３３６研究探讨Ｒｅｓｅａｒｃｈ 混凝土浇筑过程对高大模板支撑体系的影响及对策 洪龙福 （福建省厦门鼎谦建设工程有限公司 福建厦门 ３６１００５） 中图分类号：Ｇ３２２文献标识码：Ｂ 文章编号１００７－６３４４（２０１６）０９－０３３６－０２ 摘要：工程事故分析表明高大模板支撑体系的安全事故常发生在混凝土浇筑阶段。混凝土浇筑是一个动态、分阶段施加荷载的 过程，整个过程中支撑体系的内力和变形是动态变化的，文章分析和总结了这种动态过程的影响。在龙岩市妇女儿童活动中心二期 工程工程的高大模板方案设计和混凝土浇筑过程中，考虑这种动态变化的影响，采取了相应的对策，取得了较好的施工效果，降低 施工过程安全风险。 关键词：高大模板；混凝土浇筑；支撑体系 Ｉ４ Ｉ ２ｌ—１Ｉ区十一层梁板 ＋２８．４５０ｒｎ一 １引言 如今高大模板及其支撑体系被广泛用于现浇钢筋混凝土中。由于荷载大、支 撑高度高、结构跨度和面积大等因素，施工安全风险高，常出现工程事故，造成 很大人损伤亡和财产损失。国内对于高大模板及其支撑体系的研究一般侧重于在 设计阶段保证强度、刚度和稳定性，以及从材料缺陷、构造缺陷和人员操作不当 等角度进行研究。然而，通过对高大模板事故调查表明，大部分的工程事故发生 在混凝土浇筑过程中，因此研究混凝土浇筑的整个时间历程对高大模板支撑的影 响及控制对策具有重要意义。 ７ ２－１０轴／２一Ｆ ２－Ｇ轴 ＋４０．１５Ｏｍ １１．７ ３００×１００ｏ １０．５×５．７ ３．２保证高大目标支撑体系安全的施工过程控制对策 ３．２．１考虑混凝土浇筑冲击的设计荷载取值 在模板专项方案设计中，混凝土荷载是以静荷载方式进行计算。鉴于上文分 析，混凝土浇筑过程中混凝土冲击效应大，故本项目的高大模板方案在设计荷载 取值时，将混凝土荷载考虑成为动荷载，进行补充验算。以Ｉ区三层板模板（基 本信息见表２）的立杆稳定性验算为例进行分析如下。 表２ Ｉ区三层梁板基本信息表 新浇混凝土楼板名称 ｌ区＝层粱 新浇混凝土楼板板厚（ｍｍ） 板 １２０ ８．４ ２．５ ２．５ １．５ ２混凝土浇筑过程对高大模板支撑体系的影响 高大模板及其支撑体系是—个统一的整体，在混凝土浇筑全过程中，受荷载和相 新浇混凝土楼板边长Ｌ（ｍ） ｌ２．７ 新浇混凝土楼板边宽Ｂ㈤ 当计算面板和小梁时的均布活荷载（ｋＮ／ｍ ） 施工人员及设备荷载标准 当计算面板和小梁时的集中荷载（ｋＮ） 值Ｑ 当计算主梁时的均布括荷载（Ｉ【Ｎ，ｍ 互之间连接的影响，从模板、肋木、立杆的内力和变形是变化的，这些力学参量的变 化是造成局部失稳或者整体失稳的主要原因。而这些参量直接受混凝土浇筑方案和模 板设计构造方案决定。随着混凝土浇筑的进行，被浇筑区的立杆的轴力显著上升，其 他区的立杆轴力不明显，等到混凝土浇筑完后，架体立杆的轴力基本趋于稳定，但是 每根立杆的内力不尽相同，即使是同—根立杆上下部位轴力也不—样，且最大值一般 出现在浇筑过程中，浇筑完毕之后有所降低；同时水平横秆和剪刀撑也承受内力和发 生变形，对立杆具有协调配合的作用 。混凝土浇筑过程中混凝土泵送具有冲击力，故 在荷载取值时应当适当考虑这种冲击效应。研究发现，混凝土在非对称浇注过程中， 当计算支架立柱及其他支承结构构件时的 均布活荷载（ｋＮ／ｍ２） 漠板自重标准值Ｇ （ｋＮ，ｍ 新浇筑混凝土自重标准值 Ｇ２ （ｋＮ， １ Ｏ．５ ２４ １．