转换层施工计算

位于温州市广场路与信和街交叉口的6#地块Ⅰ标段,包括1-1#、1-2#、2#、3#和4#五栋高层，总建筑面积97602m2。

地下一层，地上1-1#、2#、3#和4#楼均为31层，1-2#楼为29层，地上1～2层带有裙房，框架剪力墙结构，四层以上为剪力墙结构。

每栋楼的三层(标高9.25～13.8m)即为梁式结构转换层，层高，楼板厚度为180mm。

转换层有（以1-2#楼为例）不同截面形式的框支梁：（700、800、900、1000、1100、1400）×2000、(700、800)×1400、600×(1600、1700、1800)和900×1800共十二种，这些梁体积大，重量大，其模板及支撑的设计是施工的关键。

本工程施工前经过周密的模板及支撑体系设计，采用现有的普通钢管（φ48×3.5）、九层胶合板和松木方料（50×100），解决了施工中的难题。

以下将重点讲述现场施工中使用的模板及支撑体系的设计方案及其验算。

一、模板及支撑体系的设计方案
以最大截面1400×2000的转换层框支梁及周边楼板为例进行模板及其支撑体系的方案设计（详见图1）
图2 转换层框支梁(×)及楼板的模板及支撑体系图
1、框支梁底模
框支梁（高）模板支架搭设高度为，框支梁底横向(垂直于梁方向)采用50×100木方，间距中对中为200mm，上铺梁底模。

梁底木方采用普通钢管支撑，横向(平行于梁方向)间距为400mm。

梁宽梁底中间增加1道承重立杆, 梁宽和梁底增加2道承重立杆, 梁宽、和梁底增加3道承重立杆, 梁宽梁底增加4道承重立杆,以上增加的承重立杆不包括梁两侧的立杆。

所有梁底承重立杆不允许出现接头且底部垫槽钢。

梁底钢管排架在梁底处的每个节点增加保险扣件2个。

纵横扫地杆距楼面200mm,第二道纵横水平杆距扫地杆，第三道纵横水平杆在梁底。

每步纵横水平杆必须拉通，水平杆接长采用搭接，严禁采用对接方式。

在框支梁底设置剪刀撑,以增强梁底钢管排架的整体稳定。

2、框支梁侧模
框支梁侧模均采用九层胶合板，竖向模挡采用50×100的松木方料，间距中对中为200mm，水平模挡采用普通钢管，间距为400mm。

整个梁侧采用φ12螺杆对拉，每排两根钢管，钢管外侧用两个伞形扣和双螺帽加固，第一排水平螺杆从梁底200mm开始设置，对拉螺杆的水平和竖向间距均为400mm。

3、楼板模板
楼板模板支架搭设高度为，楼板模板方木间距中对中为300mm，上铺九层胶合板，水平钢管支撑纵横间距为1000mm, 承重立杆纵横间距为1000mm。

纵横扫地杆距楼面200mm,第二道纵横水平杆距扫地杆，第三道纵横水平杆在梁底。

在内部每4m×4m范围内设置剪刀撑,以增强满堂红脚手架的整体稳定。

4、其他保证措施
模板支撑撑于三层楼板上，其厚度为150mm，混凝土为C40，为保证楼板的承载力，在四层转换层施工时，一层、二层主楼处的满堂红脚手架支撑不拆除，使转换层的施工荷载由一、二、三层承担。

二、转换层模板支撑体系验算
(一)、框支梁底模验算
作用于框支梁底方木的荷载包括梁与模板的自重荷载、施工活荷载等。

1、荷载计算
(1)钢筋混凝土自重：q1＝25.500×2.00×0.20＝10.20KN/m
(2)模板的自重线荷载:q2＝0.35×0.20＝0.07KN/m
(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载:
q3＝(2.50+2.00)×0.20＝0.90KN/m
2、方木的支撑力计算
方木的均布荷载q＝1.2×(10.20＋0.07)+1.4×0.90＝13.584KN/m
经过计算得到从左到右各方木传递集中力(即支座反力)分别为：N1=0.170KN, N2=3.905KN N3=5.434KN, N4=5.434KN, N5=3.905KN, N6=0.170KN
3、方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W＝5.00×10.00×10.00/6＝3
I＝5.00×10.00×10.00×10.00/12＝/mm2
方木的抗剪强度计算小于[T]＝1.30N/m,满足要求。

6、方木挠度验算
最大变形V＝Kwql4/100EI
＝0.967×13.584×4004/(100×9500×4166666.8)＝
方木的最大挠度小于400/250,满足要求。

