魏良寶

現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑的形式多樣，各種懸空結(jié)構(gòu)(如高空連廊結(jié)構(gòu)、門式連體結(jié)構(gòu)等)一般處于高空，跨度大且體型厚大［1，2］。各懸空結(jié)構(gòu)工程特點不同，實際支模時應(yīng)根據(jù)懸空結(jié)構(gòu)的特點來選擇合適的支撐體系。懸空結(jié)構(gòu)的模板支撐體系較多，但大體從其底部是否與地基接觸分為落地式、不落地式［3，4］。本文綜述了不同支撐體系的方案特點、適用范圍、經(jīng)濟(jì)性等，為實際懸空結(jié)構(gòu)的模板支撐的選型提供建議和參考。

1 落地式模板支撐

落地式支模方式是指結(jié)構(gòu)自重和施工荷載通過支撐體系直接傳遞給地基，而不用通過主體結(jié)構(gòu)或是其他形式結(jié)構(gòu)，這種支模方式主要有兩種形式:滿堂腳手架、落地格構(gòu)柱加型鋼桁架(梁)。在懸空結(jié)構(gòu)的模板支撐體系中，落地式支模方式最為常用，但是當(dāng)模板支撐高度較高，并且考慮規(guī)范規(guī)定的模板支架的壓縮變形和彈性撓度在1/1 000以內(nèi)時，則支模材料用量大，搭設(shè)和拆除周期長，支模體系的自重增加較多，對基礎(chǔ)還有一定要求，同時大大增加施工過程中的危險源［2］，適用高度一般在30 m以下。

2 不落地式模板支撐

不落地支模體系是以梁(型鋼或鋼桁架)式支模體系為基礎(chǔ)，配合撐桿或拉桿形成的支模方式。斜拉桁架的支撐體系承載力較大，但考慮到有些支?？臻g無法滿足桁架高度的要求，以及經(jīng)濟(jì)性、施工便利性等因素，因此常替換成型鋼。和斜拉鋼桁架相比，增大型鋼的截面、增加斜拉桿的數(shù)量、調(diào)節(jié)斜拉桿的吊點位置也可以達(dá)到和斜拉鋼桁架同等級的承載能力，但由于型鋼平臺側(cè)向支撐的減少，和主體結(jié)構(gòu)連接點簡化，一般達(dá)不到斜拉鋼桁架同樣的整體穩(wěn)定性要求。

2.1 基本梁式模板支撐

基本梁式模板支撐采用型鋼或桁架作為承重構(gòu)件，其與周邊結(jié)構(gòu)的連接形式見圖1。

圖1 基本梁式模板支撐

2.1.1 懸挑梁式

該支撐常采用型鋼。支撐一端與主體結(jié)構(gòu)固結(jié)，另一端為自由端［7］。隨著豎向荷載的增大，端部的撓度增加很快，所以這種支撐的跨度不可能很大，且這種支撐體系支座處的作用較大，應(yīng)注意主體結(jié)構(gòu)的受力。懸挑梁式支撐跨度一般在4 m以內(nèi)，適用于自重較小的懸挑結(jié)構(gòu)。這種形式經(jīng)濟(jì)性好，用材少;工期短;施工方便，工藝簡單［8］;對施工人員要求低;高空作業(yè)量小，安全性較好，但防護(hù)要求高。

2.1.2 兩端支撐式

這種支撐方式兩端與主體結(jié)構(gòu)通過鉸接［9］或固結(jié)方式相連。鉸接的形式使得支撐跨中撓度較大，端部支座處受到的彎矩較小?？梢赃m用于框架、剪力墻等不同的結(jié)構(gòu)形式。固結(jié)的形式可以降低跨中撓度，端部與主體結(jié)構(gòu)連接處受力較大;由于固結(jié)的節(jié)點比較復(fù)雜，且實現(xiàn)需要一定的空間，所以這種支撐方式會受到主體結(jié)構(gòu)形式的限制。該支撐方式一般適用跨度為10 m～15 m，支模高度沒有太多限制;雙邊或三邊嵌固結(jié)構(gòu)均可采用。經(jīng)濟(jì)性好，用材較少，工期占用較少。但施工過程中有高空作業(yè)，需要一定的焊接、吊裝工藝，安裝技術(shù)要求較高。

