān)測(cè)曲線

由圖6可知，立桿的最大沉降量為5.47mm，低于規(guī)范中的8mm，低于80%的預(yù)警線。通過觀察監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，高支模技術(shù)不僅安全性能強(qiáng)、效率高，并且支架體系的穩(wěn)定性也比較強(qiáng)。

由圖7 可知，立桿最大軸力為22.12kN，立桿截面積為4.89cm2，最大壓應(yīng)力為117.2MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度的應(yīng)力允許值205MPa，可見立桿強(qiáng)度處于安全狀態(tài)。

3.4 高支模模板的拆除

在高支模拆除之前，需確定混凝土的拆模強(qiáng)度，在上部高支模混凝土澆筑滿足28d，或混凝土強(qiáng)度符合要求后，才可拆除模板。對(duì)于模板和拆除的構(gòu)配件必須妥善堆放，及時(shí)清運(yùn)，避免發(fā)生安全事故。在拆除時(shí)，應(yīng)自上而下進(jìn)行，先拆除非承重模板，再拆除承重模板支撐。

4 結(jié)束語

在房建工程施工中，高支模施工質(zhì)量直接影響到工程質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益。高支模施工一定要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，施工前需對(duì)主要部件進(jìn)行嚴(yán)格的安全性校核，在施工過程需嚴(yán)格按照施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)控制好高支模施工質(zhì)量，并作好現(xiàn)場(chǎng)立桿的沉降及軸力監(jiān)測(cè)，在保證施工質(zhì)量的情況下，杜絕安全隱患，使高支模施工能夠順利完成。