模板支撐架頂部傳力體系的發(fā)展與應(yīng)用

于海祥

（重慶建工集團股份有限公司，重慶 401122）

1 支撐架頂部傳力體系存在的問題

鋼管滿堂支撐架立桿頂部作業(yè)面荷載需通過特定的傳力裝置軸心傳遞至立桿。在現(xiàn)行的腳手架系列標準中，大都規(guī)定頂部荷載通過主次楞、可調(diào)托撐向立桿傳遞荷載（圖1），但這只是最一般情況下的立桿頂部傳力方式，實際支模過程中會遇到如下特殊情況：（1）梁板結(jié)構(gòu)中，梁下不設(shè)置立桿時，存在立桿中部段承受豎向荷載的工況（不通過頂部可調(diào)托撐傳力），此時如何確保立桿的軸向傳力問題一直是模架行業(yè)不斷嘗試解決的問題；（2）采用高強度架體時，立桿間距明顯增大，普通鋼、木主楞已不滿足高承載力、輕質(zhì)、可接長的性能需求；（3）待澆筑構(gòu)件為空間變化結(jié)構(gòu)時，傳統(tǒng)傳力裝置不易滿足傳力要求，且支模難度大；（4）模數(shù)化架體用于梁板結(jié)構(gòu)時，受相鄰梁間距非模數(shù)化影響，梁板共用立桿難以實現(xiàn)，需尋求新的頂部傳力方式。本文圍繞支撐腳手架頂部傳力體系的研究與應(yīng)用展開論述。

圖1 支撐架立桿軸心傳力示意圖

2 立桿中部承受豎向荷載時的荷載傳遞方式

梁板結(jié)構(gòu)中，當梁下不設(shè)置立桿時，需將梁的荷載往兩側(cè)板下立桿傳遞，以碗扣式鋼管腳手架為例，全國大多數(shù)地區(qū)一般采取普通鋼管作為托梁，通過抗滑扣件往兩側(cè)立桿的傳力方式（圖2），此時扣件傳力將會由于偏心作用而在立桿中產(chǎn)生偏心彎矩。鋼管扣件傳力在扣件式鋼管滿堂支撐架中經(jīng)常采用，但存在如下問題：（1）單扣件抗滑能力難以滿足承載力要求；（2）扣件傳力時，托梁主楞只能采用單鋼管，其抗彎承載能力有限；（3）應(yīng)用于碗扣、盤扣等帶節(jié)點的腳手架時，水平鋼管兩邊與立桿連接部位往往受到碗扣或盤扣節(jié)點占位的影響。各地在應(yīng)用實踐中提出了如下解決建議，研發(fā)了一些新產(chǎn)品，取得了較好的效果。

2.1 采用對稱傳力雙耳托抗滑扣件傳力裝置

對于普通的荷載較小的支模工況，可采取能夠確保立桿軸心受壓的對稱傳力雙耳托抗滑扣件傳力裝置[1]（圖3）。采用該類裝置時，由于雙耳托扣件兩側(cè)對稱設(shè)置水平傳力托梁（型鋼、鋼管、木方均可，每側(cè)設(shè)置1 根、2 根單梁均可），因此可確保傳遞至立桿的力無偏心，但扣件與鋼管間的抗滑承載力成為確保施工安全的關(guān)鍵因素。一般采取在扣件內(nèi)壁采取磨砂、刻絲、增大扣件螺栓擰緊控制力等方式實現(xiàn)抗滑能力，通常需要達到抗滑極限承載力要求（約30 kN，同普通鋼管的承載力極限值），確保抗滑破壞不先于立桿破壞。

圖3 梁下不設(shè)立桿時采用對稱傳力雙耳托扣件設(shè)置對稱成組主楞的梁板支撐架構(gòu)造

2.2 挑梁傳力模式

為確保立桿軸心受力，碗扣式、盤扣式等工具式鋼管腳手架也可采用專用三角挑梁支架或?qū)Ｓ昧和屑軅鬟f頂部荷載[2]，其支模樣式分別如圖4、圖5 所示。圖4所示的專用三角挑梁支架用于邊梁或懸挑構(gòu)件的支模；圖5 所示的專用梁托架主要用于支撐截面尺寸較小的梁，這種方式在歐洲國家應(yīng)用較多。

圖4 專用三角挑梁支架支模

圖5 專用梁托架支模

2.3 雙橫梁托梁傳力模式

這種梁下傳力方式專用于盤扣式架體，由于盤扣架立桿上自帶的焊接圓盤節(jié)點具有豎向抗剪切承載力大，節(jié)點盤面積大，能可靠放置托梁等優(yōu)勢，可將對稱雙托梁組成組合托梁擱置于兩側(cè)盤扣節(jié)點形成現(xiàn)澆梁的托梁（圖6），雙橫梁托梁可不限于雙槽鋼組合，也可采用雙鋁合金梁及雙方鋼梁等組合對稱截面形式。

