论文部分内容阅读
摘要:因建筑功能的需要，转换层结构在高层建筑中的应用十分广泛。高层建筑转换层结构的施工难度较大，尤其是模板支撑体系的施工。本文结合工程实例，就高层建筑转换层模板支撑体系施工方案的设计、混凝土浇筑及安全要求进行相关探讨，可供类似工程参考。
关键词:高层建筑；转换层；模板；支撑；安全要求
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
近年来，高层建筑越来越多，建筑结构形式也日益大型化、复杂化。为了满足建筑多功能的要求，转换层结构的应用也很广。它是建筑物不同结构形式相连结的关节点，在整个建筑结构中起到至关重要的连结纽带作用。然而，高层建筑转换层结构的施工难度较大，尤其是模板支撑体系的施工，关系到工程的质量、进度与安全。因此，先结合工程实例，就高层建筑转换层模板支撑体系的施工进行探讨。
1工程概况
某高层建筑工程，建筑面积34000m2，地下2层，地上32层，现浇剪力墙结构。为了满足建筑功能，在标高+18.00m楼层设置了转换层，设计了500×2000、600×1800、600×2200、600×2500、800×2500、以及600×1500、600×1800等大截面的梁构件，该层层高为5.69m，混凝土设计标号为C45。
2模板总体设计
施工时底层立柱应支撑在混凝土顶板上，并加垫通长5cm厚，宽25cm～30cm脚手板垫板，支撑按@1500设水平拉杆和剪刀撑。按设计标高调整支柱的标高，然后安装梁底模板，并拉线找平。当梁底跨度大于及等于4m时，跨中梁底处应起拱，主次梁交接时，先主梁起拱，后次梁起拱，高度为梁跨度的2‰，悬臂梁均需在悬臂端起拱4‰。
3模板设计验算
3.1梁侧模板计算
(1)梁侧模板荷载标准值计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。
新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
F=0.22γctβ1β2 F=γcH
其中：γc—混凝土的重力密度，取24.000kN/m3
t—新浇混凝土的初凝时间，为0时(表示无资料)取200/(T+15)，取5.714h
T—混凝土的入模温度，取20.000℃
V—混凝土的浇筑速度，取2.500m/h
H—混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取2.500m
β1—外加剂影响修正系数，取1.200
β2—混凝土坍落度影响修正系数，取1.150
根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值F1=60.000kN/m2；
考虑结构的重要性系数0.9，实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=0.9×60.000=54.000kN/m2；
考虑结构的重要性系数0.9，倒混凝土时产生的荷载标准值F2=0.9×4.000=3.600kN/m2。
(2)梁侧模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照简支梁计算。
面板的计算宽度取0.25m。
荷载计算值q=1.2×54.000×0.250+1.40×3.600×0.250=17.460kN/m
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=25.00×1.80×1.80/6=13.50cm3；
I=25.00×1.80×1.80×1.80/12=12.15cm4；
经计算得：最大弯矩M=0.109kN.m；最大变形V=0.49mm。
经计算，面板抗弯强度计算值：f=0.109×1000×1000/13500=8.074N/mm2＜[f]=15.00N/mm2,满足要求!
面板最大挠度计算值V=0.49mm＜250.0/250=1mm,满足要求!
(3)梁侧模板内龙骨的计算
内龙骨直接承受模板传递的荷载，通常按照均布荷载连续梁计算。
内龙骨强度计算均布荷载q=1.2×0.25×54.00+1.4×0.25×3.60=17.460kN/m
挠度计算荷载标准值q=0.25×54.00=13.500kN/m
内龙骨按照均布荷载下多跨连续梁计算。
经过计算得：最大弯矩M=1.396kN·m
最大支座F=13.990kN
最大变形V=0.636mm
本算例中，内龙骨截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=8.00×10.00×10.00/6=133.33cm3；
I=8.00×10.00×10.00×10.00/12=666.67cm4；
内龙骨抗弯计算强度f=1.396×106/133333.3=10.47N/mm2
内龙骨的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!最大变形V=0.636mm
内龙骨的最大挠度小于550.0/250,满足要求!
(4)梁侧模板外龙骨的计算
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。
外龙骨按照集中荷载作用下的连续梁计算,集中荷载P取横向支撑钢管传递力。
经计算得：最大弯矩Mmax=1.496kN·m
最大变形Vmax=0.529mm
最大支座力Qmax=36.762kN
抗弯计算强度f=1.496×106/9458000.0=158.17N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于500.0/150与10mm,满足要求!
