建筑工程中高大承重结构模板支架技术探讨

王军强

（甘肃第二建设集团有限责任公司，甘肃 兰州）

引言

在建筑行业中，越来越多的建筑结构都朝着高端化、复杂化的方向发展。现如今很多结构复杂、楼层较高的建筑工程，都需要采取优良的承重结构，性能优良的高大承重结构需要利用模板支架进行支撑和固定。由于建筑的特殊性，高大承重结构模板支架所需达到的性能要求也比较高，在使用该施工技术的过程中，有诸多细节值得考究。结合实际案例进行分析，能够更加清晰明了地了解落实高大承重结构模板支架的施工需要执行的步骤。

1 工程概况

某市的商业建筑楼工程总建筑面积高达92 270 m2，整个建筑工程分为三栋主楼，最高的主楼总高度为45.8 m。该建筑工程除了主楼高度较高之外，其地下建筑层也很深，总共分为三层，深度达10 m。该高层建筑地下层的建筑面积为12 000 m2，地上总共有12 层，整体面积为80 270 m2。在最高的主楼南侧有一个悬挑的空中花园观光层，观光层的地面为夹胶钢化玻璃，固定在悬挑梁上。观光层的顶面为钢筋混凝土悬挑结构，层高9.6 m，悬挑长度为8.8 m，悬挑梁的截面为800 mm×1 800 mm, 结构楼板的厚度高达150 mm，支模架的架体高度26.8 m，考虑到本分项工程支模架搭设高度太高、集中线荷载较大、架体落地面积不大，首先考虑采用钢管满堂脚手架配合格构式桁架形式的架体。架体搭设高度超过8 m，集中线荷载超过20 KN/m。由于该分项工程属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，此工程危险系数高、施工难度大、需要在高空中完成作业，所以其设计的方案和模板支架搭建技术要求尤为关键。

2 建筑工程中高大承重结构模板支架设计要点

2.1 模板支撑架体的架构形式

在建筑工程当中，承重结构模板支架中有着诸多形式，钢管满堂脚手架配合格构式桁架属于其中之一，负责承重功能的架体主要位于整个模板平台的支撑区域。施工前先弹出800 mm×1 800 mm 悬挑梁的边线位置，整个承重支架的格构式桁架要尽量安放在悬挑梁下方，使得格构式桁架的顶端和底部能够与满堂脚手架充分进行连接，但也要结合具体计算情况进行调整[1]。钢管满堂脚手架配合格构式桁架中的格构式桁架立面跟剖面如图1、图2 所示。

图1 格构式立柱桁架构立面

图2 格构式立柱桁架构剖面

本工程梁的荷载比较大，可以将格构式桁架布置在悬挑梁端部下方，将格构式桁架的支撑点设置在混凝土地面上。在设计钢管满堂脚手架和格构式桁架时，也应当考虑施工图上梁的位置和尺寸及施工等因素，结合原主体混凝土结构的位置情况进行加固和拉结。确定钢管满堂脚手架配合格构式桁架的步距和跨距时，不仅要考虑其所承担的荷载大小，还需要根据现场实际情况及施工方便来设计其方案。

2.2 格构式桁架设计要求

对于建筑工程的高大承重结构模板支架而言，格构式桁架在支撑架体系中起到了良好的固定与支撑稳定作用，能够分担一部分的应力，使得整体的架构趋于科学化和专业化。

格构式桁架材料的选择十分重要，要使各拉杆能显著提升钢桁架的结构稳定特性，就要结合支架的具体情况，选取能够提升承载能力的斜拉杆材料，确保立柱及斜拉杆能有效降低支撑架的自重，并进一步提升其性能优化的空间。格构式桁架的5 根立柱选用Ф200*4.0 mm 的钢管，所有斜拉杆选用Ф48*3.6 mm的钢管，这样的话方便和满堂脚手架进行扣件连接，Ф200*4.0 mm 的钢管和Ф48*3.6 mm 的钢管拉杆的所有连接点采用二氧化碳气体保护焊进行满焊。

