大盘扣式脚手架托梁转换施工技术

张翟杨，姚传勤，白 蓉，李光灿

（1.安徽理工大学 土木建筑学院，淮南 232001；2.中国建筑第四工程局有限公司，广州 510665；3.中建四局第五建筑工程有限公司，深圳 518000）

0 引言

近年来，随着建筑业新技术的推广应用，盘扣式脚手架在建筑工程施工中得到了更广泛的应用.然而，在对轴网间距大、层高超高的大空间结构体系进行支撑时，传统的扣件式脚手架支撑体系分片多，整体稳定性较差、施工方案不经济；同时，梁底立杆间距小、操作不方便、施工效率低、工期长、成本大.为了解决这些施工技术难题，在柱轴线间距大、楼层高、梁柱截面面积大的多层大空间工业厂房中，采用大盘扣式脚手架托梁转换支撑体系，可以有效扩大梁底立杆间距，方便操作.一些研究表明，在大空间结构体系的建筑施工中，采用托梁转换支撑体系，可以有效降低成本，提高工效，并且可以保证工程的安全性和质量.此外，与传统的扣件式脚手架相比，大盘扣式脚手架支撑体系分片少、结构简单，具有更好的整体稳定性.但是，需要注意的是，在使用大盘扣式脚手架托梁转换支撑体系时，需要对其进行适当的理论计算，以确保其安全性和稳定性.

1 工程概况

顺丰大湾区国际生鲜港项目位于广州花都区花东镇龙港路，本工程拟建物流仓库2 栋，宿舍楼1栋、门卫房1 栋，主体最高高度为23.9 m.二、三层结构形式为钢筋混凝土框架结构，屋面为混凝土排架柱+轻钢屋面，基础埋深为2.2 m.该工程仓库内及仓库与匝道相交处的模板支撑体系均属于高大模板的范畴，高支模的最大高度11.5 m，梁的最大跨度12 m，梁最大截面尺寸500 mm×1900 mm，板最大厚度220 mm，柱子设计高度10 m 以上.由于自重最大，在所有梁模中危险系数较大，对架体稳定性要求高，模板架体搭设难度大，施工工艺要求高，故本文只针对最大截面梁的施工方法进行介绍［1］.

2 托梁转换技术特点

大盘扣式脚手架托梁支撑体系与常见的盘扣式脚手架支撑体系相似，只是对梁底模板支撑方式做了一些改进，采用槽钢作为支撑转换托梁，以槽钢直接承受施工荷载，槽钢再连接梁两侧立杆进行支撑，形成大盘扣式脚手架托梁支撑体系，不再由立杆从地面直至梁底直接承受荷载，有效扩大了梁底的施工间距，方便工人操作.

2.1 适用范围广

大盘扣式脚手架托梁支撑体系适用于框架结构、框架—剪力墙结构、框筒结构等多种结构体系下支模，适用于轴网标准、轴网间距大、层高普通模板、高大支模的模板支撑体系，通过起步件的设置可以在如匝道类标高起伏的部位使用.

2.2 整体稳定性好

大盘扣式脚手架托梁支撑体系采用固定模数搭设，在梁截面积≤0.78 m2的梁下立杆纵横间距可增大到1.5 m×1.5 m，支模架体立杆的间距、步距均匀，梁板共用模板支撑体系，架体横平竖直，高宽比小，整体稳定性好.针对层高超高的结构，通过增加钢管抱柱、水平剪刀撑等措施，仍可保证梁两侧立杆按1.5 m×1.5 m 的纵横间距布置.

2.3 经济性好

大盘扣式脚手架托梁体系没有零散构件，与传统扣件式钢管脚手架梁底支撑相比，材料投入量少、损耗率低、周转使用率高，且搭拆方便，劳动力用工量少，施工速度快，经济性好.

3 托梁转换操作要点

3.1 材料选型设计

采用承插型盘扣式脚手架搭设，立杆选用直径为60×3.2 mm（Q345A）的盘扣式支架为支撑杆件，横杆采用直径48×2.5 mm（Q235），梁下采用双10#槽钢梁托架支撑，梁托架上顶托最大间距为600 mm.主梁采用方钢通（100 mm×50 mm×3 mm），梁下顺梁方向布置，板下沿长方向布置；次梁采用40 mm×90 mm 木枋，布置间距为150 mm.

3.2 转换托梁布置

垂直于梁截面方向搭设转换托梁，转换托梁经间距同梁跨度方向模板支撑架立杆间距.双横梁托梁是由两根横梁两端搁置在立杆连接盘上并通过螺栓将两根横梁连接限位.为防止单根100 mm×50 mm×3mm 矩形钢管在顶托上偏心受力，可在矩形钢管两边各摆放一根40 mm×90 mm 方木，方木长度不小于1.5 m，即一根方木必须摆放在两个顶托上.

3.3 可调顶托布置

在转换托梁上布置起步件，起步件与转换托梁扣接连接，起步件横向采用600 mm 横杆连接稳定，在起步件内布置可调托撑.如图1 所示.