(5)对拉螺栓的计算
经计算:N=fA=36.762<[N]=38.250，对拉螺栓强度验算满足要求!
3.2梁模板扣件钢管支撑验算
本模板支架搭设高度为5.5m，采用的钢管类型为48×3.0。梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.45m，立杆的步距h=1.50m，梁底增加3道承重立杆。
计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。
集中力大小为F=0.9×1.20×25.000×0.200×0.500×0.450=1.215kN。采用的钢管类型为48×3.0。
(1)模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照多跨连续梁计算。
作用荷载包括梁与模板自重荷载、施工活荷载等。
1)荷载的计算
①钢筋混凝土梁自重：q1=25.000×2.500×0.450=28.125kN/m。
②模板的自重线荷载：q2=0.500×0.450×(2×2.500+0.800)/0.800=1.631kN/m。
③活荷載为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载，经计算，活荷载标准值：P1=(1.000+4.000)×0.800×0.450=1.800kN；考虑0.9的结构重要系数，均布荷载q=0.9×(1.20×28.125+1.20×1.631)=32.137kN/m；考虑0.9的结构重要系数，集中荷载P=0.9×1.40×1.800=2.268kN。
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=45.00×1.80×1.80/6=24.30cm3
I=45.00×1.80×1.80×1.80/12=21.87cm4
经计算得：最大弯矩M=0.273kN·m；最大变形V=0.777mm。
2)抗弯强度计算
经计算得：0.273×1000×1000/24300=11.235N/mm2
面板的抗弯强度设計值[f]取15.00N/mm2，满足要求!
3)挠度计算
经计算得：面板最大挠度计算值V=0.777mm
面板的最大挠度小于266.7/250,满足要求!
(2)梁底支撑木方的计算
按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和:
均布荷载q=10.731/0.450=23.846kN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×23.85×0.45×0.45=0.483kN.m
最大剪力Q=0.6×0.450×23.846=6.439kN
最大支座力N=1.1×0.450×23.846=11.804kN
本算例中，木方的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=8.00×10.00×10.00/6=133.33cm3；
I=8.00×10.00×10.00×10.00/12=666.67cm4；
木方抗弯计算强度f=0.483×106/133333.3=3.62N/mm2
木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!
均布荷载通过上面变形受力图计算的最大支座力除以跨度得到19.397kN/m
最大变形V=0.677×19.397×450.04/(100×9500.00×6666667.0）=0.085mm
木方的最大挠度小于450.0/250,满足要求!
(3)梁底支撑钢管计算
1)梁底支撑横向钢管计算
横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算，集中荷载P取木方支撑传递力。
经过连续梁的计算得到：
最大弯矩Mmax=0.401kN·m
最大变形Vmax=0.211mm
最大支座力Qmax=11.923kN
抗弯计算强度f=0.401×106/4491.0=89.28N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于500.0/150与10mm,满足要求!
2)梁底支撑纵向钢管计算
梁底支撑纵向钢管只起构造作用，无需要计算。
4)扣件抗滑移的计算
纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算:
R≤Rc
其中：Rc—扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN
R—纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值，计算中R取最大支座反力，R=11.92kN单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!当R≤8.0kN时，可采用单扣件；当8.0kN 4混凝土浇筑及安全要求
①混凝土应先浇筑结构柱，待混凝土强度达到70%后，方可浇筑该层结构的梁、板混凝土。
②转换层施工混凝土浇筑时，其下两层的模板及其支撑不得拆除。
③混凝土浇筑时，考虑到架体的受力均匀性，混凝土采用2台汽车泵从中间向东西两边对称浇筑。
5质量要求
①严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置。
②按要求设置剪刀撑：沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑；中部在纵横向每隔10m设竖向连续式剪刀撑，其宽度为4m～6m，并在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑同时在梁立杆支撑处按要求设置剪刀撑。
③确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于规范要求。
④施工时，应确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45N·m～60N·m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的。