2.3 钢管满堂脚手架的设计要求

在整个建筑工程中，除了有承重结构模板支架体系自重，还会有混凝土结构的重量，因此搭建高大承重结构的模板支架支撑体系，除了要考虑到支撑架构自身的重量，还需要结合混凝土实体的施工情况，综合控制其整体的搭建形式。为了提升支撑体系整体的完整性和安全性，必须在前期做好计算，提升支撑体系的抗压能力，将其抗压和抗变形的量控制在一定范围内，精准计算其变形的最大数值，并通过后期的调整规避变形的可能[2]。计算时钢管选用Ф48*3.6 mm的钢管。通过借助BIM软件等信息化技术可以进行精准的计算，再结合钢结构的设计规范，调整模板支撑体系的控制形式。具体结果如表1 所示。

表1 悬挑部分梁板各项部位参数

3 建筑工程中高大承重结构模板支架的构造措施

3.1 支撑架体基础的设置

在搭建该建筑工程的高大承重结构模板支架时，应当提前考虑到架体基础的承载力情况。因为架体要承担自身重量和架体所承载的模板重量、钢筋重量、及混凝土质量。通过计算要结合工程实际情况确定采用何种加固措施和基础形式。本项目悬挑结构下方无任何主体结构，是原基坑外缘回填土，需对原回填土进行二次分层碾压，使得素土的压实系数不得小于0.97，分层碾压处理高度不得小于3 m，素土回填的顶部应高于原始地面300 mm，做好排水措施。四周应超出钢管满堂脚手架配合格构式桁架架体搭设范围2 m，素土回填的上部再做200 mm 的3:7 灰土垫层，然后再浇筑200 mm 厚的C35 混凝土作为钢管满堂脚手架配合格构式桁架架体的基础。架体基础施工完毕后在混凝土基础上弹出悬挑梁的梁边线，以便架体搭设时好控制立杆的相对位置[3]。架体搭设前在满堂脚手架立杆的下部再垫上200 mm*200 mm*50 mm 的木垫板，使每根脚手架立杆能受力均匀。

3.2 水平剪刀撑的设置

由于钢管满堂脚手架配合格构式桁架中的格构式桁架是十分重要的稳定及承重部分，也是控制高大承重结构模板支架质量的关键，所以在制作钢桁架时，要详细检查各个焊点的质量。水平剪刀撑是整个架体稳定性的保证及防变形的重要构造措施，也是保证安全的前提。首先在水平剪刀撑的搭设前所需材料的质量尤为重要，钢管尽可能选用无锈蚀的新钢管，扣件必须选用抗滑移试验合格的转向扣件和十字扣件。延高度方向每隔4 m 设一道水平剪刀撑，水平剪刀撑和钢管满堂脚手架配合格构式桁架的每个杆件节点上必须连接扣件，和水平横杆相交处用转向扣件，和立杆连接处用十字扣件，水平剪刀撑水平杆搭接处要保证搭接长度采用3 个转向扣件相连接[4]。每个连接点的连接扣件需达到规定的力矩值防止滑脱给架体稳定性造成损伤，如图3 所示。

图3 剪刀撑的布置

3.3 竖向剪刀撑的设置

竖向剪刀撑也是钢管满堂脚手架配合格构式桁架稳定性的重要组成部件，是整个架体防止竖向变形的重要构造措施，也是不可缺少的。材料选用和水平剪刀撑一致。在搭设时需根据现场实际情况确定搭设间距，原则是间距不得大于6 m。需延高度方向从底到顶连续设置。竖向剪刀撑的下端尽量和原混凝土结构顶紧后再固定扣件，竖向剪刀撑和钢管满堂脚手架配合格构式桁架的每个杆件节点上必须连接扣件，和水平横杆相交处用转向扣件，和立杆连接处也用转向扣件，竖向剪刀撑竖向杆件搭接处要保证搭接长度采用3 个转向扣件相连接。若原混凝土结构和竖向剪刀撑不好连接顶紧时可提前预埋钢管进行固定，这样效果最好。