2.2 撐梁式支撐體系

這種支撐方式是在梁式的基礎(chǔ)上加設(shè)撐桿［10］，見圖2。撐桿的作用相當(dāng)于在梁的中部增加支座，可以大大減少支撐的懸臂長度或跨間的距離，有效降低支撐系統(tǒng)的最大撓度。由于荷載的分散作用，梁支座處主體結(jié)構(gòu)的受力和梁式支模方式相比，也有較大程度的降低。而且由于撐桿是位于支模平臺的下方，撐桿的施工不會影響工期。但撐桿作為受壓桿件，其穩(wěn)定性是該支撐方式的關(guān)鍵。撐桿的長度越大越不穩(wěn)定，所以撐桿的支座一般布置在支撐平臺下一層或兩層。撐桿與梁的連接位置不能隨意調(diào)整，所以撐桿對撓度的調(diào)節(jié)作用是有限的。這種支模方式適用于跨度和荷載中等的懸空結(jié)構(gòu)模板支撐體系，在以往工程中，這種支撐方式的最大跨度可以達(dá)到20 m以上。

圖2 撐梁式支撐體系

2.2.1 三角鋼桁架

這種支撐形式是用型鋼制作三角桁架［11］，然后可以整體吊裝到支撐平臺處。受力簡單，可以將整個桁架體系作為懸臂梁考慮，但承載力大于懸臂型鋼梁。支座處連接較復(fù)雜，對主體結(jié)構(gòu)要求高，在安裝之前需布置預(yù)埋件。該形式支撐適用于跨度一般在4 m以內(nèi)，自重中等的懸挑結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)性較好，一般不占用較多工期［12］。但型鋼用量較多，且需高空作業(yè)和一定的焊接［12］、吊裝工藝，對施工人員有一定技術(shù)要求。

2.2.2 三角鋼管架

這種支模體系是用腳手鋼管搭設(shè)三角形支模體系。這種支撐搭設(shè)形狀較復(fù)雜，與前面類型相比，整體與結(jié)點傳力情況不夠明確，受制作質(zhì)量影響大。該形式支撐適用于跨度一般在3 m以內(nèi)，自重較小的懸挑結(jié)構(gòu)。經(jīng)濟(jì)性較好，用材量較少;施工工期短，工藝簡單。但對施工人員有較高技術(shù)要求，需大量高空作業(yè)，存在安全隱患［11］。

2.2.3 鉸接撐桿

鉸接撐桿形式是將梁與撐桿分開制作，然后再進(jìn)行組裝，撐桿和梁之間采用鉸接形式，可采用螺栓連接。這種支撐體系受力明確［13］，撐桿的作用不但相當(dāng)于給梁加了支點，降低梁的最大撓度，且將傳給主體結(jié)構(gòu)的力分散，降低了主體結(jié)構(gòu)的受力。但撐桿作為細(xì)長的受壓構(gòu)件，仍然需要考慮其穩(wěn)定性。該形式支撐適用于跨度5 m以內(nèi)，自重中等的懸挑、兩邊或者三邊固結(jié)的結(jié)構(gòu)。經(jīng)濟(jì)性較好，用材少。工期短，施工簡便，對施工人員技術(shù)要求一般。高空作業(yè)較少，安全隱患較少。

2.3 拉梁式支撐體系

“拉梁式”支模方式和“撐梁式”支模方式原理相同，是通過增加梁的支點來提高支撐體系的承載力并降低最大撓度。和撐桿不同的是，拉桿不存在穩(wěn)定性問題，只要強(qiáng)度達(dá)到，拉桿就是安全的。根據(jù)需要，可以設(shè)置多道拉桿提高支撐體系的承載能力，如對于懸挑支撐平臺，跨度可達(dá)到8 m以上。而且拉桿可以采取加環(huán)筒的方式靈活的改變下端點的高度。拉桿也可以施加預(yù)應(yīng)力，做成預(yù)應(yīng)力拉桿，這將大大優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)的性能。這種支撐方式也有明顯的缺點，如拉桿吊點的位置是在支撐平臺上方，所以需要在吊點處的樓層達(dá)到一定強(qiáng)度后才能完成支模體系的搭設(shè)。當(dāng)采用桁架梁作為主要的承重體系時，斜拉桿布置形式有多種，有預(yù)應(yīng)力斜拉鋼桁架、預(yù)應(yīng)力鋼桁架以及預(yù)應(yīng)力索托桁架等，見圖3，不同的施加預(yù)應(yīng)力方式產(chǎn)生的效果是不同的。

