超高大跨度模板工程施工技术分析——以某大礼堂工程为例

超高大跨度模板工程施工技术分析— — 以某大礼堂工程为例
发布时间：2021-08-19T10:19:14.957Z 来源：《建筑实践》2021年40卷4月第10期作者：池颖泉
[导读] 大跨度结构施工，尤其是超高大跨度现浇模板工程，由于容易出现质量和安全事故受到高度关注。

池颖泉
北京长安建筑工程有限公司 102200
摘要
大跨度结构施工，尤其是超高大跨度现浇模板工程，由于容易出现质量和安全事故受到高度关注。

超高大跨度现浇模板，指的是有下列任一情况:模板的支撑高度超过 8m；模板的跨度大于 18m；施工时施加在模板上的均布荷载超过15kN/m2；模板上的线荷载超过
20kN/m2。

这种大跨度现浇模板结构施工的关键因素是模板安全和架体的搭设。

针对超高大跨度现浇模板安全和架体的搭设，有学者［2］通过现场实测超高大跨度模板支撑立杆的内力，分析了不同的浇筑方法和楼(屋)面形式对立杆内力变化的影响；还有学者［3］采用生死单元法，以某工程高大模板支撑架为例，分析了支撑系统构件对高大模板工程的重要性；还有研究人员［5］通过对比目前使用的模板、扣件式脚手架和混凝土施工的主要相关规范，分析了模板工程计算方式及构造措施等等
综上可见，超高大跨度梁模板工程的分析，主要是针对其支撑和计算以及施工技术分析，但是对于不同的结构形式模板工程的分析差别较大。

因此，本研究拟以某大礼堂超高大跨度现浇结构模板工程为例，对现浇结构超高跨度梁模板工程搭设和拆除的施工技术进行分析，并对模板、支撑、主次龙骨、模板梁侧对拉螺栓进计验算，验算和分析结果为类似工程提供参考。

关键词：超高大跨度结构；高大模板工程；大跨度梁；超重梁
绪论
现浇钢筋混凝土超高大跨度结构具有高度超高、跨度大以及重量大等显著特点，施工技术较为复杂。

以某学校大礼堂工程为背景，对超高大跨度梁、超重梁的模板及支撑进行施工技术分析，并给出了主要模板面板、次龙骨、主龙骨、对拉螺栓的验算过程。

结果表明:通过对模板施工技术的详细分析，严格按照国家相关规范和施工工艺施工，模板工程安装、拆除未出现安全问题，混凝土施工质量也能够得到保证。

1.工程概况
某学校大礼堂建筑共 3 层，总面积为 2752m2；大堂挑高：16.45m，1～3 层的层高分别为 5.1m、6.3m、4.2m；主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构。

工程超高大跨现浇模板主要有大堂挑高区域的超重梁和超高梁板模板，构件情况如下：二层台阶标高 4.240 处有截面为
400mm×1700mm 的超重梁；三层挑高区域有截面为 250×800 的超高环梁(次梁)；屋顶层大堂挑空有截面 500mm×1900mm、
500mm×2200mm 等超高大跨度度梁。

梁最大跨度 32.00m；大部分板厚度 120mm。

该项目超高大跨度现浇结构模板工程，虽然建筑面积较少、工程量不大，但是存在跨度较大、重量大和高度超高等显著特点，施工技术较为复杂。

因此，必须对其高大模板及其支撑体系的施工方案进行具体的安全论证。

2.超高大跨度现浇模板工程施工技术
2.1施工要求
工程中，超高大跨度梁和超重梁的模板为高大模板，属于(住房城乡建设部令第 37 号)《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》的分项工程，在施工前，根据该工程性质、工程结构特点，对超高大跨度梁和超重梁模板支撑的安全，编制专项施工方案。

组织专家对其安全性进行论证，根据专家论证意见修改施工方案，最后经过施工项目负责人和总监理工程师确认后，施工单位按相关的规定进行有关报备手续。

高大模板施工时，应确保模板支撑架稳定，施工完毕后，组织相关单位和人员按照要求进行验收，验收合格后进入下一道施工工序。

2.2施工技术
2.2.1立杆基础
模板支撑架立杆基础为钢筋混凝土楼板或厚度为100mm 的C15 地梁面素混凝土垫层，在每根立杆底部设置木垫板，其长度 2－3 跨，木垫板规格尺寸为(200mm
×50mm)。

对于立杆基础为素混凝土垫层，垫层下的回填土采用粗砂土，其密实度不小于 0.90，分层夯实，厚度为 300mm。

2.2.2立杆
为了保证立杆稳定性，支撑架采用满堂式，立杆之间间距 900mm～1100mm，梁两侧楼板采用对称设置的立杆，立杆距梁侧距离不超过 500mm，立杆间距包括板和梁底沿纵向应成倍数。

