模板支撑架顶部传力体系的发展与应用

于海祥

（重庆建工集团股份有限公司，重庆 401122）

1 支撑架顶部传力体系存在的问题

钢管满堂支撑架立杆顶部作业面荷载需通过特定的传力装置轴心传递至立杆。在现行的脚手架系列标准中，大都规定顶部荷载通过主次楞、可调托撑向立杆传递荷载（图1），但这只是最一般情况下的立杆顶部传力方式，实际支模过程中会遇到如下特殊情况：（1）梁板结构中，梁下不设置立杆时，存在立杆中部段承受竖向荷载的工况（不通过顶部可调托撑传力），此时如何确保立杆的轴向传力问题一直是模架行业不断尝试解决的问题；（2）采用高强度架体时，立杆间距明显增大，普通钢、木主楞已不满足高承载力、轻质、可接长的性能需求；（3）待浇筑构件为空间变化结构时，传统传力装置不易满足传力要求，且支模难度大；（4）模数化架体用于梁板结构时，受相邻梁间距非模数化影响，梁板共用立杆难以实现，需寻求新的顶部传力方式。本文围绕支撑脚手架顶部传力体系的研究与应用展开论述。

图1 支撑架立杆轴心传力示意图

2 立杆中部承受竖向荷载时的荷载传递方式

梁板结构中，当梁下不设置立杆时，需将梁的荷载往两侧板下立杆传递，以碗扣式钢管脚手架为例，全国大多数地区一般采取普通钢管作为托梁，通过抗滑扣件往两侧立杆的传力方式（图2），此时扣件传力将会由于偏心作用而在立杆中产生偏心弯矩。钢管扣件传力在扣件式钢管满堂支撑架中经常采用，但存在如下问题：（1）单扣件抗滑能力难以满足承载力要求；（2）扣件传力时，托梁主楞只能采用单钢管，其抗弯承载能力有限；（3）应用于碗扣、盘扣等带节点的脚手架时，水平钢管两边与立杆连接部位往往受到碗扣或盘扣节点占位的影响。各地在应用实践中提出了如下解决建议，研发了一些新产品，取得了较好的效果。

2.1 采用对称传力双耳托抗滑扣件传力装置

对于普通的荷载较小的支模工况，可采取能够确保立杆轴心受压的对称传力双耳托抗滑扣件传力装置[1]（图3）。采用该类装置时，由于双耳托扣件两侧对称设置水平传力托梁（型钢、钢管、木方均可，每侧设置1 根、2 根单梁均可），因此可确保传递至立杆的力无偏心，但扣件与钢管间的抗滑承载力成为确保施工安全的关键因素。一般采取在扣件内壁采取磨砂、刻丝、增大扣件螺栓拧紧控制力等方式实现抗滑能力，通常需要达到抗滑极限承载力要求（约30 kN，同普通钢管的承载力极限值），确保抗滑破坏不先于立杆破坏。

图3 梁下不设立杆时采用对称传力双耳托扣件设置对称成组主楞的梁板支撑架构造

2.2 挑梁传力模式

为确保立杆轴心受力，碗扣式、盘扣式等工具式钢管脚手架也可采用专用三角挑梁支架或专用梁托架传递顶部荷载[2]，其支模样式分别如图4、图5 所示。图4所示的专用三角挑梁支架用于边梁或悬挑构件的支模；图5 所示的专用梁托架主要用于支撑截面尺寸较小的梁，这种方式在欧洲国家应用较多。

图4 专用三角挑梁支架支模

图5 专用梁托架支模

2.3 双横梁托梁传力模式

这种梁下传力方式专用于盘扣式架体，由于盘扣架立杆上自带的焊接圆盘节点具有竖向抗剪切承载力大，节点盘面积大，能可靠放置托梁等优势，可将对称双托梁组成组合托梁搁置于两侧盘扣节点形成现浇梁的托梁（图6），双横梁托梁可不限于双槽钢组合，也可采用双铝合金梁及双方钢梁等组合对称截面形式。

