桁架式模板支撑系统在超高层建筑施工中的应用

陈 俊，冯 峰，李振兴，曹晨光

（江苏中南建筑产业集团有限责任公司，江苏 南通 226124）

1 工程概况

望朝中心项目位于杭州市萧山区钱江世纪城CBD核心区，是集商业、办公、酒店于一体的大型综合超高层项目。项目总建筑面积169 631m2，地下总建筑面积41 050.21m2，地上总建筑面积128 581m2。主楼地下4层，地上57层，建筑总高度280m。

主楼结构采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒体系，随着建筑高度的增加，马蹄形截面巨柱与角柱分叉、合拢，呈双曲面造型（见图1）。由于塔楼采用此种特殊的抗侧力体系，未设置伸臂桁架，部分楼层楼板的面内应力较大，因此对楼板的整体面内受力性能要求较高，结构施工图第 2～5，11，22，33层楼板采用现浇板。楼板支模操作层高度如下：第1层层高7.61m，第2层层高 4.99m，第 3、4、10、21、32层支模操作层层高均为4.2m。其中第1层大部分区域为跨层门厅，层高达12.6m，若搭设满堂钢管支撑架施工现浇板，成本高、工期长且占用施工空间。为此，项目创新性提出一种在结构钢梁（H型钢梁、箱型梁）上安装桁架式模板支撑系统的施工方案（见图2）。

图1 项目建筑效果

图2 楼面结构平面布置

2 桁架式模板支撑系统组成及工作原理

桁架式模板支撑系统采用结构钢梁的上翼缘或下翼缘作为支撑点安装挂座系统，再用挂座系统的托梁作为支撑点安装装配式桁架，然后在装配式桁架上铺设木方和模板，最后绑扎钢筋、浇筑楼板混凝土。楼板混凝土养护完成后，可拆除装配式桁架和挂座系统以便周转使用（见图3）。

图3 桁架式模板支撑系统

本支撑系统针对不同翼缘宽度的钢梁采用不同的挂座系统：对于翼缘宽度不大于200mm的H型钢梁采用挂座系统1（见图4a），挂座系统1通过挂板的方式悬挂在钢梁上翼缘；对于翼缘宽度大于200mm的H型钢梁采用挂座系统2（见图4b），挂座系统2通过夹板的方式固定在钢梁下翼缘；对于箱形梁采用挂座系统3（见图4c），挂座系统3通过挂板的方式悬挂在钢梁上翼缘。桁架梁则是将端部桁架单元与标准桁架单元（L=100，300，1 000mm三种尺寸）通过螺栓拼装而成（见图5），根据桁架梁长度需要选择合适的桁架单元进行组合。桁架梁组装完成后，两端直接搁置在挂座系统的托梁上。通过挂座系统的调节螺母或顶撑节来调整托梁的高度。

图4 挂座系统

图5 桁架梁单元

3 桁架式模板支撑系统承载力计算

根据结构钢梁及支模桁架梁的布置，取最不利情况进行计算：桁架梁跨度根据结构钢梁最大间距取3.0m，桁架梁间距取1.2m。施工荷载考虑模板、楼板自重及施工活荷载（取2.5kN/m2），桁架梁按照简支梁进行分析。根据内力计算结果分别对桁架梁整体稳定、挂板净截面抗拉强度、吊杆抗拉强度、加高管稳定、结构H型钢梁整体稳定进行承载力复核，计算结果均满足规范设计要求。

4 挂座系统及桁架梁安装

安装前先准备好挂座系统、桁架梁堆放及组装的场地，检查核对进场构件型号、数量及外观质量。熟悉支撑系统专项方案及图纸，支撑系统平面布置图应通过不同的颜色对不同型号的挂座系统加以区分，方便现场安装识别。1层架空层层高达12.60m，属于超高区域，移动式操作架无法实施，采用曲臂车进行支撑系统的安装、拆除工作；其他层利用移动式脚手架进行桁架梁的安装、拆除工作。

