王莉瑛,周 波,張國(guó)慶

(杭州二建建設(shè)有限公司,浙江 杭州 310005)

1 概 述

近年來(lái),全國(guó)各地連續(xù)發(fā)生多起扣件式鋼管模板支撐坍塌導(dǎo)致群死群傷事故,造成重大的人員財(cái)產(chǎn)損失和惡劣的社會(huì)影響。為此,國(guó)家、省、市各相關(guān)部門(mén)出臺(tái)了一系列的文件規(guī)定,限制和規(guī)范了扣件式鋼管腳手架的使用,推廣工具式腳手架。

工具式鋼管之間水平桿是規(guī)定尺寸,常規(guī)尺寸包括1.2 m、0.9 m、0.6 m和0.3 m,在實(shí)際施工中,梁底采用2根立桿承受梁荷載,立桿橫向間距為0.3 m,縱向按荷載大小為0.6 m或0.9 m不等。在支模設(shè)計(jì)和施工時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)梁截面≤0.5 m2時(shí),采用這種方式搭設(shè)模板支架,梁底立桿間距過(guò)小,未能充分利用桿件的力學(xué)性能,存在材料浪費(fèi)和施工操作不便的問(wèn)題。有時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)用扣件來(lái)傳遞該類梁的荷載,以此減少立桿的使用,方便后續(xù)施工,然而這又不符合相關(guān)文件規(guī)定,存在安全隱患。

2 設(shè)計(jì)概況

本項(xiàng)目位于杭州市拱墅區(qū)杭鋼單元,綜合樓一樓有挑高門(mén)廳,面積為150 m2,框架梁最大為300 mm×700 mm,周邊樓板厚100 mm,層高9.98 m。按照當(dāng)?shù)匾?超大結(jié)構(gòu)模板支架必須采用工具式支模架,故在設(shè)計(jì)時(shí)采用承插型插槽式鋼管支架。

按照常規(guī)的設(shè)計(jì),梁底采用2根立桿,間距0.3 m,梁兩側(cè)立桿間距0.9 m,板下立桿間距0.9 m×0.9 m,最后計(jì)算出梁底立桿強(qiáng)度為71.386 N/mm2,梁兩側(cè)板下立桿強(qiáng)度為82.962 N/mm2,遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到充分合理利用立桿力學(xué)性能的要求(圖1)。

圖1 梁板不共支搭設(shè)圖

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題,本次研究項(xiàng)目主要提供一種針對(duì)截面不大于0.5 m2梁的梁板共支技術(shù)。研究的主要對(duì)象是設(shè)計(jì)一種帶插孔的型鋼水平桿來(lái)承受梁荷載。其特征在于梁兩側(cè)相鄰兩根立桿之間的水平桿采用型鋼制作,梁的荷載傳遞方式：梁底模板→梁底方木→梁底鋼管主龍骨→可調(diào)托座→型鋼承重水平桿→梁兩側(cè)立桿,充分利用鋼管立桿插座能夠承受較大荷載的能力(圖2)。

圖2 梁板共支搭設(shè)圖

3 承插型插槽式鋼管支架產(chǎn)品構(gòu)造

承插型插槽式鋼管支架是工具式鋼管支架的一種,主要是將插頭、插座采用氣體保護(hù)焊焊接工藝固定在鋼管橫桿、立桿上,鋼管支架橫桿、立桿連接節(jié)點(diǎn)是插座燕尾錐形凸槽與插頭燕尾錐形凹槽緊配連接,有自鎖功能,其抗下滑力是傳統(tǒng)扣件式的10倍以上,其中插頭、插座的抗剪承載力設(shè)計(jì)值分別達(dá)到20 kN和24 kN[1]。

