建筑工程高大模板施工技術分析

劉勇，張家樂，楊明，阮杰 (中煤第三建設(集團)有限責任公司市政工程分公司，安徽 合肥 230000)

1 工程概況

南陽諸葛英才創新產業園工程是當地城市建設的重要組成部分，屬于南陽市重點項目。該項目位于南陽市高新區產業集聚區緯十一路（建設中）以南、經十路以西，共五棟樓宇和一個人防地下車庫，總建筑面積66395.30m2。本工程模板支撐系統高度超過8m 區域較多，主要位于B1 樓3 層結構板、B1 樓5 層裙樓屋面、B2 樓3 層東側及南側懸挑板、B3 樓3 層東西兩側與B2 樓、B4 樓之間的連接板、B4 樓3 層與B5 樓連接的屋頂平臺、B4 樓3 層南側懸挑板。根據統計選擇最不利情況，即層高10.25m、板厚120mm，進行核驗計算。

2 高大模板支撐系統施工工藝

考慮到工期、經濟效益和安全質量等因素，經過對比分析，本工程擬采用扣件式鋼管搭設滿堂腳手架支撐系統作為高大模板承重方案[1]。支撐系統主要由立桿、掃地桿、水平桿和剪刀撐等構件組成。架體設計參數為板底縱橫向立桿間距，橫距900mm，縱距900mm；橫桿步距為1500mm，最上層步距為750mm；主楞、次楞懸挑長度不大于250mm，主楞采用Ф48.3×3.6mm 鋼管（雙鋼管）（計算取Ф2.7mm），次楞采用60mm×80mm方木，間距250mm。

2.1 立桿搭設工藝

該支模系統立桿采用對接接頭，兩個相隔接頭在高度方向錯開的距離不宜小于500mm，在接頭中心至節點的距離不宜大于步距的1/3；立桿垂直度偏差小于等于架高的1/500，同時控制在50mm 以內；柱底部應設置可調底座，可調底座厚度不宜小于50mm、寬度不小于150mm。

高大模板支架立桿間距和步距應按設計計算，且間距不應大于1.5m、步距不應大于2m，縱橫向水平桿最上層步距要求為750mm；梁下立柱與滿堂架連接，當梁底立柱間距為800mm 時，梁底立柱與滿堂架通過水平桿連接，當梁底間距為400mm 時，梁周邊兩側加設一道立柱，通過水平桿聯系。

2.2 掃地桿搭設工藝

縱向掃地桿固定在立桿底座上方200mm 以下部位，橫向掃地桿固定在縱向掃地桿下方。當立桿基礎不在同一水平高度時，可將上部縱向掃地桿向低處延長兩跨與立桿固定，高低差不應大于1m。

2.3 剪刀撐搭設工藝

剪刀撐采用鋼管Φ48.3×3.6mm 并采用扣件與立桿連接，搭接長度不小于1000mm，并采用3 個旋轉扣件，其中端部2 個扣件分別在離桿端不小于100mm 處。滿堂腳手架應在架體外側四周及內部縱、橫向每5 跨由底至頂設置連續豎向剪刀撐。剪刀撐聯系3～5 根立桿，豎向剪刀撐與地面夾角呈45°～60°。當建筑層高在8～20m 時，除應滿足上述規定外，還應在縱橫向相鄰的兩豎向連續式剪刀撐之間增加之字斜撐。剪刀撐應用旋轉扣件固定在與之相交的水平桿或立桿上，旋轉扣件中心線至主節點的距離不得大于150mm[2]。

滿堂腳手架的高寬比不得大于3，當高寬比大于2 時，應在架體的外側四周和內部水平間隔6～9m、豎向間隔4～6m設置連墻件與建筑結構拉結，當無法設置連墻件時，應采取設置鋼絲繩張拉固定等措施。

2.4 支撐架與結構連接

支撐架與結構柱抱接，柱采用鋼管和扣件進行連接，豎向間距為2～3m，水平間距為6～9m；周邊與結構的連接，高支模周邊區域每層梁板上預埋50cm 鋼管，豎向間距為2～3m，水平間距6～9m，用于高支模架體拉結。

2.5 混凝土澆筑要點

混凝土澆筑技術的要點主要包括混凝土的配比和施工流程兩方面，為確?；炷临|量，使用泵送方式分多次進行澆灌。施工人員需嚴格按照規范澆筑混凝土，高層模板以及框架結構支撐部位需在下一個施工步驟進行之前完成。優先澆筑柱混凝土，再澆梁混凝土，優先采用從跨中向兩邊擴展和分層澆筑方式，確?；炷翝仓|量。

2.6 模板拆除要點

高支模施工完畢之后，為保障整體工程進度，需及時將高支模支架拆除。拆除之前需要清除現場雜物，設置安全防護設施。拆除時應對高支?；炷翉姸冗M行檢驗，當強度符合標準時方可拆除，混凝土拆除強度標準如表1所示。

表1 高支模拆除混凝土強度標準對照表[3]

混凝土強度符合拆除標準后，需根據拆除圖紙要求進行拆除，拆模作業順序一般與支模作業相反，按照后支先拆、先支后拆、先拆從屬模板后拆主要模板的原則進行。同時，在模板拆除之后，需要及時對各類材料進行整理分類，循環使用各類板材和構件，降低施工成本[4]。

