高支撑大跨度结构模架设计与施工优化改

当代万国城北区（当代MOMA）工程 高支撑大跨度结构模架设计与施工优化

13 高支撑大跨度结构模架设计与施工优化

前言

超高超重大跨度结构模板支架系统是指高度超过8m，或跨度大于18m，或施工总荷载大于10kN/m2，或集中线荷载大于15kN/m的模板支撑系统。这类模板支撑系统目前应用较为广泛的是采用扣件式钢管脚手架材料进行搭设，其施工灵活方便，立杆间距调整灵活，成本低，我们也将其称为扣件式钢管梁板模板高支撑架。近几年来，曾连续发生多起这类高支撑架的坍塌事故，引起了大家对解决好梁板模板高支撑架的设计和使用安全的高度重视。而今，建筑企业普遍使用pkpm施工现场设施安全计算软件，但在实际施工时，还要结合施工经验来加强支撑系统的整体稳定。

1 工程概况

位于当代MOMA工程地下车库内F～L/25～28轴区域将两层地下空间合并为一层，作为一个网球场。南北长36.4m，东西宽21m，净高12.1m，南北向主梁截面尺寸为900×1600，最大跨度为8.1m，东西向次梁截面尺寸为600×1200，次梁跨度为18.65m，次梁间中心间距2.05m，顶板厚度为400mm。平面布置见图1-1：

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2 高支撑设计

网球场模板支撑架体较高，结构跨度较大，荷载较大。因此模架支设难度较大，通过对多种方案的比较，最后选定满足施工简便、易于操作、质量易控、安全度高等条件的满堂红扣件式钢管脚手架

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支撑体系和混凝土一次整体浇筑的施工方案。 2.1 模板及支撑体系材料的确定

梁板支撑体系采用φ48mm×3.5mm钢管搭设。支架顶部配用U形可调托撑。梁板模板采用15mm厚多层覆膜胶合板。次龙骨为50×100木方，主龙骨为100×100木方，梁采用M16对拉螺栓。 2.2 支撑体系的布置

次梁梁底采用两排支撑，支撑纵横向间距均为600mm，楼板支撑横向间距为725mm，纵向间距为600mm，支撑布置见图2-1。主梁梁底采用4排支撑，支撑纵向与次梁横向和楼板横向支撑对齐，确保支架水平杆件的贯通，支撑布置见图2-2。支架纵横向水平杆步距除最上一步为1400mm，其余均为1500mm，在距离基础底板0.3m、5.7m、10.7m各设置一道水平剪刀撑，形成三道水平加强层。

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3 高支撑架的施工

施工前，先根据高支撑架的设计方案，在底板上放出各立杆的位置线，根据立杆位置线先搭设支撑排架。放置垫木→放置纵向扫地杆→立柱→横向扫地杆→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→水平剪刀撑→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆→第三步纵向水平杆→第三步横向水平杆→……。由于高支撑架承受的荷载较大，模板的支架体系横向每隔4米设置一道竖向剪力撑，剪力撑由底至顶连续设置。在水平方向上每三步设置一道水平剪力撑，从顶向下设置，共设置3道，以增加架体的整体稳定性。

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4 施工技术控制措施

⑴ 立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保架体在两个方向（X、Y）均具有足够的刚度。 ⑵ 水平加强层的设置。为加强架体的整体性，设置水平加强层，其四端与中间每隔四排立杆从顶层开始向下每隔两步设置一道水平剪刀撑。由于网球场楼板受次梁间距影响，支撑布置较密且架体长宽比不大，高宽比较小，故对水平剪刀撑设置加大了一步，即每隔3步沿水平结构层设置水平剪力撑，且必须与立杆相连接，设斜杆的框格数量应大于该水平框格总数的1/3，高支撑架的顶部和底部必须设置水平加强层。

⑶ 剪力撑的设置。沿支架四周外立面应满设剪力撑，中间每隔四排支架立杆应设一道纵向支撑，但由于本工程四周有框架柱，能与架体形成可靠拉结，故中部每隔4m设置一位，斜杆与地面的倾角宜在45°~60°之间，斜杆的搭长宜采用搭接，搭接长度需大于1m，搭接区域不少于3个卡扣，且应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆或立杆上。旋转扣件中心至主节点的距离不宜大于150mm。