承插型插槽式鋼管支架插座節(jié)點(diǎn)構(gòu)成由焊接于立桿上的插座、水平桿桿端插頭組成(圖3)。

圖3 承插型插槽式節(jié)點(diǎn)構(gòu)成

承插型插槽式鋼管支架各構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能見(jiàn)表1。

由表1中可以看出插座的焊縫抗剪承載力大于插頭焊縫抗剪承載力,可以保證立桿插座與立桿可靠連接,橫桿和立桿插頭插座承載力均不小于20 kN。因此,在模板工程設(shè)計(jì)施工中,如何利用插槽式支架高強(qiáng)度承載力的優(yōu)點(diǎn),處理好節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,以達(dá)到充分、合理利用架體材料特性從而降低施工成本的目的,是梁板結(jié)構(gòu)共支技術(shù)開(kāi)發(fā)的主動(dòng)力。

表1 承插型插槽式鋼管支架各構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能

4 梁、板結(jié)構(gòu)共支的主要特點(diǎn)

4.1 梁、板結(jié)構(gòu)共支支架主要特點(diǎn)

支架平面布置以梁為核心,同時(shí)考慮梁側(cè)模安裝和拆除作業(yè)空間,支架高度至板底,同時(shí)承載梁和局部板所有荷載。梁荷載主要通過(guò)穿套管擱在立桿插座上的承重型鋼水平桿傳遞給立桿；板荷載主要通過(guò)立桿頂端的主、次龍骨傳遞給同一支立桿。立桿總高度和調(diào)節(jié)范圍主要以板底模板系統(tǒng)為控制,由上而下控制。

4.2 多層無(wú)板梁結(jié)構(gòu)共支支架主要特點(diǎn)

支架平面布置以梁為核心,同時(shí)考慮梁側(cè)模安裝和拆除作業(yè)空間,基本以梁中心線為支架平面中心線,支架高度略高于頂層無(wú)板梁梁頂,同時(shí)承載各層梁不同階段的相應(yīng)所有荷載。各層梁荷載主要通過(guò)擱在立桿插座上的承重型鋼水平桿傳遞給同一支立桿。立桿總高度和調(diào)節(jié)范圍主要以頂層梁模板系統(tǒng)為控制,由上而下控制。

4.3 梁、板結(jié)構(gòu)共支的技術(shù)難點(diǎn)

1)承重橫梁應(yīng)使立桿插座承受雙側(cè)彎剪,且雙側(cè)彎剪應(yīng)對(duì)稱、無(wú)偏心或小偏心。

2)承重橫梁強(qiáng)度和剛度應(yīng)滿足常見(jiàn)截面梁荷載設(shè)計(jì)。

3)承重橫梁應(yīng)能結(jié)合不同高度立桿,滿足不同梁底標(biāo)高截面梁,特別是交叉主次梁的模板施工。

4)承重橫梁應(yīng)有標(biāo)高可調(diào)節(jié)措施。

5 承重型鋼梁開(kāi)發(fā)

5.1 承重型鋼橫梁設(shè)計(jì)

承重型鋼梁采用方型鋼管制作,開(kāi)孔后套入立桿,擱在立桿插座上,以確保立桿插座承受雙側(cè)對(duì)稱彎剪。方形鋼管規(guī)格以工程中梁、板實(shí)際荷載而定,一般取80 mm×60 mm×3 mm或80 mm×80 mm×3 mm。

在方型鋼管對(duì)稱位置兩側(cè)間隔一定距離(按構(gòu)件的模數(shù)600 mm或900 mm)成孔,并焊接Ф57鋼管套筒。在中間間隔一定距離(按一般梁荷載取400 mm)成孔,并焊接Ф48鋼管套筒(圖4、圖5)。施工時(shí),在外側(cè)套筒中穿立桿,支撐板下荷載；在內(nèi)側(cè)套筒中插入可調(diào)托座,調(diào)節(jié)梁底模板標(biāo)高,支撐梁底荷載(圖6)。