圖3 拉梁式支撐體系

2.3.1 斜拉型鋼

這種支撐形式是采用型鋼作為直接承力構(gòu)件，設(shè)置斜拉桿(索)［14］作為柔性支點。斜拉索可以大大降低最大撓度，而且可以通過設(shè)置多道斜拉桿，增加承載能力。和撐桿的作用相同，斜拉桿可以將荷載分散傳遞給主體結(jié)構(gòu)?？梢詫π崩瓧U施加預(yù)應(yīng)力，調(diào)節(jié)撓度，并可對施工進(jìn)行調(diào)整控制［15-17］。該種支撐形式適用于跨度較大，自重中等的懸掛結(jié)構(gòu)、兩邊或三邊嵌固結(jié)構(gòu);對于懸掛結(jié)構(gòu)而言，如果設(shè)置多道拉桿，懸挑跨度可超過8 m，經(jīng)濟(jì)性較好;由于斜拉桿的施工需待斜拉桿吊點所在樓層混凝土澆筑后，并達(dá)到一定強(qiáng)度才行，因此該支撐對施工的工期有一定要求;其他施工簡便，對人員要求一般;存在一定高空作業(yè)。

2.3.2 斜拉鋼桁架

這種支撐形式就是將斜拉型鋼支模方式中的型鋼換為鋼桁架。鋼桁架的承載能力更大，與斜拉桿更好連接。其他結(jié)構(gòu)特點和斜拉型鋼形式相同［18，19］。該支撐形式適用于跨度大、自重高的兩邊或三邊嵌固結(jié)構(gòu)，最大跨度可達(dá)30 m以上，經(jīng)濟(jì)性較好。但需等斜拉桿支座處所在的樓層混凝土澆筑完畢后才能進(jìn)行斜拉桿的安裝。施工難度較高;對施工人員要求高。必要時通過在斜拉鋼桁架的基礎(chǔ)上對斜拉桿施加預(yù)應(yīng)力，施加預(yù)應(yīng)力的好處是可以對桁架的受力重分配，優(yōu)化桁架的內(nèi)力分布，也可降低支撐體系的最大撓度，同時通過施加預(yù)應(yīng)力可以對施工進(jìn)行調(diào)控［20］。

2.3.3 索托鋼桁架

這種支撐形式是將索穿過整個桁架，為桁架提供彈性支撐，控制跨中撓度并將荷載向上傳遞，且不會在桁架中產(chǎn)生有害的水平力。其承載能力要大于預(yù)應(yīng)力斜拉鋼桁架，結(jié)構(gòu)形式更合理［16］。適用于大跨度、高承重的兩邊或三邊嵌固結(jié)構(gòu)，最大跨度在30 m以上，經(jīng)濟(jì)性較好。需等斜拉桿支座處所在的樓層混凝土澆筑完畢后才能進(jìn)行斜拉桿的安裝。施工難度較高;對施工人員要求高。

2.4 撐拉梁式模板支撐體系

這種支模方式兼具梁與拉桿結(jié)合和梁與撐桿結(jié)合兩種支模方式的優(yōu)缺點［2-21］。根據(jù)拉桿和撐桿的特點，一般將拉桿與梁的節(jié)點布置在靠近跨中的位置，把撐桿布置在靠近梁支座的位置，見圖4。由于撐桿和拉桿的作用，荷載傳遞到主體結(jié)構(gòu)上的力被分散了，支撐結(jié)構(gòu)的支座對主體結(jié)構(gòu)的沖切力減小。這種支撐體系的使用跨度可以達(dá)到30 m以上，隨著大跨度、大承重、形式復(fù)雜多變的懸空結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，這種支撐體系會得到更多的應(yīng)用。這種支撐方式也不僅限于兩邊嵌固的結(jié)構(gòu)，對于周邊嵌固結(jié)構(gòu)也同樣可以采用。

圖4 撐拉梁式模板支撐體系

3 結(jié)語

不同的懸空結(jié)構(gòu)形式有自己不同的特點，同一種類型的結(jié)構(gòu)形式由于跨度、自重的不同或是現(xiàn)場條件的限制，所采用的支模條件也是不同的。實際工程中，要在考慮到各個工程特點、現(xiàn)場條件以及各種支撐的特性等基礎(chǔ)上，才能選取合適的支撐形式。有些支模形式，雖然理論上性能優(yōu)異，但由于施工技術(shù)復(fù)雜等原因，如預(yù)應(yīng)力桁架體系［21］等，實際工程中應(yīng)用還較少，有待進(jìn)一步的實踐來檢驗。最后，要衷心感謝南通建工集團(tuán)易興中研究院級高級工程師。

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