(二)、框支梁底支撑纵向钢管的验算
作用于框支梁底支撑纵向钢管的荷载包括梁与模板的自重荷载、施工活荷载等,通过方木的集中荷载传递。

按照集中荷载作用下的简支梁计算考虑最不利荷载，取方木最大的支座反力的钢管为分析对象。

集中荷载P＝N3=N4=5.434KN
支承钢管按照简支梁的计算公式：
其中N＝L/C＝500/200＝2.5≈3
将N和P分别代入公式(1)、(2)计算得到:
钢管的支座反力RA＝RB＝2×5.434=10.868KN
钢管的最大弯矩Mmax＝(32-1)×5.434×0.5/(8×3)=0.906KN.m
截面应力σ＝0.906×106/5080=178.35N/mm2<[f]＝205.0N/mm2
支撑纵向钢管的计算强度小于[f],满足要求。

(三)、框支梁底支撑横向钢管的验算
横向钢管只起构造作用，通过扣件连接到立杆。

（四）、扣件抗滑移的验算
纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算：R≤RC
其中RC---扣件的抗滑承载力设计值，取8.0KN
R---纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值,计算中R取钢管最大支座反力,R=10.868KN。

当单扣件抗滑承载力的设计计算值不满足要求时，可以考虑采用双扣件。

当直角扣件的拧紧力矩达到40～60N.m时,试验表明:单扣件在12KN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0KN;双扣件在20KN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0KN。

故采用双扣件时满足要求。

（五）、承重立件的稳定性验算
承重立件的稳定性计算公式为：σ＝N/ΦA≤[f]
其中N---立杆的轴心压力设计值，它包括：横杆的最大支座反力N1= RA=10.868KN
钢管排架的自重N2＝1.2×0.149×2.55＝0.456KN；模板的自重N3＝0.50×0.4×0.5＝0.10KN。

N＝N1+N2+N3＝10.868+0.456+0.10=11.424KN
Φ——轴心受压立杆的稳定系数，由长细比l0/i查表得到
i——计算立杆的截面回转半径（cm）；i=1.58
A2
l0——钢管立杆的计算长度（m）,钢管使用长度L=2500mm,在中间设水平横杆，取l0＝L/2＝1250mm2
F＝γcH=24.0×2.00=48.00KN/m2
两者取小值，故F＝48.00KN/m2
则F＝1.2×48.00＋1.4×4＝63.20KN/m2
其中γc——混凝土的重力密度，取24.00KN/m3
t-----新浇混凝土的初凝时间，为0时（表示无资料）取200/(T+15)
T-----混凝土的入模温度，取
V-----混凝土的浇筑，取/h
H-----混凝土侧压力计算处至新浇混凝土顶面的高度，取
β1----外加剂影响修正系数，取1.000
β2----混凝土坍落度影响修正系数，取1.15
2、方木抗弯强度验算
方木按三跨连续梁计算,取最不利荷载组,查表得出弯矩系数Km＝-0.177,剪力系数Kv＝-0.617,挠度系数Kw＝0.990[1]。

作用在梁侧模板的均布荷载为：
q＝(1.2×48.00＋1.4×4)×0.20＝12.64KN/m
最大弯矩M＝Kmql2＝-0.177×12.64×0.40×0.40＝-0.358KN.m
截面应力σ＝0.358×106/83333.3＝4.296N/m
方木的计算强度小于13.0N/m,满足要求。

5、方木抗剪验算
最大剪力Q＝Kvql＝-0.617×12.64×0.40＝-3.120KN.m
截面抗剪强度T＝3Q/2bh＝3×3120/(2×50×100)＝0.936N/mm2
方木的抗剪强度计算小于[T]＝1.30N/m,满足要求。

6、方木挠度验算
最大变形V＝Kwql4/100EI
＝0.990×12.64×4004/(100×9500×4166666.8)＝
方木的最大挠度小于400/250,满足要求。

(七)、穿梁对拉螺杆验算
穿梁对拉螺杆水平和竖向拉杆间距均为400mm，按最大侧压力计算，每根螺杆承受的拉力为：P＝F×A＝63.20×0.40×0.40＝10.112KN
框支梁侧模采用φ12螺杆对拉，净截面积A＝76mm2[1],每根螺杆可承受的拉力为：
[F]＝215×76＝16340N＝16.340KN
P<[F],故穿梁对拉螺杆满足要求。

综上所述, 模板支撑体系中使用的方木、对拉螺杆和支撑钢管的强度都满足要求。

三、结束语
本工程转换层模板支撑采用普通钢管排架支撑系统。

钢筋、混凝土、模板、方木和水平拉杆等荷载最终作用到钢管排架立杆的顶部，经立杆传递至楼面，钢管排架的计算主要是立杆稳定性验算。

支撑体系方案中都用最不利荷载分别对框支梁底和梁侧方木的抗弯、抗剪和挠度及对拉螺杆和支撑钢管进行验算，都满足要求。

在每栋楼的结构转换层施工前进行了详细的技术交底，施工中严格按设计方案进行，用测力扳手检查梁底钢管排架的扣件拧紧质量，必须保证每个扣件都达到要求，整个工程的五个结构转换层的模板支撑体系都没有出现问题。