设计大截面型钢混凝土梁吊挂式模板系统在施工中应用

设计大截面型钢混凝土梁吊挂式模板系统在施工中 应用

虞飞池

中国建筑第二工程局有限公司华东公司

摘要：型钢混凝土结构，也称劲性混凝土结构，是以型钢为骨架并配置钢筋和浇筑混凝土的埋入式组合结构体系。文章结合实际工程运用，就大截面型钢混凝土梁模板设计、施工及其效益情况等方面进行探讨。

关键词：型钢混凝土梁;模板设计;梁底操作架搭设；

现代建筑多设计有大跨度、大空间结构体系，当设计选用型钢混凝土结构体系时，其梁柱构件截面尺寸往往较大，需对其模板体系进行专项设计。型钢混凝土的内部型钢与外包混凝土形成整体，共同受力，其受力性能优于这两种结构的简单叠加，因此型钢混凝土结构在各类建筑中均有广泛应用。型钢混凝土结构与传统钢筋混凝土结构相比具有承载能力强、延性好、抗震能力强、防火防腐性能好等特点。但型钢混凝土结构转换梁往往截面尺寸较大，模板施工无疑成为工程中的重难点之一。基于上述特点，中交国际中心大厦项在主塔楼转换层型钢混凝土梁施工时应用了吊挂式模板体系技术。该技术充分利用了型钢骨架自身刚度作为承载体系，承担模板体系、混凝土及作业人员等施工荷载，创新性地设计出一套吊挂式模板系统，并最终完成了型钢混凝土组合梁的施工。该技术与传统搭设支撑架体的技术相比较，具有便于操作、节省成本、缩短工期及安全性高等优点。

1吊挂式模板系统

对结构转换层的型钢混凝土结构转换梁进行施工时，常规施工做法采用普通模板+钢管脚手架体系，一方面费时、费工、废料，另一方面其下层楼板结构设计承载力无法承受架体传来的施工荷载。根据型钢混凝土结构的施工工序及构造特点，先按设计图将柱、梁内型钢安装到位，形成施工楼层钢结构体系，即在大截面型钢梁钢筋、模板安装前，型钢梁柱体系本身承载能力足以承受构件自重和施工荷载。

(1)利用型钢骨架作为自承载体系，承担其全部结构施工荷载，形成超高、大跨度型钢混凝土梁吊挂式模板体系。

(2)钢梁上翼缘设置倒U型吊挂钢筋拉杆，梁底设置双方通作为底模板主楞，与倒U型吊挂钢筋拉杆通过定位槽钢和配套双层螺母固定。

(3)为保证型钢梁整体强度和稳定性，在设置倒U型吊挂钢筋处的型钢梁上翼缘的下部同间距焊接竖向加劲板，防止翼缘发生失稳。

(4)型钢混凝土梁截面高大，采取分层浇筑混凝土的施工方法。减小支模系统受力，同时能很大程度地缓解大体积混凝土水化热，减小结构梁体混凝土温度应力。

2吊挂式模板体系设计及操作要点

2.1模板设计要点

以中交国际中心大厦项目为例，主塔楼外框架三层的KL2、KL17为型钢混凝土梁，梁长37．2m(单跨最大跨度15m)，梁截面尺寸800mm×1350mm，型钢截面尺寸H950×500×16×32。模板采用18mm厚木模板，次楞采用50mm×100mm木枋，底模板、侧模板的次楞间距均为200mm，侧模板主楞采用φ48×3．5mm钢管，对拉螺杆采用M14型。

2.2吊模系统设计及强度验算

根据型钢梁的截面尺寸，设计倒U型吊挂加固筋(端部车丝)放置在型钢梁上翼缘处，底部沿梁跨方向水平布置双方通与吊挂加固筋通过双层螺母作为加固体系。为防止双方通发生偏位，设置定位槽钢固定双方通位置。

为避免螺母加固点局部受力过大，在两者之间设置钢垫板。采用“PKPM建筑安全计算软件”计算施工荷载值，应用“ANSYS”等有限元软件对U型吊挂加固筋、方通、槽钢、钢垫板等进行强度验算。

2.3加工倒U型吊挂圆钢、槽钢、钢垫板、加劲板吊挂丝杆选用

φ18的热轧圆钢，总长度为3318mm，两端车丝200mm，按上翼缘宽度500mm，经过冷弯工艺形成U字型;槽钢选用14a型号，经过切段并在中心位置开φ18的圆孔，形成140mm长的定位槽钢;钢垫板采用Q345材质、10mm厚钢板，切割加工并在中心位置开φ18的圆孔，形成140mm×140mm的钢垫板;加劲板采用Q345材质、10mm厚钢板，纵向加劲板经切割工艺形成半边凹槽的形状，竖向加劲板呈梯形;方通采用□90×50×3mm型号。