⑷ 顶部承载支撑点：立杆顶部装设U型可调托撑，支架顶层水平杆至托撑顶面的距离不宜大于300mm。

⑸ 接头：相邻立杆的接头和水平杆的接头应错开在不同的框格层中。立杆接头采用对接扣件拉长，不宜采用搭接。且同步内间隔一根立杆的2个相隔接头在高度方向错开的距离必须大于500mm。各接头中心到主接点的距离不大于步距的1/3。水平杆采用对接。

⑹ 水平杆的布置：由于水平横杆对立杆会产生偏心弯矩，在支撑架搭设时，横杆对称布置，使得弯矩平衡，消除水平杆对立杆的偏心影响。

⑺ 立杆垂直偏差：搭设是应确保立杆垂直偏差小于高支撑架架高的四百分之一，同时2m高度的垂直偏差不大于15mm。

⑻ 连接扣件：支架钢管通过扣件连接，应确保每个扣件的拧紧扭矩口部控制在45N·m～60N·m之间。

⑼ 扫地杆：纵向扫地杆应用直角扣件固定在距底座上边不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆宜应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。

5 架体设计控制措施

⑴ 计算模型简化

连接钢管的扣件（十字连接扣件、旋转扣件）理论上按铰接处理。十字连接扣件理论上可适当承受弯矩，但是钢管的钢度很小，所以能承受的弯矩也很小，故视为铰接。立杆与地面的连接，顶部U形托撑与主龙骨的连接均视为铰接处理。

⑵ 偏心影响。脚手架的横杆、立杆、斜向杆件之间存在偏心，因而可将大横杆对于立杆对称位置，同在立杆之内或同在立杆之外，消除偏心的影响。

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⑶ 梁板模板高支撑架的立杆可视设计荷载采用单立杆或双立杆。当梁板荷载相差较大时，梁下和板下可采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距，而另一个方向不变距，以确保水平杆的连续设置要求。考虑梁砼自重对板支撑的影响，将板下支架立杆顶部截面轴力取1.5倍平均轴力计算。

⑷ 立杆不同高度段所引起的轴力变化不大时，水平杆采用等步距，否则可采用下小上大的变步距设计，为方便施工，变化不宜过多。

⑸ 架体的设计安全包括架体的施工安全和架体的工作安全。在采用的设计和计算方法中，要很好的考虑支架的材料周转性对相关设计能力的影响。在反复装拆之下，难以保证其额定的工作性能，要确保设计计算条件与实际情况确保一致，包括所采用的荷载项目与数值，荷载作用分布和支撑数量、构造参数、承载能力等。

⑹ 建材租赁市场上钢管壁厚的有效厚度一般在3mm左右，因此在计算参数设定时，取钢管壁厚为3mm，50×100木方截面尺寸调整为45×90，100×100木方截面尺寸调整为90×90。

6 施工管理措施

⑴ 精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架受力均衡、对称，先浇筑梁，浇筑时由中间向两边浇筑。

⑵ 控制施工荷载不超过设计荷载。混凝土浇筑时不准堆积过高，泵管出料口不能与模板垂直。 ⑶ 严格控制钢管、各种扣件的质量。对所使用的材料要逐一进行验收，控制架体的安装质量，防止出现偏差过大，杆件位置、节点构造、支撑和传力不出现不安全的因素。

⑷ 由于施工人员较多，要求在施工过程中对立杆的垂直度、扣件的拧紧扭矩进行检查，在混凝土浇筑前对梁体进行彻底的验收。

⑸ 在混凝土浇筑过程中，对架体的变形进行监控。

⑹ 严格控制支架立杆顶部的自由长度，扫地杆的位置，确保与设计方案一致，扣件的螺母必须达到标准要求即14mm，可调U形托撑的直径不小于36mm，丝杆的受力工作长度不宜大于300mm，且应不大于丝杆总长的2/3，在设计时应尽量减小丝杆的工作长度。

⑺ 满堂红搭设支撑架体的底部扫地杆、剪力撑、支架四周与其他结构要有可靠的连接。

超高、超重、大跨度现浇混凝土结构通常采用扣件式钢管支模架，支模架方案的设计至关重要，在确保计算模型建立准确、设计参数可靠的基础上，还必须有足够的技术措施来保障。本工程通过实践， 取得了预期的效果，混凝土质量达到清水效果。

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