3.4 架体与原主体混凝土结构的拉结措施

架体与原混凝土结构的拉结也是钢管满堂脚手架配合格构式桁架稳定性的重要组成部件，是整个架体防止竖向和水平变形的重要构造措施，也是不可缺少的。拉结主要采用钢管扣件抱柱连接、预埋钢管双扣件连接、双向用顶托顶紧连接和搭设斜顶杆支撑。原则上延高度方向每隔3 m 设一层拉结措施，间距不得大于3 m。为了有效提升整体架构的稳定性，安装人员还需要复核设计方案中的各项参数是否科学合理，遵循安全性第一的标准，测量拉结杆间距、水平杆步距等重要参数[5]。在现场安装的过程中，可能会出现水平杆与斜顶杆在支撑架构内部重叠碰撞的情况，此时，为了协调整体架构的稳固性，需要提前按照设计方案计划好，保证每根杆件都在自己的位置上防止碰撞打架。借助模型查找碰撞处，这样能保证按照方案搭设保证安全。

3.5 浇筑混凝土技术

对搭设的架构和部件进行详细的检测后，可以进行混凝土的浇筑工作。为了让混凝土能够和钢筋承重结构支架有效结合，应当确保整体流程是紧密且专业的。在前期配制混凝土时，也要结合支撑结构的力学性能混凝土设计强度要求，加入适当的外加剂，提升混凝土架构的承重强度。除此之外，在浇筑混凝土之前可以借助一些信息数字化的应用软件模拟混凝土实际成型后的场景，测试其所能够承载的荷载力以及能够应对的复杂场景，调整不同场景下荷载力变化和应力变化情况，确保该高大承重结构模板支架能够有效地应对上述情况。如果出现无法正常承重的模拟场景，也可以采取微型化模拟的形式进行测试[6]。除此之外，需要注意检测钢桁架、斜拉杆等主要构件的性能变化情况，可以在其部件位置安装传感器。浇筑混凝土的过程中采取合适的泵送机器，在固定的时间段内合理地运送混凝土，随着传感器反馈的参数变化，适当调整浇筑混凝土的浇筑速度，随时检测构件的变形情况。出现变形异常问题时，及时调整浇筑方案，确保支撑体系安全可靠，保证混凝土能够达到预设的强度值，同时也要做好后期的养护工作，避免结构出现裂缝。

3.6 高大承重结构模板支架的监测

在高层建筑中高大承重结构模板支架体系搭设完，在加载过程中也就是钢筋安装时和混凝土浇筑时应对架体的稳定变形进行随时检测。

（1）本工程需进行监测的项目。立杆顶水平位移、支架整体水平位移、立杆下沉。

（2）监测点的布设。a.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部位；b.监测点布设根据支架平面大小设置不少于2 个立杆顶水平位移、支架整体水平位移、立杆下沉。

（3）监测仪器精度应满足现场监测要求，立杆水平位移，支架整体水平位移采用经纬仪进行观测。立杆下沉采用水准仪进行观测，观测立杆选取重量最大梁的支撑立杆上。

（4）监测频率：在浇筑砼过程中实施实时监测，一般监测频率不超过20～30 min 一次，监测时间可控制在混凝土浇筑前至砼终凝。

（5）在浇捣高支模梁板砼前，由项目部对脚手架全面检查，合格后才开始浇砼，浇砼的过程中，由质安员、施工员对架体检查，随时观测架体变形。具体构件允许偏差如表2 所示，如发现隐患，应及时停止施工，采取措施保证安全后再施工。

表2 构件允许偏差

结束语

综上所述，结构复杂、楼层较高的建筑工程需要采取承重结构，性能优良的高大承重结构则需要利用坚固稳定的模板支架进行支撑和固定。建筑工程中高大承重结构模板支架设计要点有根据支撑架构的梁柱位置来确定，尽量将整个承重支架的钢桁架安放在梁柱的轴线位置上。结合支架的具体情况，选取能够提升承载能力的斜拉杆材料。结合高支模搭设相关参数的实际情况，综合控制其整体搭建形式。建筑工程中高大承重结构模板支架技术有制作与安装预埋件技术、钢桁架施工技术、斜拉杆施工技术、架设支撑架技术、浇筑混凝土技术、高大承重结构模板支架管理技术。