型钢平台模板支撑体系在超高悬空结构中的应用

随着建筑业的快速发展，建筑技术的提高，越来越多的超高、大跨度、大体量建筑工程的不断出现，传统的施工技术是搭设满堂高大支模，目前被广泛应用于高空大跨度建筑结构中。但由于此类结构跨度较大且处于高空，因此在模板施工时，其支撑系统需大量的周转材料，且施工难度大，施工成本高，安全防护困难。针对类似施工不利因素，需要对传统高大支模进行改良，掌握诸如此类技术是新形势下市场的需要，也是质量创优品牌工程的必要基础。

为满足建设发展的需求，体现企业竞争力，确保在安全可靠地基础上，根据工程的特点，经济、合理的高大跨度结构的施工技术愈来愈受到建筑行业的重视，整体型钢平台模板脚手架体系充分利用钢材强度高的特点，在解决高空大跨度结构施工难度大、施工成本高、安全防护困难等问题上，取得了较好效果，不仅大幅度地降低了工程施工成本，同时确保了施工安全。

1 工程概况

本项目位于广州市白云区，总建筑面积为135 146m2，本期包括的单项项目为A1～A10栋（商住、配套公建），建筑高度49.88m，地上17层地下2层、B1～B3栋（住宅）建筑高度21.98m，地上7层地下2层。其中A5、A6栋及A6、A7栋9层以下空间跨度为14.1m，9层及以上为整体连接楼层。

2 施工难点

施工难点一：钢平台的设计计算。由于钢平台的跨度较大且上部需要承受的荷载大，对施工单位关于安全计算提出严峻的考验。

施工难点二：钢结构工厂制作。制作精度是安装到位的前提条件，如果构件误差偏大不仅无法安装就位，还会危害建筑物及脚手架的安全，甚至会酿成重大安全事故。

施工难点三：钢结构提升、安装就位必须充分考虑现场的容量、布置、起吊安装顺序、构件就位后临时固定措施等情况。重点主梁尺寸较大、重量大、高度高、吊装困难。

3 方案实施

3.1 模板支撑体系的选择

根据本工程程跨度大、荷载重、超大空间作业等特点，初步选定该高大跨度结构支模方式有两种，钢平台支撑体系与桁架支撑体系。通过钢平台支撑体系与桁架支撑体系的对比论证，决定采用“型钢平台支撑体系”。在结构标高24.3m处用型钢做成平台，在刚平台上搭设扣件式钢管脚手架，形成一个组成式支撑系统（详见表1）。

表1 支撑体系对比表

3.2 钢平台的设计计算

本工程在8F铺设350×350H型钢，间距2 025mm，在7F设置350×350H型钢作为斜撑。钢梁平面布置图和钢平台剖面布置图分别如图1、图2所示。

图1 钢梁平面布置图

图2 钢平台剖面布置图

荷载取值及构件截面选取如下。

1）木模板：0.3kN/m2；钢模板：0.5kN/m2。

2）结构楼板自重程序自动考虑，转换层结构楼板取180mm；其余层楼板厚均按现有楼板取值建模。0.18×25=4.5kN/m2。

3）施工顺序荷载分析只考虑恒荷载作用下，阶段施工对构建的内力及挠度变化影响。考虑施工设备及模板等因素，施工阶段考虑露面附加恒荷载 2.0kN/m2。

4）脚手架在建模中已经考虑，荷载程序自动考虑。

5）施工阶段，当浇筑完转换层混凝土结构后，应待至少两周后混凝土达到一定强度方可施工其上部结构。

6）钢架横梁和斜撑采用：GB-HW 350×350×9×14；竖向（Y向）密肋钢梁采用：GB-I20A。

7）模型中钢架梁和支撑与混凝土连接部分均按铰接设置。

3.3 钢平台的安装

3.3.1 施工准备

使用塔机及汽车起重机吊装前，必须做好全面仔细地检查核实工作，检查吊耳、码板及钢丝绳的选用及质量是否符合要求。

本次施工最大钢梁为长12m的H350×350型钢，其重量约为0.62t，因此在前期安装时拟采用50t汽车起重机配合施工塔机对主钢柱进行吊装，先进行水平结构型钢铺设连接，后进行斜撑施工。

3.3.2 钢平台的安装施工工艺流程

为了保证尺寸的准确，钢结构构件及节点应经实际放样号料后方能下料制作，轴线和尺寸经放样后决定。平台安装具体如下：钢平台安装前，应放出轴线、型钢位置线→底座布置→钢柱安装→钢柱校正、固定→平台主梁安装→支撑安装→次梁安装→梯子安装→格栅安装→栏杆安装→刷面漆。