圖6 雙橫梁托梁設(shè)置構(gòu)造

2.4 帶肩托多功能可調(diào)頂托傳力方式

其原理類似于本文2.1 節(jié)所述雙耳托抗滑扣件，通過加長可調(diào)絲桿的長度，在絲桿上面設(shè)置可調(diào)位置的U 形承托裝置（肩托）。這樣一來，梁板結(jié)構(gòu)中主次梁的支模主楞便可以擱置在肩托上，從而將荷載軸心傳遞至立桿（圖7a）。此種做法可有效實現(xiàn)梁板共用立桿支模。該方法還能夠解決不等高主次梁交接部位立桿的主楞設(shè)置，主次梁高差設(shè)定為次楞截面高度即可（圖7c、7d），當交叉主次梁截面高度相差較大時，可設(shè)置上下兩個可調(diào)肩托，其高差設(shè)置為主次梁截面高差即可（圖7a）。需注意的是，利用該傳力方式需采用長絲桿，而目前的腳手架標準中規(guī)定，可調(diào)托座的可調(diào)螺桿的外伸長度不宜大于300 mm[3]，這顯然不滿足此類頂托的頂部外伸要求，但國家標準《建筑施工腳手架安全技術(shù)統(tǒng)一標準》GB51210—2016 同時也規(guī)定了：“當可調(diào)托座調(diào)節(jié)螺桿的外伸長度較大時，宜在水平方向設(shè)有限位措施”，因此該方式傳力時，所采取的頂托應(yīng)在絲桿頂部具備能夠設(shè)置附加水平桿的裝置（一般是帶有一節(jié)φ48 的段鋼管段，便于通過鋼管扣件設(shè)置附加水平桿進行限位加強）。

圖7 帶肩托多功能可調(diào)頂托

2.5 可調(diào)節(jié)點傳力模式

對于碗扣、盤扣、輪扣、鍵槽等工具式腳手架，可采取在本文第2.4 節(jié)所述帶肩托多功能可調(diào)頂托傳力原理，將肩托替換為可調(diào)節(jié)點，節(jié)點類型與架體類型相同（碗扣、盤扣等），可調(diào)節(jié)點設(shè)置后，可采用帶有與節(jié)點相匹配的連接頭的主楞或鋼管相連接，從而形成梁的支模系統(tǒng)，且豎向位置可調(diào)，滿足多種支模需要（圖8）。

圖8 絲桿上設(shè)置可調(diào)節(jié)點傳力模式

3 橋梁翼緣板專用傳力體系

橋梁箱梁支模時，翼緣板的支模處理為架體構(gòu)造的難點之一，如何既能確保上部荷載軸心傳遞至立桿，又能準確、方便適用箱梁翼緣板的形狀，是技術(shù)開發(fā)的重點，需不斷開發(fā)新的架體頂部傳力體系。為了保證翼緣板底部的曲線或折線造型，該部位一般采用定型工具式鋼桁架（圖9），并設(shè)置于腹板下部的通長主楞上。該鋼架通用性稍差，不能靈活適應(yīng)不同橋梁翼緣板的空間造型，但對于軌道交通橋梁、城市高架橋等標準化斷面數(shù)量較多的橋梁工程也能取得較好的經(jīng)濟效果。

圖9 箱梁翼緣板定型桁架支模

采用工具式可調(diào)長度的斜撐桿配合鉸接型連接鋼主楞可以解決這一問題，且能靈活調(diào)整曲線形支模（圖10、圖11），這也是目前國外及國內(nèi)先進的模架企業(yè)廣泛推廣的一種頂部傳力體系，通常需要滿足如下要求：（1）主楞采用高強輕質(zhì)型材，一般采取開孔的雙U 形對稱型材鋼主楞；（2）主楞能通過銷栓等連續(xù)接長；（3）具備能夠適用翼緣板空間形狀的工具式可調(diào)斜撐桿；（4）配備弧形調(diào)節(jié)型鋼主楞且能與雙U 形截面主楞鉸接接長，以最大限度擬合待澆筑結(jié)構(gòu)的空間曲面造型。此種傳力體型一般具有成套化特點，各組件之間相互匹配，不僅能快速地面預(yù)拼組裝，且工效高、適用范圍廣，配套組件如圖12 所示，空間組裝如圖13 所示。

圖10 箱梁翼緣板工具式可調(diào)斜撐桿折線支模

圖11 箱梁翼緣板工具式可調(diào)斜撐曲折線支模

圖12 橋梁翼緣板支架頂部配套傳力體系

圖13 橋梁翼緣板支架頂部配套傳力體系組裝效果

4 平臺上二次小支架傳力體系

由于嚴格的桿件模數(shù)化限制，盤扣、碗扣等高強、模塊化支架用于梁板結(jié)構(gòu)支模時，難以達到普通鋼管扣件架體的靈活搭設(shè)要求，尤其是主次梁類型較多、主梁截面較大的情況下，單一采用梁板共用立桿支模方式難以實現(xiàn)空間支模要求，這種情況下可采取利用梁下主楞作為轉(zhuǎn)換平臺，在其上設(shè)置二次小支架進行支模（圖14），此種模式下，上下立桿均為軸心受力，通過主楞轉(zhuǎn)換梁支撐體系作為轉(zhuǎn)換平臺將架體一分為二，能有效協(xié)調(diào)梁格的非模數(shù)化現(xiàn)象及立桿距離兩側(cè)的距離約束要求，由于轉(zhuǎn)換楞梁上下的立桿不必對齊，因此支模靈活度大大提升。

圖14 轉(zhuǎn)換主楞上二次小支架支模法

5 結(jié)論

滿堂模板支撐體系需確保立桿軸心受力，本文給出了5 種解決梁板結(jié)構(gòu)支架立桿中間段傳力的方法；針對橋梁翼緣板支模，給出了既能滿足翼緣板空間支模形狀要求，又能實現(xiàn)傳力明確、施工效率高、應(yīng)用范圍廣的傳力體系；針對梁板結(jié)構(gòu)介紹了通過轉(zhuǎn)換平臺設(shè)置二次小支架的特殊支模方式；對高強、工具式主楞的研發(fā)情況作了分析，以期對國內(nèi)外的模架傳力體系的研究與應(yīng)用起到推動作用。