圖4 型鋼梁平面圖

圖5 型鋼梁立面圖

圖6 型鋼梁套入立桿示意圖

5.2 型鋼承重梁制作控制要點(diǎn)[2]

1)鋼套管應(yīng)垂直于方型鋼管,與方型鋼管傾角偏差應(yīng)控制在±0.5°內(nèi)；

2)鋼套管兩端端面應(yīng)與鋼管垂直,且斜偏差控制在±1°內(nèi)；

3)鋼套管與方型鋼管采用滿焊焊接,有效焊縫咬入深度不得小于1.5 mm,亦不得大于2.5 mm；

4)型鋼表面,特別是焊接焊縫處,應(yīng)作防銹處理。

6 梁板結(jié)構(gòu)共支的施工

6.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

支架平面布置受支架橫桿長(zhǎng)度規(guī)格、柱截面尺寸、建筑物開(kāi)間和進(jìn)深的影響較大,應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)施工設(shè)計(jì)方法：

1)不論梁板結(jié)構(gòu)共支,還是無(wú)板梁,均應(yīng)以梁為核心并預(yù)留梁側(cè)模安裝和拆除作業(yè)空間。

2)當(dāng)建筑物開(kāi)間和進(jìn)深尺寸不是橫桿長(zhǎng)度規(guī)格時(shí),應(yīng)以梁兩端的柱為平面布置起點(diǎn),向跨中布置,支架斷開(kāi)位置設(shè)置在跨中,且斷開(kāi)長(zhǎng)度應(yīng)小于立桿縱向間距(即n

圖7 梁板共支模板支架平面布置圖

3)當(dāng)梁兩端無(wú)柱或只有一根柱時(shí),可將交叉梁交匯部分視為方形柱來(lái)進(jìn)行平面布置。

4)支架平面布置,應(yīng)保證至少一個(gè)方向呈直線,以方便可調(diào)托座上主龍骨梁施工。

6.2 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

1)支架主要由承插型插槽式鋼管支架體系中的立桿、橫桿、可調(diào)底座、可調(diào)托座組成。梁底支架寬度由梁寬確定,一般為0.9 m和1.2 m。對(duì)于梁寬超過(guò)0.6 m時(shí),通常采取另一種設(shè)計(jì)方法,即在梁底設(shè)計(jì)獨(dú)立支架,并與板支架各自獨(dú)立。

2)梁荷載主要傳遞路徑：荷載→模板→方木次楞→鋼管主龍骨→可調(diào)托座→型鋼承重梁→立桿→地基基礎(chǔ)；板荷載傳遞路徑：荷載→模板→方木次楞→鋼管主龍骨→可調(diào)托座→立桿→地基基礎(chǔ)。同一區(qū)域內(nèi)的梁板荷載最終傳遞給同一支立桿,直至地基基礎(chǔ)。

3)梁底型鋼承重梁直接擱置在立桿插座上,并利用插入型鋼梁鋼套管內(nèi)的可調(diào)托座調(diào)節(jié)梁底支撐高度和傳遞梁荷載；板底利用插入立桿頂端的可調(diào)托座調(diào)節(jié)支撐高度和傳遞荷載。

4)當(dāng)中間層梁凈高不符合立桿長(zhǎng)度模數(shù)時(shí),可采用中間調(diào)節(jié)桿進(jìn)行調(diào)節(jié)。

6.3 施工要點(diǎn)

1)工藝流程 編制專項(xiàng)施工方案→專項(xiàng)施工方案可行性論證→施工準(zhǔn)備→地基基礎(chǔ)處理→地基基礎(chǔ)驗(yàn)收且合格→支架平面布置定位測(cè)量放線→支架搭設(shè)施工及驗(yàn)收→安裝型鋼承重梁→安裝可調(diào)托座→標(biāo)高控制→安裝主龍骨→安裝次楞→鋪設(shè)底?！鷺?biāo)高精確控制→安裝兩側(cè)模板→檢查驗(yàn)收合格→進(jìn)入鋼筋工程。