梁板支撑立杆以梁为中心对称布置同时施工。

当立杆坐落在楼层时，高大模板施工期间，其下面楼层的模板支撑保留不拆除。

2.2.3扫地杆
为了增加支撑底部的稳定性，设置扫地杆在立杆底距离地面高度 200mm 处，按照纵下横上的顺序设置，扫地杆接长方式采用对接，相邻接头水平错开且不同跨，距离宜大于 500mm，接头中心到主节点之间距离宜小于立杆间距的 1/3。

2.2.4水平拉杆
工程上部楼层的超重梁和超高梁模板高度较大，支撑容易发生整体稳定，为了保证施工时的安全，在可调支托底部立杆顶端，设置水平间距小于 1500mm 的
水平加固杆，与周围建筑顶紧顶牢。

当立杆基础高度不同时，将高低差小于1000mm 高处纵向，以扫地杆向低处延长两跨，且与立杆固定。

2.2.5剪刀撑
为了增加模板系统的稳定性，在水平和竖向设置加强型剪刀撑。

竖向剪刀撑，沿超重梁长立杆双侧布置，宽度为 4 跨，连续设置在由底至顶架体外侧周边及内部纵横向；水平剪刀撑，设置在扫地杆的设置层距架体底平面不超过 6m 处，宽度为 3m～5m。

采用搭接长度不小于 1m、多于 2 个旋转扣件固定的方式接长剪刀撑斜杆。

剪刀撑采用旋转扣件固定在与之相交的水平杆或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不大于 150mm。

2.2.6顶托
可调顶托的作用是便于安装钢管以及调整高度。

顶托与最上面一道水平拉杆之间的距离不超过 300mm，顶托的螺杆插入钢管中的深度不小于 150mm，伸出立杆顶部的长度小于 200mm。

顶托安装时，保证螺杆中心与钢管中心在同一直线上，其外径与内径的间隙不大于3mm。

2.3支撑架搭设
根据立杆平面布置图进行支撑架定位，采用逐排和通层搭设的方法。

为保证搭设顺利进行，搭设前对工作面进行清理，并随搭随设扫地杆水平纵、横向加固杆。

立杆的稳定性靠立杆垂直度、扫地杆与顶部水平拉杆之间的间距来保证，现场支模时立杆的垂直度偏差不大于架体总高度的 1/500，且不大于±50mm，在满足水平拉杆步距(1.5m)条件下平均分配具体步距，且每步、每跨均双向设置水平拉杆［4］。

水平杆接长采用对接扣件连接，接头不在同一跨内，交错布置。

立杆上的对接扣件接头交错布置，不在同步内，各接头中心到主节点之间的距离不大于步距1/3。

根据支撑高度来设置，模板承重架与已浇筑的混凝土柱作为拉结节点，增强模板整体稳定性。

模板支架完成搭设后，项目部首先对其进行自检，然后通知公司的相关主管部门组织技术人员再次检查。

检查合格后，再交由总监理工程师确认后，投入到工程中使用。

2.4梁模板安装
安装时，首先弹出柱子的轴线、梁位置分布线以及水平标高控制线，根据设计标高将顶托的标高调至预定高度，然后在托板上安放龙骨。

现浇钢筋混凝土梁、板的模板，根据设计和施工规范要求起拱，主、次梁交接时，先起拱主梁，然后起拱次梁。

该工程梁和楼面模板均采用 18mm 厚胶合板。

现场支模时，为了防止梁身模板不平直、梁底不平及下挠以及出现梁梁侧模炸模等现象，在支模时遵从侧模包底模的原则，在梁与柱交接处的模板支模时，一般缩短梁底模尺寸。

在混凝土浇筑前用水将模板完全湿润，浇筑时按照混凝土浇筑顺序施工且随浇随捣［1］。

2.5楼面模板安装
安装时，先通线，然后调整可调顶托标高至预定的高度，在托板上安放主龙骨，固定好后安放横楞，然后在横楞上从四周铺起、在中间收口安装胶合板模板。

2.6混凝土浇筑
该工程的混凝土采用商品混凝土，为了防止架体失稳以及支撑架与柱可靠固结，浇筑时用汽车泵泵送，浇筑时先浇筑框架柱的混凝土，待混凝土凝结硬化达到一定的强度之后，再浇筑梁板的混凝土。

