920-85米高大模板支撑体系中转换层的设

85米高大模板支撑体系中转换层的设计

李伟华

（佛山市房建集团有限公司）

摘要：对于在圆形塔85.45米悬空处安装梁板模板，以便浇筑该标高位置的钢筋混凝土梁板结构，而采用传统的扣件式脚手架作为模板支撑则难于保证安全和质量。本文通过如何设置钢平台的施工方法将其转换成一般模板支撑体系。本施工方案的主要特点是在71.45米结构梁上铺设32a工字钢，再搭φ48×3.5 mm脚手架支模施工。考虑到工字钢梁刚度和工字钢梁支承端结构梁承载力，在跨度10米以的工字钢上增设6×19Φ20钢丝绳两边对称吊拉作为工字钢梁的中间支座。该基于转换层上高大模板工程经过实践考验，证明其性能可靠稳定，为类似高空大跨度支撑结构设计和施工提供了可参考的系统方法。

关键词：高大模板；支撑体系；钢平台

造粒塔工程项目位于佛山市三水区内，该造粒塔工程为三水区青上化工20万吨复合肥生产线工程项目之一，是一个圆形的高大塔式结构（结构平面见下图1），其高大模板施工部为造粒塔标高85.45m高处，楼板厚120mm，梁截面有200×800、300×800两类，最大跨度为16m。作为施工单位要实现对85.45m处钢筋混凝土浇筑工作之前，必须进行高大模板支撑方案的设计并依设计的方案付诸实施，才能保证施工质量和施工安全。下面将介绍该高大模板工程实施方案的设计。

图-1 造粒塔85.45m高空结构平面图

1、方案设计思路

在85.45米高空处进行如此大型的现浇钢筋混凝土施工，需要解决的难点是：一方面必须解决高空支模的支撑体系；另一方面如何保证混凝土高空施工的质量和安全，同时必须考虑工程施工成本和经济效益。因此，必须综合考虑各方面的因素，进行高空模板支撑方案比较选择。

1.1、高空模板支撑方案选择

该工程高空模板支模的特点是：一“高”、二“重量不大”、三“跨度大”。选择好高空支模设计方案具有重要的技术经济意义。结合施工现场环境和自身施工技术力量，进行了调研和论证，曾考虑以下3种方案。

1.1.1、采用满堂脚手架方案

根据以往经验采用传统的施工方法：利用满堂φ48×3.5 mm钢管脚手架搭设到85.45m高空，相互通过扣件拉结形成钢管群柱。然后在其上面架设操作平台进行模板安装工作。该设计方案为传统的施工方法，施工简便，容易操作，也不需要其他器材和特殊工具。但搭设所需用钢管和人工投入大，而且钢管架自重过大，受力不够明确，稳定性较难控制，支撑基础处理成本高。因此该方案无论在技术上还是经济上都不尽合理。

1.1.2、采用高空平台加钢组合桁架支模方案

该方案采用钢平台及其上的满堂架施工次梁和安装钢桁架，然后利用钢桁架支撑大梁模板。但此方案安装拆除费时费工，高空安装作业难度大。另外该支模楼板钢筋混凝土梁自重不大。从施工方技术和经济角度来看该方案还是难以实施。

1.1.3、采用工字钢加钢丝绳吊拉的钢平台方案

访方案需要在71.45m的高空上搭设钢平台作为支模转换层，转换层平台由工字钢和钢丝绳吊索组成，钢丝绳斜拉在建筑结构梁上，把浇筑钢筋混凝土施工的全部荷载通过工字钢和钢丝绳传至建筑结构上。工字钢平台搭设在71.45m，主要考虑因素是有利于吊拉钢丝绳受力，使钢丝绳的吊拉角度控制在30度左右。从理论上计算访方案较为合理。相对前述满堂架和钢组合桁架支模方案成本较低，施工安装方便简单，可节省工期。

经上述三种方案的比较，选择工字钢加钢丝绳吊拉的钢平台方案最理想。

1.2、支模搭设方案

支模搭设方案设计思路是：先按施工常规或经验确初步定搭设尺寸，然后进行相关的验算和调整并最终确定满足设计规范要求的搭设尺寸。整个支模搭设安装由三方面组成：（1）梁、板模板安装；（2）支撑架体搭设；（3）支撑基础安装。支模搭设方案如下表1所示：

表1 支模搭设方案

2、高空支模体系设计重点

2.1、传力路线

造粒塔85.45m高处的梁板自重＋施工活荷载模板木枋水平钢管横楞支架立杆 32a工字钢＋拉索（6×19Φ20钢丝绳）已浇筑结构

2.2 、钢平台转换层

在造粒塔71.4m高处设置工字钢平台转换层作为模板支撑体系的基础，钢平台支座为已浇筑结构梁和钢丝绳，因此工字钢平台是整个高空支模体系的设计重点和关键部位。下面重点介绍钢平台设计和计算。

3、钢平台转换层设计

85.45m处梁、板的模板支撑从71.4m标高开始搭设满堂架施工。71.4m结构标高处钢平台：横向16根32a工字钢，纵向设7根L100X100X7角钢，中部用20号钢丝绳斜拉在81.45m标高的结构梁上。满堂架立管搭设在工字钢上焊接的100mm长18号钢筋处。钢平台平面如下图-3所示。

图-3 钢平台平面布置图

3.1、荷载计算

施工荷载的计算、统计和组合，是模板支撑系统设计的基础工作，是验算模板支撑系统强度和稳定性的计算参数，是保证安全可靠的关键数据之一。根据相关规定，本方案对楼板底模板、板底木枋、梁底模板、梁底木枋、梁侧模板、梁托、对拉螺栓、支撑基础以及支顶等构件进行安全验算。荷载取值于《建筑施工模板安全技术规（JGJ162-2008），根据该规范要求，单位长度内计算梁模板支架荷载计算项目以及取值如下：

（1）模板及其支架自重：取值根据实际计算，分项系数为1.2。

（2）新浇筑混凝土自重：取值24kN/m3，分项系数为1.2。

（3）钢筋自重：取值楼板1.1kN/m3而，梁1.5kN/m3，分项系数为1.2。

（4）施工人员及施工设备活荷载：底板和底枋取均布荷载2.5kN/m2，主托梁取均布荷载1.5kN/m2，支撑取均布荷载1.0kN/m2，分项系数为1.4。

（5）振捣混凝土时产生的荷载：水平面取值2kN/m2，垂直面取值4kN/m2，分项系数为1.4。

（6）新浇筑混凝土对模板侧面的压力：取F=0.22×γ×t0×β1×β2×SQR（V）与 F=γ×H 之间的较小值，分项系数为1.4。

（7）倾倒混凝土时产生的荷载：溜槽、串筒或导管时取2 kN/m2，容量小于0.2m3的运输器具时取2kN/m2，容量为0.2m3～0.8m3的运输器具时取4kN/m2，容量大于0.8m3的运输器具时取6kN/m2，分项系数为1.4。

经计算，300X800梁下的钢管支架经立杆传至钢梁的集中荷载为P=12.1kN。

3.2 钢梁验算

钢梁验算以跨度最大L5梁来进行说明，L5梁安装如下图-4所示：

图-4 钢梁安装简图

由于各钢梁跨度和受力情况不同，必须分别对各梁进行验算，计算工作量较大，因此，我们借助常用计算机软件Execl数据表格计算功能编制了一个内力、支座反力数据自动计算表格。计算表格见下表2所示：（以L5梁为例）

表-2 钢梁验算表