建筑工程高大模板施工技术分析

刘勇，张家乐，杨明，阮杰 (中煤第三建设(集团)有限责任公司市政工程分公司，安徽 合肥 230000)

1 工程概况

南阳诸葛英才创新产业园工程是当地城市建设的重要组成部分，属于南阳市重点项目。该项目位于南阳市高新区产业集聚区纬十一路（建设中）以南、经十路以西，共五栋楼宇和一个人防地下车库，总建筑面积66395.30m2。本工程模板支撑系统高度超过8m 区域较多，主要位于B1 楼3 层结构板、B1 楼5 层裙楼屋面、B2 楼3 层东侧及南侧悬挑板、B3 楼3 层东西两侧与B2 楼、B4 楼之间的连接板、B4 楼3 层与B5 楼连接的屋顶平台、B4 楼3 层南侧悬挑板。根据统计选择最不利情况，即层高10.25m、板厚120mm，进行核验计算。

2 高大模板支撑系统施工工艺

考虑到工期、经济效益和安全质量等因素，经过对比分析，本工程拟采用扣件式钢管搭设满堂脚手架支撑系统作为高大模板承重方案[1]。支撑系统主要由立杆、扫地杆、水平杆和剪刀撑等构件组成。架体设计参数为板底纵横向立杆间距，横距900mm，纵距900mm；横杆步距为1500mm，最上层步距为750mm；主楞、次楞悬挑长度不大于250mm，主楞采用Ф48.3×3.6mm 钢管（双钢管）（计算取Ф2.7mm），次楞采用60mm×80mm方木，间距250mm。

2.1 立杆搭设工艺

该支模系统立杆采用对接接头，两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm，在接头中心至节点的距离不宜大于步距的1/3；立杆垂直度偏差小于等于架高的1/500，同时控制在50mm 以内；柱底部应设置可调底座，可调底座厚度不宜小于50mm、宽度不小于150mm。

高大模板支架立杆间距和步距应按设计计算，且间距不应大于1.5m、步距不应大于2m，纵横向水平杆最上层步距要求为750mm；梁下立柱与满堂架连接，当梁底立柱间距为800mm 时，梁底立柱与满堂架通过水平杆连接，当梁底间距为400mm 时，梁周边两侧加设一道立柱，通过水平杆联系。

2.2 扫地杆搭设工艺

纵向扫地杆固定在立杆底座上方200mm 以下部位，横向扫地杆固定在纵向扫地杆下方。当立杆基础不在同一水平高度时，可将上部纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1m。

2.3 剪刀撑搭设工艺

剪刀撑采用钢管Φ48.3×3.6mm 并采用扣件与立杆连接，搭接长度不小于1000mm，并采用3 个旋转扣件，其中端部2 个扣件分别在离杆端不小于100mm 处。满堂脚手架应在架体外侧四周及内部纵、横向每5 跨由底至顶设置连续竖向剪刀撑。剪刀撑联系3～5 根立杆，竖向剪刀撑与地面夹角呈45°～60°。当建筑层高在8～20m 时，除应满足上述规定外，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。剪刀撑应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得大于150mm[2]。

满堂脚手架的高宽比不得大于3，当高宽比大于2 时，应在架体的外侧四周和内部水平间隔6～9m、竖向间隔4～6m设置连墙件与建筑结构拉结，当无法设置连墙件时，应采取设置钢丝绳张拉固定等措施。

2.4 支撑架与结构连接

支撑架与结构柱抱接，柱采用钢管和扣件进行连接，竖向间距为2～3m，水平间距为6～9m；周边与结构的连接，高支模周边区域每层梁板上预埋50cm 钢管，竖向间距为2～3m，水平间距6～9m，用于高支模架体拉结。

2.5 混凝土浇筑要点

混凝土浇筑技术的要点主要包括混凝土的配比和施工流程两方面，为确保混凝土质量，使用泵送方式分多次进行浇灌。施工人员需严格按照规范浇筑混凝土，高层模板以及框架结构支撑部位需在下一个施工步骤进行之前完成。优先浇筑柱混凝土，再浇梁混凝土，优先采用从跨中向两边扩展和分层浇筑方式，确保混凝土浇筑质量。

2.6 模板拆除要点

高支模施工完毕之后，为保障整体工程进度，需及时将高支模支架拆除。拆除之前需要清除现场杂物，设置安全防护设施。拆除时应对高支模混凝土强度进行检验，当强度符合标准时方可拆除，混凝土拆除强度标准如表1所示。

表1 高支模拆除混凝土强度标准对照表[3]

混凝土强度符合拆除标准后，需根据拆除图纸要求进行拆除，拆模作业顺序一般与支模作业相反，按照后支先拆、先支后拆、先拆从属模板后拆主要模板的原则进行。同时，在模板拆除之后，需要及时对各类材料进行整理分类，循环使用各类板材和构件，降低施工成本[4]。