3.3.3 钢平台钢梁布置

根据荷载最大工程部位的受力分析布置钢梁的间距，在8F水平铺设主型钢H350×350（Q345）和H250×250（Q235)次型钢，主型钢间距为2 025mm，次型钢间距为不大于600mm，并且在A5、A6和A6、A7的7F设置角度为45°的H350×350斜撑。由于连廊长度在塔机可控制范围内，故用塔机进行型钢吊装，最后采用滑移拉锁进行准确安装，型钢支撑安装完成后在其上安装支架体系，然后依次安装底模板，侧模板，浇混凝土（图3）。

图3 型钢平面布置示意图

3.3.4 钢平台的支撑点牛腿制作

部分型钢放置的位置被柱挡，型钢没有支撑的地方，故本工程采用部分牛腿后浇于墙体作为支撑型钢的支撑点（图4）。本工艺的主要原理是在7F和8F的墙上植筋，做后浇牛腿。牛腿上部长500mm，宽300mm，悬挑高度300mm，与墙接触高度750mm。利用后浇牛腿与型钢结构的接触，牛腿作为型钢以上结构传递荷载至基础，把后浇牛腿与型钢接触面楼板作为支座，型钢接触放在后浇牛腿上，使9F以上的楼面将荷载传递到支座上，由牛腿支座传递荷载到基础。

图4 牛腿深化设计示意图

3.3.5 滑移索道安装

滑移索道挂笼是用于钢平台高空校正平台位置和焊接平台的作业位置（图5），施工时，人立于挂笼里进行作业。由于组合型钢梁跨度和安装高度（标高24.3m）在汽车起重机控制范围，且每根型钢的重量0.6t，故采用2台50t汽车起重机进行吊装，最后利用滑移索道进行准确安放牛腿型钢。其做法为利用滑动挂笼吊在型钢上面，人在滑动挂笼里面进行高空操作，工人腰间系安全带。利用索道滑移用的锁链进行升降控制，以达到精确安装。采用索道提拉法进行安装，提拉支架仍用型钢梁组合，固定在标高24.3m的型钢梁上。牵引设备采用5t手拉葫芦滑架根据提拉速度进行逐步拉长到完成，确保提拉安全。

图5 滑移索道安装示意图

3.3.6 防坠落安全网安装

在所有型钢梁滑移到位后，在所有型钢梁下部加强位置满挂防坠落网，该网直接在底部加强杆用绳系劳。

3.4 钢管支模脚手架的搭设

3.4.1 搭设方案的选择

根据现场实际情况，本支模工程拟全部采用扣件式钢管脚手架，另配上、下可调顶托来搭设。为了防止大跨度梁在施工过程中造成弯曲变形，沿梁纵向间距4m布置剪刀撑，斜撑对向与地面顶紧，夹角为45°～60°，剪刀撑应全高设置。

3.4.2 支撑架搭设

1）安装顺序支顶安装前，应放出轴线、梁位置线以及楼面水平控制标高→底座布置→放纵横水平扫地杆→自角部起依次向两边竖立底层立杆，底端与水平扫地杆扣接固定，固定底层杆前应校核立杆的垂直度，每个方向装设立杆后，随即装设第二层水平加固杆与立杆扣接固定，校核立杆和水平杆符合要求后，按40～65Nm力矩用扳手拧紧扣件螺栓→按上述要求依次延伸搭设直至第一步架完成，再全面检查一遍构架质量，确保构架质量要求后再进行第二步水平杆安装，随后按搭设进程及时装设剪刀撑。

2）支撑系统安装（图6、图7）①先弹出立杆位置，垫板、底座安放位置要准确，搭设时可采用逐排和通层搭设的方法，并应随搭随设扫地杆及水平纵横加固杆及剪刀撑；②支顶安装前，应放出轴线、梁位置线以及楼面水平控制标高。梁和楼板的脚手架跨距和间距按计算方案布置。支撑架可调托座和可调底座应根据支撑高度设置；③立杆上必须采用扣接对接，严禁搭接，对接扣件应交错布置：两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔1根立杆的2个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3；④在超重梁梁底外侧周围设置由下至上的竖向连续式剪刀撑，夹角宜为45°～60°，并应采用扣件与钢管立杆扣牢。

图6 满堂排架安装示意图

图7 支撑体系安装示意图

3.4.3 模板安装

模采用18mm胶合板，梁底平板模铺设在次楞木上，横枋搁置在主楞上。

1）梁模板的安装先在柱上弹出轴线、梁位置线和水平控制标高线，按设计标高调整钢管脚手架可调主楞的标高，将其调至预定的高度，然后在可调主楞的托板上安放主楞，固定后在其上安装梁底次楞。次楞安装完成后，用胶合板安装梁底模板，并拉线找平。对跨度不小于4m的现浇钢筋混凝土梁、板，其模板应按设计要求起拱；当设计无具体要求时，起拱高度宜为跨度的1L/1000～3L/1000。主、次梁交接时，先主梁起拱，后次梁起拱。梁底模安装后，再安装侧模、压脚板及斜撑。

