艾重其　（安徽省第一建筑工程有限公司，安徽　合肥　230031）

某汽车研发中心工程高支模施工技术

艾重其（安徽省第一建筑工程有限公司，安徽合肥230031）

文章针对框架结构工程施工中，经常遇到梁截面大、跨度大、层高高等形式的高支模施工，结合工程案例，就高支模施工中梁侧模、梁板钢管支撑系统参数设计、验算、构造要求、安全要求等作了详细介绍，对类似工程施工具有一定的参考价值。

高支模；模板设计；验算；安全

1　工程概况

安凯新能源汽车研发中心工程，位于合肥市包河区花园大道与天津路交口，钢筋砼框架结构，主楼地上9层，辅楼地上4层，建筑高度43.20m，包括办公区和实验区，总建筑面积28360m2，实验区为柱下独立基础，梁板柱混凝土强度等级均为C35。由于使用功能的要求，实验区一层①～⑤轴NVH（噪声、振动、声振粗糙度）实验室层高达12.3m（实际模板施工层高12.9m），跨度17m，框架主梁截面400mm× 1800mm，该部分模板工程属于高大模板支撑系统，本文仅对框架主梁模板系统进行设计及验算。

2　梁模板设计

2.1梁侧模

面板为15厚胶合板，内龙骨为间距250mm的50×80mm木方，外龙骨则采用双钢管Φ48mm× 3.0mm，并在断面内设置3道Φ12mm的对拉螺栓，跨度方向间距500mm。

2.2钢管支撑系统

模板支架采用Φ48mm×3.0mm钢管支撑系统，内龙骨采用50×80mm木方，间距250mm，梁底支撑龙骨长度0.90m。顶托采用Φ48×3.0双钢管，立杆的纵距（跨度方向）不大于800，步距h=1.50m。

3　模梁板设计参数验算

3.1梁侧模板设计验算

3.1.1梁侧模组装设计图（见图1）

图1　梁侧模组装设计图

3.1.2梁侧模板荷载标准值计算

①新浇混凝土侧压力F

其中：γc=24.000kN/m3；t为新浇混凝土的初凝时间，当为0时（表示无资料）取200/（T+15），取4h；T为取35.0℃；V取0.500m/h；H取1.500m；β1取1.200；β2取1.150。

计算采用两者较小值，得新浇混凝土侧压力标准值F1=20.61kN/m2。

②强度验算按相关规范要求取新浇混凝土侧压力、倾倒混凝土时的荷载设计值，挠度验算则取新浇混凝土侧压力荷载标准值。考虑结构的重要性系数0.9，因此新浇混凝土侧压力标准值 F1=0.9× 20.61=18.549kN/m2；倒混凝土时产生的荷载标准值F2=0.9×4.000=3.600kN/m2。

3.1.3梁侧模面板计算

面板计算宽度取1.68m，按照连续梁计算，为受弯结构，验算其抗弯强度和刚度。

荷载计算值 q=1.2×18.549×1.680+1.40× 3.600×1.680=45.862kN/m

面板的截面惯性矩I=47.25cm4，截面抵抗矩W=63.00cm3，计算简图如下。

变形计算采用静荷载标准值，受力图如下。

经计算，从左到右各支座力分别为N1=4.586kN、N2=12.612kN、N3=12.612kN、N4=4.586kN，最大弯矩M=0.286kN·m，最大变形V=0.291mm。