挂座系统1和挂座系统3使用时先在钢梁上翼缘安装挂板，可预先将托梁、吊杆、底板、调节螺母在地面组装成一个整体，再与挂板通过螺栓连接固定，然后调整底部调节螺母将底板与钢梁下翼缘夹紧。通过螺母调整托梁的高度，从而实现桁架梁两端高度的调整。

挂座系统2使用时先通过螺栓将底板、底座与钢梁下翼缘夹紧进行固定，再根据钢梁高度的需要增加加高管，然后安装顶撑节，可旋转顶撑节使托梁方向垂直于桁架梁，最后调节顶丝与钢梁上翼缘低端顶紧，通过顶撑节调整托梁的高度，从而实现桁架梁两端高度的调整。

桁架梁安装前根据托梁之间的距离需要组装，两个桁架单元之间通过螺栓拼接。桁架梁可直接在地面组装，若没有辅助吊装的工具，也可以先将各桁架单元人工搬运至操作平台上再进行组装。桁架梁组装完成后，两端直接搁置在挂座系统的托梁上。挂座系统通过调节螺母、顶撑节调整托梁的高度，调整桁架梁两端的高度直到放下木方模板后与钢梁上表面平齐。

5 模板铺设及支撑系统拆除

模板选用14mm厚胶合木模板，龙骨选用46mm×92mm木方。当板跨≤1 200mm时，将木方平行于板跨方向搁置，间距不大于300mm。模板的铺设必须同一顺序、同一方向对缝平铺，并保证接缝处下方有龙骨，且拼缝严密，表面无错台现象，保证钢梁上翼缘与模板标高一致。

当结构板混凝土强度满足设计要求方可拆除底模。挂座系统分别可以通过调节螺母或顶撑节使模板下降≥100mm。桁架梁化作系统下降后，先拆除其顶部的木方及模板，最后拆除桁架梁及挂座系统。

6 项目实施情况

本工程首先以2层东区作为试验区，试验成功后完成3～5层现浇楼板施工。其中3层层高较高，采用曲臂车作为施工操作平台安装支撑系统。施工过程中，支撑系统安装和拆除工作均顺利实施。桁架式模板支撑系统在工期紧的情况下快速和安全地完成施工任务。

7 钢梁应力监测

本项目考虑到支撑系统可能对结构钢梁产生不利影响，因此除理论计算分析外，项目就桁架梁跨度较大的重点部位，对钢梁上翼缘、下翼缘、腹板进行浇筑前、浇筑中、浇筑完成2d、拆模后进行动态监测，监测结果显示监测过程中钢梁最大应力为119MPa，钢梁承载力满足要求，证明采用桁架式模板支撑系统不会对钢梁产生不利影响。

8 结语

桁架式模板支撑系统具有以下优点：①不需要搭设满堂钢管支撑架，既节约了成本，又缩短了工期，并且不占用下方楼层的施工空间；②挂座系统采用挂板或夹板的形式与钢梁无损连接，不需要焊接、开孔，确保钢梁自身性能不受影响；③针对不同翼缘宽度的钢梁可以搭配不同的挂座系统，桁架梁则可根据钢梁之间的跨度，由端部桁架梁、标准桁架梁自由组合成需要的尺寸，因此整个支撑系统可以灵活搭配组合，适应性强；④各组件均采用螺栓连接，每个组件的重量较轻，方便人工搬运。整个支撑系统安装和拆除方便，施工效率高。因此，桁架式模板支撑系统可有效解决超高层钢结构梁上现浇楼板施工的难题，为类似工程项目提供借鉴。

挂座系统1由于钢梁翼缘较窄，而挂座系统3则由于钢梁是箱形截面，两者采用挂板的方式与钢梁连接，楼板浇筑完成后挂板部分无法回收，只有挂座系统2的所有部件全部可回收利用，因此本模板支撑系统尚有改进优化的空间。