3 高大模板支撑体系设计计算

本文以B2 楼三层新浇混凝土楼板扣件式钢管支撑体系为例，详细说明超过一定高的高大模板荷载计算过程。该新浇混凝土楼板标高8.95m，设计楼板厚度120mm，模板支架高度10.25m，模板支架纵向长度12m，模板支架横向长度8m，支架外侧竖向封闭栏杆高度1200mm，模板采用木模板体系。

图1 模板设计平面图

图2 模板设计剖面图(横向)

3.1 模板面板计算

取1m 单位长度进行计算，面板截面惯性矩I= 281250mm4，截面抵抗矩W= 37500mm3。模板面板自重标准值G1K= 0.1kN/m2，混凝土自重标准值G2K= 24kN/m3，钢筋自重标准值G3K=1.1kN/m3，施工荷载标准值Q1K=2.5kN/m2。

经计算面板承载能力极限状态q1=7.421kN/m，正常使用极限状态q=3.112kN/m。面板最大弯矩Mmax=q1l2/8 = 7.241 × 0.33/8 = 0.083kN·m面板抗弯强度σ=Mmax∕W= 0.083×106/3750=2.226N/mm2≤[f]=15N/mm2，面板最大挠度vmax= 5ql4/(384ei )=5×3.112×3004/（384×1000×281250）=0.117mm，vmax= 0.117mm ≤[v]=L/250=1.2mm，满足设计要求。

3.2 小梁验算

小梁即直接支撑模板面板的小型楞梁，采用60mm×80mm 的方木，间距为300mm，采用二等跨连续梁计算。小梁的抗弯强度σ=Mmax∕W= 0.233×106∕64000=3.645N/mm2≤[ ]f=15.444N/mm2，抗剪强度τmax= 3vmax(2bh0)= 3×1.296 × 1000 ()2 × 60 × 80 = 0.405 N mm2≤[τ]= 1.782N/mm2，跨中最大挠度vmax= 0.521ql4(100ei) = 0.521×0.994×9004/（100×9350×256×104）=0.142mm ≤[ ]v=l∕250=900/250=3.6mm，悬臂端最大挠度vmax=ql4(8ei)= 0.994 ×1504/（8 × 9350 ×256 × 104）=0.003mm≤[v]=l1/250=2×150 250 = 1.2mm，满足设计要求。

3.3 主梁验算

主梁采用规格为ϕ48 × 3.6mm 的钢管，主要承受来自小梁传递的荷载，按照均布荷载下三等跨连续梁计算，主梁计算截面采用ϕ48 × 3.6mm，主梁受力不均匀系数取0.6。经计算得出主梁抗弯强度σ=Mmax/w=0.461 × 106/4120=111.829N/mm2≤[f]=205N/mm2，抗剪强度τmax= 2vmaxA= 2 × 2.954 ×1000/384=15.387N/mm2≤[τ]=125N/mm2，跨中最大挠度vmax= 0.528mm ≤[v]=l250 = 3.6mm，主梁悬挑段最大挠度vmax= 0.218mm ≤[v]=l1250 = 2 ×100/250=0.8mm，均满足设计要求。

3.4 对拉螺栓计算

根据规定梁截面净高大于500mm时，梁侧模板必须设置对拉螺栓，拉结内、外两侧模板，避免混凝土侧向压力和其他荷载撑爆模板。对拉螺栓布置6道，沿断面内水平间距为200mm、450mm、450mm、450mm、450mm、450mm，断面跨度方向间距450mm、直径20mm。经计算对拉螺栓所受拉力N=13.42kN ＜[N]=fA=170N/mm2×225 N mm2= 38.25kN，满足设计要求。

3.5 立杆稳定性计算

立杆稳定性计算公式σ= N/(φ×A0)，N 为杆体轴心压力值、φ为立杆稳定性系数、A0为立杆净截面积。经计算可知，杆体轴心压力值N=10.991kN，立杆稳定性系数φ可根据杆体长细比查表获取，本工程中立杆长细比为200.25，查表可得φ= 0.18。将上述参数带入立杆稳定性计算公式可得σ=10.991×1000/（0.18×384）=159.01 N mm2≤[ ]f=205N/mm2，满足设计要求。

3.6 架体抗倾覆验算

参考《建筑施工脚手架安全技术统一标准》（GB 51210-2016），MT≤MR，MT为支撑脚手架在风荷载作用下倾覆力矩标准值、MR为支撑脚手架抗倾覆力矩标准值。 经计算可得MT=49.434kN · m，MR= 146.133kN · m，支撑脚手架抗倾覆验算MT≤MR，故本架体整体性满足设计要求。

4 结语

高大模板施工技术在建筑领域应用广泛，对于各类危大工程十分重要，故提升高支模施工技术有助于加快工程进度、提升工程质量、确保工程安全。本文以南阳诸葛英才创新产业园工程为研究对象，详细探讨了高大模板支撑系统的设计和施工要点，同时对其进行荷载验算，确保该高支模系统的合理性和安全性，可为相关工程提供参考。