１ ０－３９ 架体会产生较大 移，显著增加架体整体失稳的风险 ；在浇筑过程中，混凝土泵出的 角度会引起水平荷载，进一步加剧失稳的风险。故在高大模板施工过程中，混凝土浇 筑的动态过程对体系的影响是多方面的，以上的分析指导施工过程中，设计荷载取值、 钢筋自重标准值Ｇ３ ｏ【Ｎ，ｍ 风荷载标准值∞ｌ（ｋＮ，ｍ 模板支架高９．７ｍ，立柱呈中心对称布置，立柱纵横向间距为ｌ。１ｌＯ０ｒａｍ，立柱 距离混凝土短边和长边距离分别为３００和３５０ｒａｍ。水平拉杆布局ｈ＝１５ＯＯｍｍ，小梁 间距４００ｒａｍ。模板立面设计简图如下图１所示。 ３确保混凝土浇筑过程高大模板体系安全的对策～ 一以龙岩市妇女儿童活动中心二期工程为例 龙岩市妇女儿童活动中心二期工程位于龙岩市龙腾中路西侧、体育公园北面 ３．Ｉ工程概况 图１模板立面简图 （２）立杆稳定验算 一１ ｌ 《建筑施工扣件 剪刀撑设置 加强型 全技术规范》 ＧＪ１３０—２０１１ 地块。本工程为高层综合楼，总建筑面积为４４５９９．９３ｒｔｌ＇。工程分为两个区，Ｉ区为 地下一层，地上四层，层高４．５ｍ一５．２ｍ，屋面檐口标高为１４．２ｍ；ＩＩ区为地下一层， 地上十五层，层高均为４．５ｍ一５．４ｍ，屋面檐口标高为６１．２ｍ。本工程的高大模板部 位如下表１所示，楼层的楼板厚度均为１２０ｒａｍ。本工程模板工程量大，结构施工工 期短，拟采用钢管 ４８ Ｘ ３１５ｍｍｊ￣手架支撑体系。 表１高大模板的部位 宁号 部位 标高（Ｉｎ） 高度 梁截面尺寸 （跨度（ｎａ） １１３） ｍ） ３００×１０ｏＯ １２．７×８．４ 立杆稳定性计算依据 式钢管脚手架安 立杆顶部步距ｌＩｄ（ｍｍ） 顶部立杆计算长度系数 １５ｏｏ 立杆伸出顶层水平杆中心 线至支撑点的长度ａ（瑚ｍ） ２ｏ０ １．３８６ 非顶部立杆计算长度系数 ２ １．７５５ １ Ｉ区三层梁板 －０．７５ｍ一＋８．９５ｍ ９．７ １－９—１－１３轴，１一Ａ一１－Ｄ轴 ２ 钢管类型 立柱截面回转半径ｉ｛ｍｍｌ 中４８Ｘ ３．５ １５．８ 立柱截面面积Ａ＜ｍｍ２） 立柱截面抵抗矩ｗ（ｃｍ ２０５ ４８９ ５．０８ ＩＩ区四层梁板 －０．７５ｍ一 １３．６ ３ｏ０×１０ｏ０ １０．５×５．７ ２—７—２—１０轴，２ Ｆ～２－Ｇ轴 ３ ＋１２．８５ｍ ＋ｌ６．７５０ｍ一 １１．７ ３ｏ０×１０ｏ０ １０．５×５．７ 抗压强度设计值 田（Ｎ／ａｒｍ￣） Ⅱ区八层梁板 ２—７—２一ｌ０轴／２一Ｆ一２－Ｇ轴 ＋２８．４５０ｍ １）长细比验算 Ｒｅｓｅａｒｃｈ研究探讨３３ 以顶部立杆段为例 ｋ。＝ｋ ｔ（１ｌｄ＋２ａ）＝１ ｘ １．３８６ ｘ（１５００＋２ ｘ ２００）＝２６３３Ａｔｏｍ ＝浇筑方案严格遵循对称浇筑工艺。混凝土浇筑过程中应从两端对称向跨中进行分 层浇筑。 ｌｊｉ＝２６３３．４／１５．８＝１６６．６７≤【 ］＝２１０ （２）混凝土泵送前，在模板体系四周用铁丝挂设重吊锤，作出垂直和水平方 ２）立柱稳定性验算 以顶部立杆段为例 ｌ０。＝ｋ ｌ（１ｌｄ＋２ａ１＝１．１８５×１．３８６×（１５００＋２×２００）＝３１２１ｍｍ ＝向的标志，作为在混凝土浇筑过程中的沉降和位移观测点，设置变形警戒值，由 测量人员定时观测，确保观测值小于警戒值。施工中如果出现超过警戒值的情况， 立即停止施工，疏散人员，经重新对支撑体系鉴定和加固后方可复工 。 （３）泵送混凝土泵送的冲击力必须有效控制。