⑤模板安装和浇筑混凝土时，将对模板及其支架进行观察和维护，当发生异常情况时，应按施工技术方案及时进行处理。
6结束语
综上所述，高层建筑转换层模板支撑体系的施工是一项极其复杂的系统工程，为了保证工程的质量、进度和安全，应在施工前做好方案的设计、审核与论证，同时进行详细的前期技术交底工作，施工中严格按照方案施工、检查。只有这样才能确保转换层模板支撑体系施工质量、安全处于良好的受控状态。
参考文献
[1] 吴家强.高层建筑转换层模板及支撑体系的技术设计[J].建筑安全.2004年第10期
[2] 赖胜权.高层住宅工程结构转换层模板及支撑的质量安全控制[J].科技资讯.2006年第24期
关键词:高层建筑；转换层；模板；支撑；安全要求
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
近年来，高层建筑越来越多，建筑结构形式也日益大型化、复杂化。为了满足建筑多功能的要求，转换层结构的应用也很广。它是建筑物不同结构形式相连结的关节点，在整个建筑结构中起到至关重要的连结纽带作用。然而，高层建筑转换层结构的施工难度较大，尤其是模板支撑体系的施工，关系到工程的质量、进度与安全。因此，先结合工程实例，就高层建筑转换层模板支撑体系的施工进行探讨。
1工程概况
某高层建筑工程，建筑面积34000m2，地下2层，地上32层，现浇剪力墙结构。为了满足建筑功能，在标高+18.00m楼层设置了转换层，设计了500×2000、600×1800、600×2200、600×2500、800×2500、以及600×1500、600×1800等大截面的梁构件，该层层高为5.69m，混凝土设计标号为C45。
2模板总体设计
施工时底层立柱应支撑在混凝土顶板上，并加垫通长5cm厚，宽25cm～30cm脚手板垫板，支撑按@1500设水平拉杆和剪刀撑。按设计标高调整支柱的标高，然后安装梁底模板，并拉线找平。当梁底跨度大于及等于4m时，跨中梁底处应起拱，主次梁交接时，先主梁起拱，后次梁起拱，高度为梁跨度的2‰，悬臂梁均需在悬臂端起拱4‰。
3模板设计验算
3.1梁侧模板计算
(1)梁侧模板荷载标准值计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。
新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
F=0.22γctβ1β2 F=γcH
其中：γc—混凝土的重力密度，取24.000kN/m3
t—新浇混凝土的初凝时间，为0时(表示无资料)取200/(T+15)，取5.714h
T—混凝土的入模温度，取20.000℃
V—混凝土的浇筑速度，取2.500m/h
H—混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取2.500m
β1—外加剂影响修正系数，取1.200
β2—混凝土坍落度影响修正系数，取1.150
根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值F1=60.000kN/m2；
考虑结构的重要性系数0.9，实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=0.9×60.000=54.000kN/m2；
考虑结构的重要性系数0.9，倒混凝土时产生的荷载标准值F2=0.9×4.000=3.600kN/m2。
(2)梁侧模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照简支梁计算。
面板的计算宽度取0.25m。
荷载计算值q=1.2×54.000×0.250+1.40×3.600×0.250=17.460kN/m
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=25.00×1.80×1.80/6=13.50cm3；
I=25.00×1.80×1.80×1.80/12=12.15cm4；
经计算得：最大弯矩M=0.109kN.m；最大变形V=0.49mm。
经计算，面板抗弯强度计算值：f=0.109×1000×1000/13500=8.074N/mm2＜[f]=15.00N/mm2,满足要求!
面板最大挠度计算值V=0.49mm＜250.0/250=1mm,满足要求!
(3)梁侧模板内龙骨的计算
内龙骨直接承受模板传递的荷载，通常按照均布荷载连续梁计算。
内龙骨强度计算均布荷载q=1.2×0.25×54.00+1.4×0.25×3.60=17.460kN/m
挠度计算荷载标准值q=0.25×54.00=13.500kN/m
内龙骨按照均布荷载下多跨连续梁计算。
经过计算得：最大弯矩M=1.396kN·m
最大支座F=13.990kN
最大变形V=0.636mm
本算例中，内龙骨截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=8.00×10.00×10.00/6=133.33cm3；
I=8.00×10.00×10.00×10.00/12=666.67cm4；
内龙骨抗弯计算强度f=1.396×106/133333.3=10.47N/mm2
内龙骨的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!最大变形V=0.636mm
内龙骨的最大挠度小于550.0/250,满足要求!
(4)梁侧模板外龙骨的计算
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。
外龙骨按照集中荷载作用下的连续梁计算,集中荷载P取横向支撑钢管传递力。
经计算得：最大弯矩Mmax=1.496kN·m
最大变形Vmax=0.529mm
最大支座力Qmax=36.762kN
抗弯计算强度f=1.496×106/9458000.0=158.17N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于500.0/150与10mm,满足要求!
(5)对拉螺栓的计算
经计算:N=fA=36.762<[N]=38.250，对拉螺栓强度验算满足要求!