图1 现场施工起步件布置图

当起步件长度不足时，加设立杆支撑.在梁截面宽度小于30 cm 或无法使用300 mm 模数横杆连接工况下，横向采用扣件式钢管将起步件转换至托梁上部梁底立杆与梁两侧立杆连接固定，纵向采用盘扣式配套横杆连接固定.如图2 所示.

图2 现场施工起步件加高布置图

3.4 梁底模搭设

梁截面尺寸500 mm×1900 mm 的模板支架高度为11.32 m，梁侧楼板厚度为180 mm，梁底模板采用15 mm 厚胶合板，横向次梁垂直与梁截面搭设，采用方钢做主梁，提高主梁的承载力，减小主梁变形，梁底模板按3/1000 倍梁跨度起拱.经计算可知截面尺寸500 mm×1900 mm 的梁两侧立竿间距1200 mm，梁底附加两根托撑，按梁两侧立杆间距等分.具体模板体系设计如表1 所示.

表1 支撑体系设计

4 结果与分析

通过对托梁转换施工技术进行理论计算和模拟分析，可以验证其技术的合理性与安全性.

4.1 理论计算

在进行主梁理论计算时，需要考虑恒荷载与活荷载，不考虑风荷载的影响［2］.主梁设计参数如表2 所示，主梁弯矩图与剪力图如图3、图4所示.

表2 主梁设计参数

图3 主梁弯矩图（kN·m）

图4 主梁剪力图（kN）

图5 主梁变形图

（1）抗弯验算

（2）抗剪验算

（3）挠度验算

（4）支座反力

在承载能力极限状态下支座反力依次为：

在正常使用极限状态下支座反力依次为：

根据验算可知［3-4］，主梁的抗弯验算、抗剪验算与挠度验算均满足要求.

4.2 模拟分析

4.2.1 计算模型的建立

按照实际工程情况，选取500 mm×1900 mm 下高支模体系设计信息建立有限元模.模型选用的是梁单元B31，边界条件设置为下部固定.梁底支撑的材料选型和具体构造已在第3 节中详细介绍.模型示意图如图6～图8 所示.

图6 模型整体示意图

图7 横截面模型图

图8 纵截面模型图

4.2.2 荷载加载

根据理论计算结果，将最不利荷载作用在底部横杆上，并经过软件对模型的计算和处理，得到该模型横、纵截面的Mises 应力云图以及横、纵截面的位移云图，如图9～图12 所示［5］.

图9 横截面Mises应力分布图

图10 纵截面Mises应力分布图

图11 横截面位移图

图12 纵截面位移图

经过模型分析可得出，高支模支撑体系模型纵、横截面的位移都很小，最大仅为1.79 mm，符合要求；横截面Mises 应力最大值为89.65 MPa，纵截面Mises 应力最大值为89.65 MPa，均没有超过Q345 钢管的抗压强度，可以判断托梁转换技术下的高支模体系结构安全，不会发生破坏［6］.

5 模糊性综合评价实例分析

以顺丰大湾区国际生鲜港项目高支模托梁转换施工为例，根据工程实际情况应用模糊性综合评价.其评价方法能兼顾定性研究与定量研究，使得评价更为客观、全面、科学，

5.1 确定评价对象的因素集与权重集

结合10 位安全工程专家和高支模施工专家调查分析，最终确定从三个主要方面构成评价因素集，分别是设计方案、现场施工和安全管理.并探究因素对应的权重系数，确定模糊评判矩阵R.评价指标体系见表3.因素权重和矩阵R见表4.

表3 评价指标体系

表4 因素权重和矩阵R

5.2 建立评价集

根据工程特点分为五个评价等级，V={V1，V2，V3，V4，V5}={100，80，60，40，20}，其中Vj={优秀［100，80），良好［80，60），中等［60，40），较差［40，20），极差［20，0）}，选取各等级分数区间的最大值组成评价集.

5.3 模糊性综合评价

将权重系数向量A和模糊判断矩阵R代入下列公式进行计算，得出模糊综合评定结论B.

经计算得出：一级综合评价B1=（0.422 5，0.475，0.152 5，0，0），B2=（0.337 5，0.515，0.147 5，0，0），B3=（0.29，0.47，0.2，0，0）；二级综合评价

结果表明，托梁转换技术应用到该工程的高支模架施工中的安全性为优秀［7］.

6 结论

本文介绍了托梁转换技术在实际高支模工程中的应用，并对托梁转换搭设方式的稳定性进行理论计算，同时运用数值模拟进行分析，并结合模糊性综合评价，得到以下结论：（1）经过计算可知，在托梁转换的搭设方式下，架体的稳定性、强度、刚度均满足要求.（2）通过模拟可知，纵截面与横截面的位移都很小，且最大应力值均小于钢管的抗压强度，架体搭设安全稳定，不会发生破坏.（3）运用模糊性综合评价可知，高支模托梁转换技术的安全性为优秀.