大截面超高钢筋混凝土斜向刚架支模技术.doc

大截面超高钢筋混凝土斜向刚架支模技术沈祖华 顾国华 马剑钢（江苏省通州市第二建筑安装工程公司 226300）摘要：南京化工职业技术学院教学组团工程报告厅设两榀钢筋混凝土装饰刚架，其中斜向装饰刚架斜柱、斜梁截面均为600mm1600mm，柱顶标高最高为27.24m。两榀装饰刚架交汇处菱形斜柱截面为52、2030mm2030mm菱形，柱顶标高29.29m。本文介绍了大截面超高钢筋混凝土斜向刚架的支模技术。关键词：大截面超高；斜向刚架；支模1、工程概况南京化工职业技术学院教学组团工程由公共教学楼、电教楼、报告厅及四栋教学楼组成的群体工程，建筑总面积73468m2，钢筋混凝土框架结构。报告厅为学院进行学术报告、小型会议场所，平面为半径36m，圆心角60的扇形，共四层，建筑面积3651m2。底层为教材库，二层为办公用房，三、四层为461个座位的会议厅。屋顶结构标高最低处16.70m，最高处（扇形平面圆心）24.90m。因建筑造型需要，在报告厅扇形平面两直边（A轴、E轴）外设有两榀装饰刚架（图1）。其中A轴外斜向装饰刚架由7根不等高斜柱及斜梁（柱、梁截面均为600mm1600mm）组成，柱距6m，柱与地面倾角72，柱顶标高最低为20.73m（7轴），最高为27.24m（1轴），柱顶斜梁坡度为1：5，每根柱顶另有横向斜梁（截面600mm1600mm）与报告厅主体结构框架柱（截面400mm600mm）相连（图2）。E轴外装饰刚架平面轴线为半径270m的圆弧，由7根直径500mm不等高圆柱与550mm800mm斜梁组成，柱距6m，圆柱顶标高最低为16.50m（7轴外、7轴），最高为22.50m（2轴），柱顶斜梁坡度1：5，每根圆柱顶另有250mm600mm横向斜梁与主体结构框架柱相连（图3）。A轴外斜向装饰刚架标高为27.24m斜柱（1轴）顶通过600mm1600mm斜梁（坡度1：5），E轴外装饰刚架标高22.50m圆柱（2轴）顶通过（7501600）mm1600mm变截面斜梁（坡度约1：2，由现场放样确定）共同连结于两刚架平面轴线相交处（1轴外）菱形截面（52，边长2030mm2030mm）斜柱顶（图1），菱形斜柱柱顶标高29.29m，柱与地面倾角约71.2，柱轴线水平投影（亦为E轴外刚架平面轴线）与A轴外斜向装饰刚架平面轴线夹角为52。由于设计原因，设计单位对菱形斜柱及菱形斜柱顶与柱顶标高为22.50m圆柱（2轴）间（7501600）mm1600mm变截面斜梁结构变更较多。2、工程特点根据以上情况，该装饰刚架施工有以下特点：2.1 施工荷载大。A轴外斜向装饰刚架7根矩形斜柱及大部分斜梁截面面积达0.96m2，菱形斜柱截面面积为3.25m2，变截面斜梁截面面积达1.2 m22.56 m2，构件截面大，施工荷载大（大部分斜梁施工集中线荷载大于15KN/m）。2.2 施工高度高。矩形斜柱柱顶标高为20.73m27.24m，菱形斜柱柱顶标高29.29m，梁柱模板支撑系统高度达30m。施工时，受斜向装饰刚架结构状态、气候条件、施工设备影响大，对施工工艺、安全防护、施工质量要求高。2.3 施工难度大。A轴外斜向装饰刚架及菱形柱结构上除柱顶有屋面梁与主体结构相连外，整个柱高度与主体结构无任何构件相连。