3.2梁模板扣件钢管支撑验算
本模板支架搭设高度为5.5m，采用的钢管类型为48×3.0。梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.45m，立杆的步距h=1.50m，梁底增加3道承重立杆。
计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。
集中力大小为F=0.9×1.20×25.000×0.200×0.500×0.450=1.215kN。采用的钢管类型为48×3.0。
(1)模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照多跨连续梁计算。
作用荷载包括梁与模板自重荷载、施工活荷载等。
1)荷载的计算
①钢筋混凝土梁自重：q1=25.000×2.500×0.450=28.125kN/m。
②模板的自重线荷载：q2=0.500×0.450×(2×2.500+0.800)/0.800=1.631kN/m。
③活荷載为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载，经计算，活荷载标准值：P1=(1.000+4.000)×0.800×0.450=1.800kN；考虑0.9的结构重要系数，均布荷载q=0.9×(1.20×28.125+1.20×1.631)=32.137kN/m；考虑0.9的结构重要系数，集中荷载P=0.9×1.40×1.800=2.268kN。
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=45.00×1.80×1.80/6=24.30cm3
I=45.00×1.80×1.80×1.80/12=21.87cm4
经计算得：最大弯矩M=0.273kN·m；最大变形V=0.777mm。
2)抗弯强度计算
经计算得：0.273×1000×1000/24300=11.235N/mm2
面板的抗弯强度设計值[f]取15.00N/mm2，满足要求!
3)挠度计算
经计算得：面板最大挠度计算值V=0.777mm
面板的最大挠度小于266.7/250,满足要求!
(2)梁底支撑木方的计算
按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和:
均布荷载q=10.731/0.450=23.846kN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×23.85×0.45×0.45=0.483kN.m
最大剪力Q=0.6×0.450×23.846=6.439kN
最大支座力N=1.1×0.450×23.846=11.804kN
本算例中，木方的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=8.00×10.00×10.00/6=133.33cm3；
I=8.00×10.00×10.00×10.00/12=666.67cm4；
木方抗弯计算强度f=0.483×106/133333.3=3.62N/mm2
木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!
均布荷载通过上面变形受力图计算的最大支座力除以跨度得到19.397kN/m
最大变形V=0.677×19.397×450.04/(100×9500.00×6666667.0）=0.085mm
木方的最大挠度小于450.0/250,满足要求!
(3)梁底支撑钢管计算
1)梁底支撑横向钢管计算
横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算，集中荷载P取木方支撑传递力。
经过连续梁的计算得到：
最大弯矩Mmax=0.401kN·m
最大变形Vmax=0.211mm
最大支座力Qmax=11.923kN
抗弯计算强度f=0.401×106/4491.0=89.28N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于500.0/150与10mm,满足要求!
2)梁底支撑纵向钢管计算
梁底支撑纵向钢管只起构造作用，无需要计算。
4)扣件抗滑移的计算
纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算:
R≤Rc
其中：Rc—扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN
R—纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值，计算中R取最大支座反力，R=11.92kN单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!当R≤8.0kN时，可采用单扣件；当8.0kN
①混凝土应先浇筑结构柱，待混凝土强度达到70%后，方可浇筑该层结构的梁、板混凝土。
②转换层施工混凝土浇筑时，其下两层的模板及其支撑不得拆除。
③混凝土浇筑时，考虑到架体的受力均匀性，混凝土采用2台汽车泵从中间向东西两边对称浇筑。
5质量要求
①严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置。
②按要求设置剪刀撑：沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑；中部在纵横向每隔10m设竖向连续式剪刀撑，其宽度为4m～6m，并在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑同时在梁立杆支撑处按要求设置剪刀撑。
③确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于规范要求。
④施工时，应确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45N·m～60N·m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的。
⑤模板安装和浇筑混凝土时，将对模板及其支架进行观察和维护，当发生异常情况时，应按施工技术方案及时进行处理。
6结束语
综上所述，高层建筑转换层模板支撑体系的施工是一项极其复杂的系统工程，为了保证工程的质量、进度和安全，应在施工前做好方案的设计、审核与论证，同时进行详细的前期技术交底工作，施工中严格按照方案施工、检查。只有这样才能确保转换层模板支撑体系施工质量、安全处于良好的受控状态。
参考文献
[1] 吴家强.高层建筑转换层模板及支撑体系的技术设计[J].建筑安全.2004年第10期
[2] 赖胜权.高层住宅工程结构转换层模板及支撑的质量安全控制[J].科技资讯.2006年第24期