2)定位放線 支架搭設(shè)前應(yīng)確定平面主控制線,并結(jié)合平面布置圖準(zhǔn)確定位,以確保梁側(cè)模安裝和拆除空間。

3)支架標(biāo)高控制 支架搭設(shè)前應(yīng)確定標(biāo)高主控制線,無(wú)論是梁、板結(jié)構(gòu),還是無(wú)板梁結(jié)構(gòu),支撐高度和調(diào)節(jié)高度均應(yīng)由上而下控制。若出現(xiàn)可調(diào)底座外露絲桿過(guò)長(zhǎng)時(shí),則可采用墊墊塊等來(lái)減小外露絲桿長(zhǎng)度。

6.4 施工細(xì)節(jié)控制和安全控制要點(diǎn)

1)承載地基基礎(chǔ)必須具備上部荷載傳遞所需強(qiáng)度和剛度,土壤地基基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置排水措施,不得長(zhǎng)期浸泡于水中,以保證承載地基基礎(chǔ)100%安全。

2)可調(diào)底座和可調(diào)托座不得出現(xiàn)傾斜的情況,且確保每個(gè)調(diào)節(jié)手柄均處于擰緊狀態(tài)；荷載較大時(shí),可調(diào)底座的底板和可調(diào)托座的托板均應(yīng)有加勁設(shè)計(jì)措施,否則應(yīng)嚴(yán)格控制立桿間距,以免可調(diào)托座的托板壓彎后發(fā)生模板坍塌事件。

3)主龍骨可采用搭接或?qū)拥姆绞健．?dāng)采用對(duì)接時(shí),必須保證對(duì)接面位于可調(diào)托座中心處,且可調(diào)托座應(yīng)有加勁設(shè)計(jì)措施。

4)嚴(yán)格控制梁、板模板主龍骨懸挑長(zhǎng)度,懸挑長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)相鄰跨跨長(zhǎng)的1/3,且應(yīng)對(duì)主龍骨懸挑部分進(jìn)行抗彎、抗剪和撓度驗(yàn)算控制。

5)在支架搭設(shè)時(shí),應(yīng)保證支架系統(tǒng)和模板系統(tǒng)有足夠的檢查與驗(yàn)收人員通行空間。當(dāng)設(shè)置人行通道和汽車(chē)通道時(shí),應(yīng)設(shè)置防撞、防墜物等安全警示牌和安全標(biāo)語(yǔ)。

7 結(jié) 語(yǔ)

在本工程中,采用梁板共支的施工技術(shù),雖然增加了型鋼水平梁的制作使用成本,但減少了梁底立桿的使用量,并且立桿間距從0.3 m擴(kuò)大到0.9 m,方便施工操作；立桿應(yīng)力從71.386 N/mm2上升到117.016 N/mm2,充分利用插座抗剪承載力。本創(chuàng)新技術(shù)不僅合理利用了產(chǎn)品自身節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,還充分利用了架體高承載力、高穩(wěn)定性的特性,而且保證了荷載軸心傳遞,有效簡(jiǎn)化了梁、板結(jié)構(gòu)支模設(shè)計(jì)和施工,特別解決了連續(xù)多層無(wú)板梁結(jié)構(gòu)支撐難的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)多項(xiàng)工程應(yīng)用,充分展示出支架材料用量少,安裝和拆除工效高的特點(diǎn)；不僅保證了施工安全、工程質(zhì)量,還大大提高了現(xiàn)場(chǎng)文明施工程度,提高了施工技術(shù)含量,從而取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，該項(xiàng)技術(shù)已成功申請(qǐng)發(fā)明專利技術(shù)和實(shí)用新型專利技術(shù)。

[1] 杭州二建建設(shè)有限公司.DB33/T 1117—2015建筑施工承插型插槽式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2015.

[2] 候君偉.建筑施工手冊(cè)[M].4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.