①抗弯强度计算：f=M/W=0.286×1000×1000/63000 =4.540N/mm2＜［f］=15.00N/mm2，满足要求。

②抗剪计算：T=3Q/2bh=3×6879/（2×1680×15）=0.409N/mm2＜［T］=1.40N/mm2，满足要求。

③挠度计算：面板最大挠度计算值v=0.291mm＜250.0/250，满足要求！

3.1.4梁侧模内龙骨计算

内龙骨按照均布荷载多跨连续梁计算。

挠度计算荷载标准值q=0.25×18.55=4.637kN/m，内龙骨计算简图如下。

经计算：最大弯矩M=0.371kN·m，最大支座F=4.601kN，最大变形V=0.334mm

内龙骨W=53.33cm3，I=213.33cm4

①内龙骨抗弯强度计算

抗弯计算强度f=0.371×106/53333.3=6.96N/mm2＜15.0N/mm2，满足要求！

②内龙骨抗剪计算

T=3Q/2bh=3×2349/（2×50×80）=0.881N/mm2＜［T］=1.30N/mm2，满足要求！

③内龙骨挠度计算：最大变形v=0.334mm＜450.0/250，满足要求！

3.1.5梁侧模外龙骨计算

外龙骨承受内龙骨传递的荷载，按照集中荷载下连续梁计算，集中荷载P取横向支撑钢管传递力计算简图如下。

经计算得最大弯矩Mmax=0.402kN·m，最大变形vmax=0.102mm，最大支座力Qmax=9.893kN。

抗弯计算强度f=0.402×106/8982.0=44.76N/mm2，小于设计强度，最大挠度小于500.0/150与10mm，满足要求！

3.1.6对拉螺栓的计算

N=9.893kN＜［N］=fA=12.920kN，满足要求！

3.2梁模板扣件钢管支撑架设计验算

3.2.1梁钢管支撑架组装设计图（见图2）

图2　梁钢管支撑架组装设计图

3.2.2模板面板计算

面板为受弯结构，按照多跨连续梁受力验算其抗弯强度和刚度。

作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等，荷载计算如下。

钢筋混凝土梁自重：

q1=0.9×（25.500×1.800×0.400+0.500×0.400）=16.704kN/m

模板的自重线荷载：

q2=0.9×（2.000+0.000）×0.400=0.720kN/m

面板的截面惯性矩I=11.25cm4，截面抵抗矩W=15.00cm3。

①抗弯强度计算

M=0.100ql2=0.100×（1.35×16.704+0.98×0.720）×0.250×0.250=0.145kN·m

则：面板抗弯强度f=M/W=0.145×1000×1000/ 15000=9.690N/mm2＜［f］=15.00N/mm2，满足要求！

②抗剪计算

最大剪力Q=0.600×（1.35×16.704+0.98×0.720）×0.250=3.488kN

则：截面抗剪强度T=3Q/2bh=3×3488.0/（2× 400.000×15.000）=0.872N/mm2＜［T］=1.40N/mm2，满足要求！

③挠度计算

面板最大挠度计算值v=0.677ql4/100EI=0.677×16.704× 2504/（100×6000×112500）=0.654mm＜［v］=l/250，满足要求！

3.2.3梁底支撑木方的计算

①荷载计算

钢筋混凝土梁自重：q1=25.500×1.800×0.250=11.475kN/m

模板自重线荷载：q2=0.500×0.250×（2×1.800+0.400）/0.400=1.250kN/m

活荷载为倾倒混凝土时产生的荷载：P1=2.000× 0.400×0.250=0.200kN

考虑0.9的结构重要系数，则：均布荷载q=0.9×（1.35×11.475+1.35×1.250）=15.461kN/m；集中荷载P=0.9×0.98×0.200=0.176kN。

龙骨计算简图如下。

龙骨计算简图

经计算，从左到右各支座力分别为N1=-0.202kN、N2=3.383kN、N3=3.383kN、N4=-0.202kN，最大弯矩M= 0.107kN·m，最大支座F=3.383kN，最大变形V=0.032mm。

木方的截面力学参数为W=53.33cm3，I=213.33cm4。

②龙骨抗弯强度计算

f=M/W=0.107×106/53333.3=2.01N/mm2＜15.0N/mm2，满足要求！

③龙骨抗剪计算

T=3Q/2bh=3×2.407/（2×50×80）=0.903N/mm2＜［T］=1.30N/mm2，满足要求！

④龙骨挠度计算

最大变形V=0.032mm＜300.0/250，满足要求！

3.2.4梁底顶托梁计算

托梁按集中与均布荷载下多跨连续梁计算，其中均布荷载取托梁自重q=0.090kN/m。托梁计算简图如下。

经计算得：最大弯矩M=0.837kN·m，最大支座F=11.935kN，最大变形V=0.697mm。

顶托梁的截面力学参数：W=8.98cm3，I=21.56cm4。

①顶托梁抗弯强度计算

f=M/W=0.837×106/1.05/8982.0=88.75N/mm2＜［f］=205.0N/mm2，满足要求！

②顶托梁挠度计算

最大变形V=0.697mm＜800.0/400，满足要求！

3.2.5立杆的稳定性计算（考虑风荷载）

考虑风荷载时立杆的稳定性计算公式为：

风荷载设计值产生的立杆段弯矩按下列公式计算：

MW=0.9×0.9×1.4Wklah2/10

其中：Wk为风荷载标准值 （kN/m2），Wk=uz×us× w0=0.250×1.000×0.126=0.032kN/m2；h为立杆的步距，取1.50m；la为立杆迎风面的间距，取0.90m；lb为与迎风面垂直方向的立杆间距，取0.80m。