严格按要求做好防振、减振措 施，接管、移管必须小心轻放，控制混凝土自由坠落高度小于１．５ｍ，防止产生振 ＝０．１８６ ｌｏｔ／ｉ＝３１２０．５７９／１５．８＝１９８，查表得， 风荷载：Ｍ ＝０．９ ×１．４ ＣＯ ｋＬｈ２／１０＝０．０８ｋＮ・Ｉｌｌ 在计算轴向力时，将混凝土作为恒荷载和活荷载分别进行验算如下 Ｎ ＝０．９１１．２乏ＮＧ．ｋ＋Ｏ．９×１．４三（Ｎ￣＋Ｍｄｌ０］＝０．９ ｘ［１．２ ｘ（０．５＋（２４＋１．１）×０．１２）＋０．９× １．４×１】×１．１ ｘ Ｉ．１＋０．９ ×１．４ｘ０．０８／１．１＝６．０６ｋＮ 动。泵出的混凝土流体的角度尽量控制在垂直，避免产生较大水平冲击力。 （４）混凝土浇筑和振捣全过程保持连续均匀浇捣，由专人监督，间歇时间应 尽量缩短，并应在前层砼初凝前，将次层砼浇筑完毕。防止超高堆置，对可能出 在计算轴向力时，将混凝土荷载作为活荷载时补充验算如下： Ｎ ：０．９１１．２∑Ｎａ ＋０．９ ｘ １．４∑（Ｎ ＋Ｍ 】＝Ｏ．９ ｘ［１．２×（０．５＋１．１×Ｏ．１２）＋０．９ ｘ １．４ ×（１＋２４×Ｏ．１２）］×１．１ ｘ １．１＋０．９ ｘ １．４×０．０８／１．１＝６．１３ｋＮ 现的超载要高度警惕和避免，钢筋、模板等材料不能在浇筑完毕后集中堆放。 ４结论 高大模板及其支撑体系在混凝土浇筑全过程中，每个构件，从模板、肋木、 立杆的内力和变形是动态变化的，是造成局部失稳或者整体失稳的主要原因，必 须对混凝土浇筑过程进行全方位控制，确保高大模板体系施工安全。研究表明， 由以上计算发现，将混凝土考虑为活荷载后，轴力值增加０．０７ｋＮ，再考虑到 高大模板构造和人为安装时不确定性的缺陷，故在最终验算时取大值： ｆ＝ＮＪ（ Ａ）＋ＭＪＷ：６．１３ ｘ１０３／（０．１８６×４８９】＋Ｏ．１１×１０￣／５０８０＝８９．０５Ｎ／ｍｍ ≤田 ＝２０５Ｎ／ｍｍ ，满足要求。 混凝土浇筑的顺序、浇筑过程的冲击以及高大模板自身结构体系在这些动态过程 中的变化，是引起事故的主要威胁。在高大模板工程设计过程中，建议考虑混凝 ３．２．２完善支撑体系构造措施 钢管规格为ｑｂ４８ ｘ ３．５ｍｍ，每个扣件的拧紧力矩都要控制在５０～６０Ｎ．１１１。每根 立柱底部应设置底座及垫板，垫板厚５０ｒａｍ。纵向和横向扫地杆采用直角扣件固定 土对模板的冲击力，本文将混凝土自重作为活荷载进行考虑，适当放大了荷载效 应，确保设计方案更加安全，并完善了设计构造方案；在混凝土浇筑过程中，针 对动态过程的特征，细化了施工方案，并严格执行。最终本工程的４个部位的高 在据底座上皮立杆上，距离＜２０ｏｍｍ。 立柱接长必须采用对接扣件连接，相邻两立柱接头错开的距离＞５００ｍｍ。严 禁将上段的钢管立柱与下段钢管立柱错开固定在水平拉杆上。 大模板体系均安全支撑７混凝土浇筑和养护全过程，直至拆除。 参考文献 【１１郑莲琼，蔡雪峰，庄金平．高大模板扣件式钢管支撑体系现场实测与分析ｌＪ】． 工业建筑，２０１３．４（７）：９６—９８ 满堂支架立柱的外侧周圈设由下至上的竖向连续式剪刀撑。剪刀撑杆件的底 端与地面顶紧，夹角宜为４５。一６０。。当层高在８—２０ｍ时，在有水平剪刀撑的 部位，应在每个剪刀撑中间处增加一道水平剪刀撑。 ［２】刘莉，王芳，王博．混凝土浇筑顺序对高大模板支撑体系稳定性影响叨． 