2.4梁底操作架搭设

采用碗扣式脚手架支撑体系搭设梁下部临时支撑与作业平台，除梁端头设置支撑架保留外，梁下支撑架待梁、板钢筋绑扎结束通过隐检及梁模加固全部完成并经验收合格后，通过可调支托使支撑架体与梁底模板(龙骨)脱离并保持20～40mm距离，以确保梁底架体不承受结构梁体下传荷载。

2.5安装加劲板、对拉螺杆、吊挂圆钢

在型钢梁吊装完成之后，为保证型钢梁的质量，避免在钢腹板上开孔，对拉螺杆直接焊接在纵向加劲板上，间距为450mm。沿着梁跨度方向间距900mm布置倒U型吊挂加固筋，上部与型钢梁上翼缘点焊固定位置。为防止上翼缘受力发生局部失稳，在型钢梁上翼缘的下部等间距焊接竖向加劲板。

2.6安装型钢混凝土梁钢筋

型钢混凝土梁钢筋的安装工艺有别于普通钢筋混凝土梁。先安装型钢梁上部纵筋和下部纵筋，再安装箍筋。箍筋采用开口箍筋形式，内箍上下部开口分成两U型钢筋，上、下部全长搭接点焊封闭，外箍在上部直角处开口分成两部分，上部分呈一字型、下部分呈U型，且开口处设置搭接段，后期焊接封闭，搭接段长度根据焊接形式确定，双面焊为5倍箍筋直径，单面焊为10倍箍筋直径。最后安装腰筋、拉结筋，拉结筋一端勾在纵向加劲板的凹槽上，另一端勾在钢筋笼上，使型钢梁与钢筋笼形成一个整体。沿着梁长方向间距900mm对称设置φ28mm的短钢筋作为钢筋笼支柱，支撑整个钢筋笼。

3效益分析

3.1质量效益

(1)该技术充分利用了型钢结构作为承载体系承受施工荷载，相比于传统的钢管脚手架模板体系，缩短了传力路径，增加了模板体系的稳定性。

(2)梁底模板采用双方钢管作为主楞，相比于传统的钢管主楞，传力面积更大并且具有更大刚度，型钢混凝土梁在垂直度、平整度、观感质量等方面更优越。

3.2安全效益

若按传统施工工艺，需搭设26．3m的梁下高大支模架体，架体高度较高，承受荷载较大，危险系数较高;应用吊挂式模板体系技术，以型钢骨架刚度作为承载体系，与传统搭设支撑架体的技术相比，对于搭设支撑架体场地受限、型钢截面尺寸较大的高空、大跨度、大截面型钢混凝土梁，减少了高空作业风险，具有更高的安全系数。

3．3经济效益

据统计测算，按本项目型钢混凝土组合梁离地高度为26．3m，总跨度为37．2m计算，应用吊挂式模板体系与传统钢管模板支撑体系比较，可以节省材料、人工等费用约12万元。

4结束语

吊挂式模板体系技术适用于型钢混凝土梁模板工程，特别适用于搭设支撑架体场地受限、型钢截面尺寸较大的超高、大跨度、大截面型钢混凝土梁的模板工程。采用吊挂式模板体系可有效解决相关施工难点，具有以下特点:

(1)通过型钢梁来承受模板荷载，形成超高、大跨度型钢梁吊挂模板体系，实现结构自承重施工的目的。

(2)吊挂式模板体系构造简单、制作方便，整体性、稳定性强且具有足够的强度和刚度，施工相对安全，施工质量容易控制，可有效降低施工成本。

(3)采用吊挂式模板体系，代替传统的满堂架体支撑体系，可以省去大梁模板下部支撑脚手架体系搭设，节省大量支模时间和成本，具有良好的经济效益和社会效益。吊挂式模板体系通过对高空、大跨度、大截面型钢混凝土梁的支模方式进行改进，以型钢骨架刚度作为承载体系，相较于传统的落地式模板体系，保证了型钢混凝土梁的成品质量、增大了施工安全系数、降低了施工成本以及缩短了施工工期，经济效益、环境效益及社会效益明显，具有广阔的应用前景，能为今后类似结构工程施工提供借鉴。

参考文献：

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