整个施工期间，斜柱处于超高独立悬臂柱状态，而斜向装饰刚架平面轴线与主体结构距10.6m，菱形柱根部与主体结构距约18m，斜柱支撑与已施工主体结构无法可靠连结。斜柱、斜梁结构状态要求模板系统具有相当的强度、刚度及稳定性，模板支撑系统布置有较大难度。另外，斜柱混凝土浇注时施工缝的留置；菱形斜柱属大体积混凝土，其裂缝的控制也需周密的考虑。（限于篇幅，本文不作介绍）2.4 施工变更多。施工过程中，设计单位对菱形斜柱及柱顶（7501600）mm1600mm斜梁结构变更较多，使模板、钢筋、混凝土施工变更较多。3、模板及支撑系统构造根据工程情况及工程特点，我们曾考虑斜柱施工采用滑模或移置组合钢模方案，但都因考虑到斜柱施工过程中受力状态与完工后不一致，施工中要对斜柱进行支撑加固，而上述两方案因滑模（或移置组合钢模）与支撑系统间节点构造复杂而放弃。考虑到模板支撑系统的强度、刚度和稳定性为斜向刚架施工技术中的关键，我们采用了目前较为成熟的18mm厚胶合板为模板、50mm100mm松木木方为楞、扣件式钢管脚手架为支撑的模板体系。3.1 梁模3.1.1 600mm1600mm斜梁：梁模设计时要分别验算底模、侧模50mm100mm木方强度、刚度，梁下小横杆强度及梁下钢管支架稳定性，以及小横杆与钢管立杆间扣件的抗滑承载力。在本例中，梁下小横杆强度与扣件抗滑承载力起控制作用。在验算时，应将梁施工线荷载乘以1/cos(为斜梁倾角)系数。3.1.2 （7501600）mm1600mm斜梁该梁为2轴圆柱与菱形斜柱间斜梁，截面大、跨度大（约13.5m）、斜度大（约1：2）、模板支架高。该梁底与E轴外刚架顶550mm800mm梁底在同一斜面上，故考虑该梁分两层浇筑，每层厚800mm。第一层与550mm800mm梁同时浇筑，两层间隔时间以下层混凝土强度达到能承受下层自重为原则。梁下层混凝土强度达到能承受自重时，松开钢管支架顶扣卸载，卸载后再顶紧扣好，使下层混凝土自重不再由支架承担。为确保上下层混凝土共同工作，保证抗剪能力，下层混凝土浇筑时加设500长12400插筋，并在下层混凝土初凝前进行拉毛处理，拉纹垂直于梁轴线。3.2 柱模斜柱胶合板模板纵向设50mm100mm木方200230，483.5双钢管柱箍400，12对拉螺栓370400，设双螺母。柱模除根据浇筑混凝土侧压力验算柱箍及对拉螺栓外，还要验算斜柱倾斜面模板（相当于梁底模）木方强度与刚度。3.3 支撑系统3.3.1 梁沿轴线、斜柱沿倾斜方向立杆纵向500，600mm1600mm斜梁、斜柱横向（梁、柱宽度方向）设4根立杆，菱形柱倾斜边横向设6根立杆，梁及柱下立杆均要进行稳定性验算，验算时，需考虑风载组合。为确保支撑系统整体性，在梁柱区间设立杆800800，与梁柱下钢管立杆组成满堂支架。3.3.2 立杆距底座上皮200mm处设纵横向扫地杆。步距1.5m，每步均设置纵横向水平连系杆；因斜梁下立杆高度不一，要求将低处连系杆向高处延长不少于两跨于立杆固定。3.3.3 斜柱及梁支架两侧立杆设纵向剪刀撑，由底至顶连续设置。3.3.4 纵横向均从顶层开始向下，每隔四步设一道水平剪刀撑（限于菱形斜柱区域）。3.3.5 沿柱倾斜方向，柱下设斜支撑斜向1000，矩形斜柱横向设2根，菱形柱横向4根，斜支撑要进行稳定性验算。水平支撑竖向500，横向3根，长度23m，与4根以上立杆扣紧。