风荷载产生的弯矩Mw=0.9×0.9×1.4×0.032× 0.900×1.500×1.500/10=0.007kN·m。

Nw为考虑风荷载时立杆的轴心压力最大值，参照模板规范公式得Nw=11.935+0.9×1.2×1.344+0.9× 0.9×1.4×0.007/0.800=13.578kN。

经计算：σ=13578/（0.458×424）+7000/4491= 71.548N/mm2＜［f］，满足要求！

4　支撑系统搭设要求

①所用钢管和扣件必须为合格产品，木方及胶板符合方案设计要求。

②立杆搭设：一层高支模区域回填土严格按回填土施工方案，分层夯实，120厚碎石垫层，浇筑100 mm厚C15混凝土，施工前应先将立杆位置现场弹线控制，严格按照设计尺寸搭设，确保位置准确、齐整；立杆连接采用对接，严禁搭接，相邻接头不得在同步内，且对接接头沿竖向错开的距离不宜小于500mm，各接头中心距主节点不宜大于步距的1/3，立杆下垫通长14#槽钢。

③立杆底距地面200mm处，沿纵横水平方向应按纵下横上设扫地杆，每一步距处纵横向应各设一道水平拉杆，并应在最顶步距两水平拉杆中间加设一道水平拉杆，所有水平拉杆的端部均与四周建筑物顶紧顶牢，扫地杆与水平拉杆应采用对接。

④剪刀撑设置：满堂模板支架立柱，在外侧周圈应设由下至上的竖向连续式剪刀撑，在中间纵横向每隔10m左右设由下至上的竖向连续式剪刀撑，其宽度为4.8m，并在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑。剪刀撑的底端应与地面顶紧，与水平夹角为45～60度。同时还应在纵横向相邻的两竖向连续式剪刀撑之间增加“之”字斜撑，在有水平剪刀撑的部位，应在每个剪刀撑中间处增加一道水平剪刀撑。

⑤施工中，应在柱周圈外侧和中间有结构柱的部位，沿柱竖向间距3m与结构柱设置一个固结点。

⑥扣件的拧紧力矩确保达到40N·m～65N·m。

5　安全与环保措施

①施工中认真执行安全操作规程，严禁违章。

②作业前必须进行安全技术交底。

③模板支架在第三步架处设水平防护层，做法：加设水平横杆，满铺竹笆。

④拆摸应执行拆摸令制度，拆摸时，应按顺序分段进行。

⑤模板加工垃圾及时清理，做到工完场清，现场整齐有序、低噪声、低扬尘、低能耗的整体效果。

⑥模板支撑系统应在搭设完成后，应组织验收合格后，方可进入后续工序的施工。

⑦混凝土浇筑要求：

a.混凝土应先浇柱，待混凝土强度达到70%后，方可浇筑梁板混凝土；

b.混凝土浇筑时，施工人员不得过多，也不得将施工机械、材料等堆放在支架处，必须将活荷载控制在2.5kN/㎡以内，同时不得将混凝土集中堆放在模板支架处，也不得直接冲击到框架梁模板上；

c.混凝土采用汽车泵从两边向中间对称浇筑，严格控制混凝土的浇筑速度，对大梁等竖向结构不应超过0.5m/h。

⑧模板安装和浇筑混凝土时，应对模板及其支架进行监测，发生异常情况时，应按施工应急方案及时进行处理。

6　结语

框架结构高支模支撑系统，应结合实际认真编制施工方案，对关键参数进行多方面验算，并按要求进行专家论证，施工时严格按照方案搭设、验收。该工程高支模支撑系统施工十分顺利，模板拆除后未发现梁胀模、下挠现象，结构混凝土成型、观感好，高支模设计及施工非常成功，主体结构工程获得了2013年度合肥市结构优质工程，取得了很好的经济和社会效益，对类似工程施工具有一定的参考价值。

［1］GB50204-2002，混凝土结构工程质量验收规范［S］.

［2］GB50010-2010，混凝土结构设计规范［S］.

［3］JGJ162-2008，建筑施工模板安全技术规范［S］.

［4］JGJ130-2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范［S］.

TU755.2+2

B

1007-7359（2016）04-0063-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.023

艾重其（1967-），男，江苏武进人，毕业于安徽建筑大学，工程师，国家注册二级建造师。