浇筑作业安排在晴朗的白天进行，保证浇筑混凝土的质量，各负责人员以及施工员相互监督，协调工作，而且专门派安全员加强对支撑变形的检测。

2.7模板拆除
拆模条件是混凝土强度达到设计强度的 100%后，并确定不再需要模板，方可拆除。

模板拆除时，工人站在临时搭设的脚手板上，按照后装先拆、先装后拆的顺序整体拆除；对于同一楼层从梁中开始对称拆除，不同楼层自上而下逐层进行。

2.8施工安全措施
为保证工程安全，现场成立安全救援小组，由工程项目负责人担任组长，项目技术负责人担任副组长，安全组织和人员负责安全工作，脚手架支撑的搭设与拆除由有专业资格证书的人员担任，工人现场拆模时需要戴安全帽，对于容易滑倒地段检查作业人员是否穿防滑鞋及高度较高时是否系安全绳，全方位保证超高大跨模板搭设、混凝土浇筑、模板拆除的顺利进行。

3.超高大跨度梁模板和支撑验算
为保证模板、支撑安全，验算其强度，刚度，稳定性和变形。

以高度为 2200mm 的梁验算例，截面宽度 500mm，高度 2200mm，两侧楼板厚度为 120mm，对拉螺栓竖向最大间距按 300mm 考虑，共布置 6 道，直径为 12mm，内龙骨间距 250mm。

3.1梁底面板验算
梁底面板按受力分析简化为受弯构件，为保证安全性，需验算抗弯强度和挠度。

模板面板在荷载作用下按多跨连续梁计算内力，其上作用有梁、模板的自重、振捣混凝土产生的荷载等。

3.2立杆稳定性验算
当不考虑风荷载时，稳定计算公式为:
经计算，得到σ=84.07N/mm2，立杆抗压强度设计值［f］=184.50N/mm2，σ
＜［f］，满足要求。

当考虑风荷载时，稳定计算公式为:
经计算，得到σ=89.739N/mm2，立杆抗压强度设计值［f］=184.50N/mm2，σ
＜［f］，满足要求。

3.3梁侧模板面板验算
梁侧面板按受力分析同梁底面板为受弯构件，为保证侧模安全，需要验算抗弯强度、挠度等。

模板面板按照连续梁进行简化计算，面板计算宽度取 2.08m。

3.4梁侧模板龙骨的验算
梁侧模板内龙骨的荷载由模板传递而来，经受力分析通常可按均布荷载作用下的连续梁计算内力。

梁侧外龙骨计算方式同内龙骨，不同之处在于外龙骨承受内龙骨传递的集中荷载，按集中荷载作用下的连续梁计算内力。

经验证，抗弯强度小于设计强度，支撑钢管最大挠度为 0.14mm，小于 500/150=3.3mm 与 10mm。

3.5对拉螺栓验算
对拉螺栓强度计算公式 N=abFS，公式中 N 为对拉螺栓强度，a 为横向间距， b 为竖向间距，FS 模板侧压力设计值。

根据施工工艺，初步选用直径为 12mm 对拉螺栓，有效直径为 10mm，有效截面面积 76mm2，对拉螺栓横向间距为 500mm，竖向间距为 300mm，共设置6 道。

结果表明：对拉螺栓所受最大拉力为 11.59kN，小于对拉螺栓最大容许拉力值 12.90kN，说明对拉螺栓安全性能够得到保证。

结论
(1)超高大跨度模板是一个系统的施工工程，施工前编制专项施工方案，并组织专家进行论证审查。

由于该工程超高大跨度模板支撑高度和荷载均较大，施工时容易发生支撑架的失稳，模板支撑架的稳定是施工时考虑的主要关键因素之一。

(2)超高大跨度梁、超重梁的现浇结构，该工程通过对其模板施工技术的详细分析，说明按照该工程施工工艺方法，现浇结构高大模板的安装、拆除未出现安全问题，混凝土施工质量也能够得到保证。

(3)按照该工程的施工工艺，并通过对高大模板的面板、龙骨、对拉螺栓的验算，验算结果满足要求，高大模板在施工时未参考文献
［1］JGJ162－2008 建筑施工模板安全技术规范［S］．北京:中国建筑工业出版社，2008．［2］庄金平，蔡雪峰，林曾忠，等．超高大跨度模板支撑体系现场实测及承载力公式修正方法探讨［J］．工业建筑，2017，41(09):94－99．
［3］杨娜，蔡蔚典，师宝禄，等．高大模板支撑系统构件重要性分析［J］．北京交通大学学报，2016，40(06):25－31．［4］李明伟，王泽云，杨光华．混凝土墙模板工程中对拉螺栓间距的研究［J］．建筑技术，2018，45(03):227－230．［5］石伟国．钢管扣件式高大模板支撑系统设计探讨［J］．建筑技术，2014， 45(05):452－456．
附录。