3.3.6 A轴外斜向装饰刚架与E轴外装饰刚架及菱形斜柱等为一个模板系统整体，其步距高度应一致，水平连系杆、水平剪刀撑等应拉通，并与已施工结构牢固拉结。3.3.7 为保证混凝土浇灌密实，避免发生离析，在斜柱模板上留设下料口。3.3.8 为减少支架系统施工荷载，确保混凝土浇筑质量，斜柱采取分段搭设模板、分段绑扎钢筋和分段浇筑混凝土；经计算确定施工缝留设位置并取得设计单位同意。3.4 支撑系统基础处理根据模板系统传下荷载及土质情况，进行计算后对基础作如下处理：原土整平、夯实或分层回填、夯实，上浇100厚C20混凝土，混凝土达到强度后，铺设50mm200mm垫木作为立杆基础。基础要做好排水处理。4、模板及支撑体系施工要点4.1 混凝土基础上放好柱、梁轴线，模板控制线及立杆定位线，垂直剪刀撑位置线。4.2 斜柱模板施工时，预先制作一块有72角，边长为1682.3mm1000mm的平行四边形样板（用于矩形斜柱，菱形斜柱与此类似），与水平尺配合控制斜柱倾角。并与预先计算的斜柱各浇筑段上下两端模板控制点与主体结构轴线水平距离校核，确保斜柱倾角符合要求。4.3 按立杆平面位置点设立立杆，根据步距要求搭设连系杆。当斜柱、斜梁下立杆搭至设计要求的高度区域时，初步校核立杆高度，对立杆调整或套可调托撑，并调整至设计标高。4.4 搭设斜柱倾斜底面斜支撑及水平支撑，要求斜支撑与倾斜底面垂直，并与所遇立杆扣牢，支撑底部牢固支于基础或已施工结构上。有个别斜支撑无法支于基础或已施工结构上时，斜支撑所扣立杆加设一道垂直剪刀撑。4.5 安装木方、铺设模板，注意控制梁斜度和斜柱倾角。按设计要求起拱，本工程设计未提及起拱要求，搭设时斜梁、斜柱均按水平跨度3/1000控制。4.6 验收与监控。每段搭设完成及浇筑混凝土前，检查各部位轴线标高尺寸是否正确，各杆件是否牢固，验收合格后才允许浇筑混凝土。浇筑过程中，由专职人员全程监控。5、几点体会本工程模板支撑系统高达30m，施工集中线荷载大于15KN/m，属高大模板工程，必须从设计计算、搭设和管理等各个环节确保质量与安全。5.1 高大模板工程方案设计计算中，要使荷载传力路线明确，偏心越小越好。本工程斜柱模板设计时，以斜支撑及垂直支撑（立杆）共同承担斜柱施工荷载。设计人员要与施工人员相互沟通，使设计便于施工，施工符合设计。5.2 对于目前常用的扣件式钢管支模架，如是大截面梁板，不但要校核立杆承载力，还要校核模板刚度，更要校核梁模下小横杆强度、扣件抗滑承载力等。在相当多的情况下，可能后者起控制作用。5.3 支模架应在两个方向设水平连系杆，步距不能大于1.8m；高大工程支模架，步距宜为1.5m或更小。高大工程支模架中，足够数量的水平、垂直剪刀撑是保证支撑系统整体稳定的重要条件，也是杆件计算长度取值符合力学模型的前提。5.4 模板支架立杆根部须平整、坚固、结实，要有符合设计要求的垫板和支座；如在混凝土结构层（楼面）上设置，一定要在混凝土强度能承载时进行，方案应对结构承载力进行验算。立杆根部纵横向扫地杆对立杆承载能力影响极大，在方案设计、施工中不能忽视。南京地区风载较大，高度大于15m的室外支模架，设计时一定要考虑风载组合。5.5 要从钢管与扣件质量、方案设计与报批、搭设过程、检查验收和使用过程监督与控制五个环节来抓好高大模板工程的质量与安全管