图6 双横梁托梁设置构造

2.4 带肩托多功能可调顶托传力方式

其原理类似于本文2.1 节所述双耳托抗滑扣件，通过加长可调丝杆的长度，在丝杆上面设置可调位置的U 形承托装置（肩托）。这样一来，梁板结构中主次梁的支模主楞便可以搁置在肩托上，从而将荷载轴心传递至立杆（图7a）。此种做法可有效实现梁板共用立杆支模。该方法还能够解决不等高主次梁交接部位立杆的主楞设置，主次梁高差设定为次楞截面高度即可（图7c、7d），当交叉主次梁截面高度相差较大时，可设置上下两个可调肩托，其高差设置为主次梁截面高差即可（图7a）。需注意的是，利用该传力方式需采用长丝杆，而目前的脚手架标准中规定，可调托座的可调螺杆的外伸长度不宜大于300 mm[3]，这显然不满足此类顶托的顶部外伸要求，但国家标准《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210—2016 同时也规定了：“当可调托座调节螺杆的外伸长度较大时，宜在水平方向设有限位措施”，因此该方式传力时，所采取的顶托应在丝杆顶部具备能够设置附加水平杆的装置（一般是带有一节φ48 的段钢管段，便于通过钢管扣件设置附加水平杆进行限位加强）。

图7 带肩托多功能可调顶托

2.5 可调节点传力模式

对于碗扣、盘扣、轮扣、键槽等工具式脚手架，可采取在本文第2.4 节所述带肩托多功能可调顶托传力原理，将肩托替换为可调节点，节点类型与架体类型相同（碗扣、盘扣等），可调节点设置后，可采用带有与节点相匹配的连接头的主楞或钢管相连接，从而形成梁的支模系统，且竖向位置可调，满足多种支模需要（图8）。

图8 丝杆上设置可调节点传力模式

3 桥梁翼缘板专用传力体系

桥梁箱梁支模时，翼缘板的支模处理为架体构造的难点之一，如何既能确保上部荷载轴心传递至立杆，又能准确、方便适用箱梁翼缘板的形状，是技术开发的重点，需不断开发新的架体顶部传力体系。为了保证翼缘板底部的曲线或折线造型，该部位一般采用定型工具式钢桁架（图9），并设置于腹板下部的通长主楞上。该钢架通用性稍差，不能灵活适应不同桥梁翼缘板的空间造型，但对于轨道交通桥梁、城市高架桥等标准化断面数量较多的桥梁工程也能取得较好的经济效果。

图9 箱梁翼缘板定型桁架支模

采用工具式可调长度的斜撑杆配合铰接型连接钢主楞可以解决这一问题，且能灵活调整曲线形支模（图10、图11），这也是目前国外及国内先进的模架企业广泛推广的一种顶部传力体系，通常需要满足如下要求：（1）主楞采用高强轻质型材，一般采取开孔的双U 形对称型材钢主楞；（2）主楞能通过销栓等连续接长；（3）具备能够适用翼缘板空间形状的工具式可调斜撑杆；（4）配备弧形调节型钢主楞且能与双U 形截面主楞铰接接长，以最大限度拟合待浇筑结构的空间曲面造型。此种传力体型一般具有成套化特点，各组件之间相互匹配，不仅能快速地面预拼组装，且工效高、适用范围广，配套组件如图12 所示，空间组装如图13 所示。

图10 箱梁翼缘板工具式可调斜撑杆折线支模

图11 箱梁翼缘板工具式可调斜撑曲折线支模

图12 桥梁翼缘板支架顶部配套传力体系

图13 桥梁翼缘板支架顶部配套传力体系组装效果

4 平台上二次小支架传力体系

由于严格的杆件模数化限制，盘扣、碗扣等高强、模块化支架用于梁板结构支模时，难以达到普通钢管扣件架体的灵活搭设要求，尤其是主次梁类型较多、主梁截面较大的情况下，单一采用梁板共用立杆支模方式难以实现空间支模要求，这种情况下可采取利用梁下主楞作为转换平台，在其上设置二次小支架进行支模（图14），此种模式下，上下立杆均为轴心受力，通过主楞转换梁支撑体系作为转换平台将架体一分为二，能有效协调梁格的非模数化现象及立杆距离两侧的距离约束要求，由于转换楞梁上下的立杆不必对齐，因此支模灵活度大大提升。

图14 转换主楞上二次小支架支模法

5 结论

满堂模板支撑体系需确保立杆轴心受力，本文给出了5 种解决梁板结构支架立杆中间段传力的方法；针对桥梁翼缘板支模，给出了既能满足翼缘板空间支模形状要求，又能实现传力明确、施工效率高、应用范围广的传力体系；针对梁板结构介绍了通过转换平台设置二次小支架的特殊支模方式；对高强、工具式主楞的研发情况作了分析，以期对国内外的模架传力体系的研究与应用起到推动作用。