3 高大模板支撐體系設計計算

本文以B2 樓三層新澆混凝土樓板扣件式鋼管支撐體系為例，詳細說明超過一定高的高大模板荷載計算過程。該新澆混凝土樓板標高8.95m，設計樓板厚度120mm，模板支架高度10.25m，模板支架縱向長度12m，模板支架橫向長度8m，支架外側豎向封閉欄桿高度1200mm，模板采用木模板體系。

圖1 模板設計平面圖

圖2 模板設計剖面圖(橫向)

3.1 模板面板計算

取1m 單位長度進行計算，面板截面慣性矩I= 281250mm4，截面抵抗矩W= 37500mm3。模板面板自重標準值G1K= 0.1kN/m2，混凝土自重標準值G2K= 24kN/m3，鋼筋自重標準值G3K=1.1kN/m3，施工荷載標準值Q1K=2.5kN/m2。

經計算面板承載能力極限狀態q1=7.421kN/m，正常使用極限狀態q=3.112kN/m。面板最大彎矩Mmax=q1l2/8 = 7.241 × 0.33/8 = 0.083kN·m面板抗彎強度σ=Mmax∕W= 0.083×106/3750=2.226N/mm2≤[f]=15N/mm2，面板最大撓度vmax= 5ql4/(384ei )=5×3.112×3004/（384×1000×281250）=0.117mm，vmax= 0.117mm ≤[v]=L/250=1.2mm，滿足設計要求。

3.2 小梁驗算

小梁即直接支撐模板面板的小型楞梁，采用60mm×80mm 的方木，間距為300mm，采用二等跨連續梁計算。小梁的抗彎強度σ=Mmax∕W= 0.233×106∕64000=3.645N/mm2≤[ ]f=15.444N/mm2，抗剪強度τmax= 3vmax(2bh0)= 3×1.296 × 1000 ()2 × 60 × 80 = 0.405 N mm2≤[τ]= 1.782N/mm2，跨中最大撓度vmax= 0.521ql4(100ei) = 0.521×0.994×9004/（100×9350×256×104）=0.142mm ≤[ ]v=l∕250=900/250=3.6mm，懸臂端最大撓度vmax=ql4(8ei)= 0.994 ×1504/（8 × 9350 ×256 × 104）=0.003mm≤[v]=l1/250=2×150 250 = 1.2mm，滿足設計要求。

3.3 主梁驗算

主梁采用規格為?48 × 3.6mm 的鋼管，主要承受來自小梁傳遞的荷載，按照均布荷載下三等跨連續梁計算，主梁計算截面采用?48 × 3.6mm，主梁受力不均勻系數取0.6。經計算得出主梁抗彎強度σ=Mmax/w=0.461 × 106/4120=111.829N/mm2≤[f]=205N/mm2，抗剪強度τmax= 2vmaxA= 2 × 2.954 ×1000/384=15.387N/mm2≤[τ]=125N/mm2，跨中最大撓度vmax= 0.528mm ≤[v]=l250 = 3.6mm，主梁懸挑段最大撓度vmax= 0.218mm ≤[v]=l1250 = 2 ×100/250=0.8mm，均滿足設計要求。

3.4 對拉螺栓計算

根據規定梁截面凈高大于500mm時，梁側模板必須設置對拉螺栓，拉結內、外兩側模板，避免混凝土側向壓力和其他荷載撐爆模板。對拉螺栓布置6道，沿斷面內水平間距為200mm、450mm、450mm、450mm、450mm、450mm，斷面跨度方向間距450mm、直徑20mm。經計算對拉螺栓所受拉力N=13.42kN ＜[N]=fA=170N/mm2×225 N mm2= 38.25kN，滿足設計要求。

3.5 立桿穩定性計算

立桿穩定性計算公式σ= N/(φ×A0)，N 為桿體軸心壓力值、φ為立桿穩定性系數、A0為立桿凈截面積。經計算可知，桿體軸心壓力值N=10.991kN，立桿穩定性系數φ可根據桿體長細比查表獲取，本工程中立桿長細比為200.25，查表可得φ= 0.18。將上述參數帶入立桿穩定性計算公式可得σ=10.991×1000/（0.18×384）=159.01 N mm2≤[ ]f=205N/mm2，滿足設計要求。

3.6 架體抗傾覆驗算

參考《建筑施工腳手架安全技術統一標準》（GB 51210-2016），MT≤MR，MT為支撐腳手架在風荷載作用下傾覆力矩標準值、MR為支撐腳手架抗傾覆力矩標準值。 經計算可得MT=49.434kN · m，MR= 146.133kN · m，支撐腳手架抗傾覆驗算MT≤MR，故本架體整體性滿足設計要求。

4 結語

高大模板施工技術在建筑領域應用廣泛，對于各類危大工程十分重要，故提升高支模施工技術有助于加快工程進度、提升工程質量、確保工程安全。本文以南陽諸葛英才創新產業園工程為研究對象，詳細探討了高大模板支撐系統的設計和施工要點，同時對其進行荷載驗算，確保該高支模系統的合理性和安全性，可為相關工程提供參考。