2）楼面模板的安装（图8）首先通线，然后调整钢管脚手架可调主楞的标高，将其调到预定的高度，在可调主楞托板上架设主楞木枋，主楞固定后架设次楞，然后在次楞上安装胶合板。铺胶合板时可从四周铺起，在中间收口。若为压旁时，角位模板应通线钉固。

图8 楼面模板安装示意图

3.4.4 混凝土浇筑

在浇筑楼面梁板混凝土时，应先将剪力墙、柱的混凝土浇筑完毕，剪力墙、柱的混凝土浇筑高度，视梁面筋的锚固长度而定。混凝土浇筑优先采用泵送混凝土，尽量减少混凝土的冲击力和侧压力。

转换梁混凝土浇筑时，宜从梁的中间向两端浇筑。转换梁混凝土浇筑时，采取分2次浇灌的方案，分段高度取梁高的1/2。

3.4.5 脚手架体系的监测

1）支架体系的日常检查，巡查重点部位。

2）支架在承受6级大风或大暴雨后必须进行全面检查。

3）监测项目：立杆顶水平位移、支架整体水平位移及立杆的基础沉降。

4）监测点布设：支架监测点布设应按监测项目分别选取在受力最大的立杆、支架周边稳定性薄弱的立杆及受力最大或地基承载力低的立杆设监测点。监测点布置应根据支架平面大小设置各不少于2个立杆顶水平位移、支架整体水平位移及立杆基础沉降监测点。

5）监测频率：在浇筑砼过程中应实施实时监测，一般监测频率不宜超过20～30min一次。监测时间可根据现场实际情况进行调整，一般控制在混凝土开始浇注直至砼终凝。

3.5 钢平台的拆除和安全措施

3.5.1 钢平台拆除的顺序

拆除的顺序遵循先安装的后拆，后安装的先拆的原则。采取自上而下的拆除，先拆除次梁型钢，后拆除钢板预埋锚固件，再拆除主梁型钢，最后拆除牛腿斜撑的型钢。拆除前全面检查钢制外挂平台连墙体系、支撑体系是否牢固，拆除时，先将外挂钢制平台用绳索拴牢，并认真检查挂架钩栓连接是否紧固，紧固后在准备钩吊，起吊时，吊钩点位置必须合适。起吊时，操作人员严格听从统一指挥，做到动作协调，利用绳索将平台徐徐下运，严禁抛掷。下吊时，不应碰坏门窗玻璃、落水管、通风道等物品。钢制平台运至地面后，应放至指定地点，做到随拆、随清、随运，安全文明施工。

3.5.2 安全措施

1）坚持用好安全“三宝”，所有进入现场人员必须佩戴安全帽，高空作业人员必须系好安全带，穿软底防滑绝缘鞋。

2）钢爬梯、操作平台等，应设计得轻巧、牢靠、实用，制作焊接牢固，检查合格，并按规定正确使用。

3）所有安全设施由专业班组按规定统一设置，并经有关部门验收，其它人不能随便拆卸。因工作需要必须拆卸时，要经过有关人员允许。事后要及时恢复，安全员要认真检查。

4）桁架吊装到位后，上端拉设缆风绳到顶模下弦杆临时固定，防止整榀桁架侧向失稳。

5）重点把好高空作业安全关，高空作业人员须体检合格。工作期间，严禁喝酒、打闹。小型工具、焊条头子、高强螺栓尾部等放在专用工具袋内。使用工具时，要握持牢固。手持工具也应系安全挂绳，避免直线垂直交叉作业。

6）起重指挥要果断，指令要简单、明确。吊装过程中注意伸臂桁架构件与顶模钢平台的相对位置关系，避免两者相碰撞。

7）构件起吊前必须确定重心部位，钢丝绳长度、夹角及钢丝绳直径要满足安全使用要求。正确选择吊点，构件吊点的焊接应牢固可靠。

8）构件起吊时应保证水平，均匀离开平板车或地面，起吊后构件不得前后、左右摆动，钢丝绳应受力均匀。

4 结 论

本工程利用型钢进行平台搭设，与传统的满堂高支模相比，费用少用25.67万元，且缩短了工程的工期，顺利完成了高空平台的搭设。该型钢平台支撑体系在施工过程中未发生异常情况，监测结果表明数据在支撑体系设计范围内。工程的顺利完成也证明该型钢平台支撑体系与设计及施工技术在技术上是可行的，在支撑结果体系上是安全的，在经济上是合理的。

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