某商业大厦高支模的设计与施工探讨
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摘要：本文结合工程实例，介绍了某商业大厦高支模的设计及相应的施工技术措施，并对结果进行了验证，对解决处理同类型的高支模顶架的施工难点起到定的借鉴作用。
关键词：高支模；设计；施工方案
中图分类号：TU94+2
文献标识码：B
文章编号：1008-0422(2011)08-0135-02
1 前言
在建筑工程中采用超常规高支模现浇混凝土施工的情况越来越多。在高支模现浇混凝土施工中，由于设计计算和施工技术措施不当以及地基基础下沉，导致支承系统失稳引起系统倒塌而发生重大伤亡事故的案例近年并不少见。各地建设主管部门都对高支模施工管理非常重视，制定有相关的管理措施。本文通过一个成功实例，介绍如何根据施工规范和现场实现情况，采取合适的方案和有效措施，以保证工程高支模施工得到安全、可靠的实施。
2 工程概况
某商业大厦最高楼层7.9m，位于首层大堂，跨度较大，梁截面从200×500～400×800不等，板厚为120mm、130mm，梁截面尺寸：400×800，板厚度是130mm；在此区域内施工极可能发生高空坠落、模板坍塌、物体打击等重大事故。本预案针对上述可能发生的高空坠落、模板坍塌及物体打击紧急情况采取了应急准备和响应。
3 大堂板、模板
3.1楼板底模采用18mm厚夹板，支撑系统采用80×80mm的木枋、门式脚手架。
3.2所有楼板支撑体系均采用两个MFl219+两个MFl217及上下托沿楼板短向布置支模，通过调整底座及顶托的螺栓未满足支模的高度要求。跨距@900mm，排距为900m，两层木枋，上层横楞木枋为80×80mm@450，底层纵楞木枋为80×80mm@1200。剪刀撑在支架四边与中间每隔四排门式架设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置；门架水平拉杆沿高度设置，第一道水平拉杆离柱脚200mm处，4.5m以上部分纵横水平拉杆@1 500mm布置一道。
4 大堂梁、模板
4.1梁底模和侧模采用18mm厚夹板，支撑系统采用80x80mm的木枋、门式脚手架。
4.2作为模板垂直支撑的门式脚手架沿梁纵向方向布置，门式架间距为300mm，根据层高及梁高来考虑，采用三个MFl219和一个MFl209及上下托支模，并通过调整底座及顶托的螺栓来满足支模的高度要求。侧模加竖向加劲板100mm(宽)×18mm间距300mm；梁高超过750mm的应加设对拉螺栓，梁底横楞为三条间隔450mm的80mm×80mm木枋，纵楞为两条80mm×80mm木枋。其它同二层楼面梁高支模构造，二层楼面高支模大样见图1。
5 大堂支模计算
高支模系统设计思路：根据高支模系统的特点，因为支模高度大，最容易出现的问题就是垂直支撑构件因为高度大使构件稳定性变小出现压稳破坏导致整体坍塌，其次就是个别局部荷载沉降引起整个受力系统的应力重新分布导致重大事故，根据这两个思路，首先就受力支撑立柱(本例是门式脚手架的钢管立柱)及其水平支撑设置进行计算，然后需要在整体性方面加强。
5.1计算的已知条件
梁截面尺寸为400×800，板厚度为130mm；门式脚手架沿梁纵向方向布置，间距是300mm，梁侧模加竖向加劲板100mm(宽)×18mm间距300mm，梁中一道Cpl4的对拉螺栓，梁底横楞为三条间隔300mm的80mm×80mm木枋，纵楞为二条80mm×80mm木枋。其它同高支模构造。
5.2楼面模板设计
根据设计图纸，楼板板厚130mm。
5.3梁模板设计
大堂最大梁截面尺寸为400×800mm。
5.3.1底模板验算
计算简图如“计算简图2”示。
5.3.2荷载计算
①模板自重：1.2×0.018×6=0.130KN／m
②新浇混凝自重：1.2[0.8X0.4+(1.2-0.41X0.13]×24=10.176KN／m
③钢筋自重：0.8×0.4x 1.5+1.2×0.13×1.1=0.652KN／m
④施工振捣荷载：1.4*0.4×2=0.80KN／m
⑤施工人员及设备荷载：1.4*1.2×2.5=3.0KN／m(均布荷载)
F=2.5KN(集中荷载)
5.3.3强度验算
支柱强度验算：
N=(F／2+q*1／2)／2=14.762*1／2+2.5／2
=8.64 KN
λ=1/i=1800／12.48=144，查表得φ=0.345
σ=NfmA=8.64*1003／4.24／100/346=59.06≤t
故立柱安全，从此例中可看出l做为主要计算指标，加大时稳定性急剧降低，高支模中水平横杆间距影响立柱的长细比。
按四跨连续梁计算，查表得各系数如下：
均布荷载计算系数：
Km=0.077剪力系数KV=-0.607，挠度系数Kω=0.632
集中荷载计算系数：
KmF=0.169剪力系数KV=-0.661，挠度系数Kω=-0.446
则M1=Kmq112=0.077×18.47×12
=1.42KN・m
M2=Kmq2I2+Km F F1=0.077×13.15×12+0.169×2.5×1=0.42KN・m
取M2进行验算。
W=bh2/6=400×802/6=426666.7mm3
σ=M／W=(1.435×106)／426666.7=3.36N／mm2
5.3.4抗剪验算
V=kvq21+kvF=0.607×13.15×0.3+0.661×2.5=4.05KN
T=3v／2bh=(3×4.05×103)／(2×1000×181=0.34 N／mm。
满足要求。
5.3.5挠度验算
q2=1.2×(①+②+③)=1.2×(0.13+10.176+0.652)=13.15KN／m
胶合板的弹性模量取E=9000N／mm2
ω=Kω×(q14／100E1)=0.632×[13.15×300／(100×9000×300×183／12)]
=0.513mm
满足要求。
6 高支模施工顺序
施工顺序为放出轴线及梁位置线，定好水平控制标高梁、板门式脚手架安装架设梁底纵横木枋于门式架顶托上一梁底模板及侧模板安装架设板底木枋于门式脚手架顶楼板模板安装梁、板钢筋铺设、绑扎梁、板混凝土浇筑混凝土养护，达到设计强度等级拆下门式脚手架可调顶托拆除梁、板模板，清理模板拆除水平拉杆、剪刀撑及门式脚手架钢管架。
7 技术安全措施
7.1门式脚手架搭设前，应按《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ128―2000)、(J43-2000)和施工组织设计的要求向搭设和使用人员做好安全、技术交底。
7.2对门架、配件、加固件应进行检查验收，严禁使用不合格的门架、配件。
7.3搭设在已夯地坪上的门式脚手架立杆底座下应铺设垫板。
7.4不配套的门架与配件不得混合使用于同一竖直脚手架支撑系统。
7.5门式脚手架安装应自一端向另一端延伸，自下而上按步架设，并逐层改变搭设方向，不得从两端向中间进行，以免结合处错位，难于连接。
7.6水平加固杆、剪刀撑安装应符合构造要求，并与门式脚手架的搭设同步进行。
7.7水平加固杆应设于门式脚手架立杆内侧，剪刀撑应设于门架立杆外侧并连牢。
7.8可调底座、顶托处应采取措施防止被砂浆、水泥浆等污物填塞螺纹。
7.9模板支撑和门架搭设完毕后应进行检查验收，合格后方准使用。
7.10泵送混凝土时，应随浇、随捣、随平整，混凝土不得堆积在泵送管路出口处。
7.11应避免装卸物料对模板支撑或门式脚手架产生偏心、振动和冲击。
7.12交叉支撑、水平加固杆、剪刀撑不得随意拆卸，因施工需要临时局部拆卸时，施工完毕后应立即恢复。
7.13门架经单位工程负责人检查验证并确认不再需要时，方可拆除。
7.14拆除时应采用先搭后拆、后搭先拆的施工顺序。
7，15拆除模板脚手架时应采用可靠安全措施，严禁高空抛掷。
8 混凝土浇筑方法及技术措施
8.1大截面混凝土浇筑应分层，每层不超过500mm。
8.2浇筑混凝土时应派专人检查支顶有无松动、倾斜、弯曲，模板、钢筋、预留孔洞、预埋件、插筋等有无位移变形情况，发现问题应立即停止混凝土浇筑，并在已浇筑的混凝土初凝之前修整完毕。
8.3泵管应用支架垫固放在梁上，不得直接与楼板接触。
高支模施工注意问题：
1)高支模系统管理机构对本工程存在的实际问题做了充分的分析后，决定采用门式脚手架方式建立高支模系统。
2)施工现场安全责任人负责施工全过程的安全工作，应在高支模搭设、拆除和混凝土浇筑前向作业人员进行安全技术交底。
3)支模完毕，经施工高支模管理机构有关人员组织验收合格后，立即通知公司工程技术部和质保部到现场检查、验收，合格后方能进行钢筋安装。
4)高支模施工现场作业人员不得从支撑系统上爬上、爬下，应从施工便梯进入工作面。
5)高支模搭设、拆除和混凝土浇筑期间，无关人员不得进入支模底下，并由安全员在现场监护。
6)混凝土浇筑时，安全员专职负责监测模板及支撑系统的稳定性，发现异常应立即暂停施工，迅速疏散人员，及时采取处理措施，待排除险情并经现场安全责任人检查同意后方可复工。
构件允许偏差见表1。
9 结束语
该大厦主体结构于2007年6月施工完毕，由于高支模方案的慎密编制，并制定了严格的施工管理监测措施及应急预案等安全技术措施，在施工过程中，模板及其支架未发生任何问题，确保了工程竣工顺利。
参考文献
[1]建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范.JGJ]28-2000.
[2]木结构设计规程.GB50005-03.
[3]混凝土结构工程施工质量验收规范.50204-2002.
[4]建筑工程施工质量验收统一标准.GB50300-2001.
[5]建筑施工手册第四版.