钢管立柱顶部应设ｕ形可调支托，必须楔紧楞梁两侧，其螺杆伸出钢管顶部 ＜２００ｍｍ，螺杆伸人钢管内径≥１５０ｍｍ，螺杆外径与立柱钢管内径的间隙＜３ｍｍ 。 ￣沈阳建筑大学学报（自然科学版），２０１４，３０（１）：１１５—１１８ 【３】中华人民共和国住房和城乡建设部＿ＪＧＪ １６５—２００８．建筑施工模板安全技术规 范嘲．北京：中国建筑工业出版社，２００８ 【４】中华人民共和国住房和城乡建设部．ＪＧＪ １３０—２０１１．建筑施工扣件式钢管脚手 架安全技术规范［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１１ 【５１梅源，胡长明，周正永；高大模板支撑体系在结构施工期内所受荷载统计分 析闭．工业建筑，２０１０，４０（２）：４３—４４ 钢管支架立杆的垂直允许偏差控制在１５ｍｍ内。钢管支架立杆周圈外侧与先 行浇筑的框架柱设置刚性拉结（设置抱柱），加强满堂钢管支撑稳定性。 ３．２．３优化混凝土浇筑方案 本工程高大模板体系的混凝土采用泵送商品混凝土，浇筑过程中的要突出浇 筑顺序的合理性和减小混凝土冲击力，针对性提出以下细化措施，施工中应严格 执行，确保施工安全。 （１）本工程四个高大模板体系的施工部位的结构平面形状均为矩形，施工中 （６］王娜．混凝土结构高支撑模板体系有限元分析及施工关键技术［Ｊ】合肥：安徽 建筑工业掌院，２０ｌ３ （上接第３４５页） 实践是检验真理的唯一标准，因此接下来以某小区进行的高层大开间短肢剪 力墙工程施工为例，进行简要分析。 小区位于山区，周围地形地质相对复杂，而小区内部分布着小高层和高层建 筑若干．居住的人口密集程度极高，因此地短肢剪力墙的抗震能力是一个极大的 挑战。在对进行了相关的调查分析后发现，开发商、建筑商为了提高小区高层住 宅的抗震能力，保护小区居民的生活安全，并给大家提供一个更加舒适的生活空 间，小区内部中８栋小高层在设计施工时选取了大开间短肢剪力墙结构形式。并 已经在长期实践中取得不错的效果，达到预期的目的。 具体来说，小区开发商和建筑商邀请了专业的设计团队以周围自然环境为出 发点，结合为人民服务的思想设计了三套高层大开间短肢剪力墙的施工方案，在 经过楼内不同区域荷载取值、楼建筑空间结构布置分析、和科学精准的抗震能力 计算，并模拟比较三种方案在外界作用力情况下产生的不同位移、位移比以及刚 性比后，综合多种情况进行最优选择后，确定的施工设计方案。 在施工进行中指派了专业的直接负责人员团队，对从选材到检验的施工全过 程进行严格地监督把关，并对施工中出现的具体问题与相关技术人员进行及时的 沟通，在保证基本设计不变的基础上进行自由调整，直至寻找到最适宜的高层大 开间短肢剪力墙施工方式为止。 在开发商、建筑商和专业设计施工团队的集中配合下，所有工作人员始终秉 承虔诚的工作态度，高质量地完成任务，最终打造出墙厚２００ｍｍ，基础顶面到六 层顶混凝土强度等级为Ｃ３０，六层顶以上部分混凝土强度等级为Ｃ２５的高层大开 间短肢剪力墙结构，成功地实现了最初的设想。 ４、总结 无论是高层建筑的出现，高层建筑内部大开间模式的出现，还是短肢剪力墙 结构的出现，都是时代发展过程中的必然，因此三者在接下来的前行中都有十分 广阔良好的发展前景。但是想要真正将三者有机结合在一起，发挥出最大的经济 效益和社会效益，就需要与之相关的所有人，大家齐心协力承担起自身肩负的责 任，做好相应的本职工作，以每一个细小的成功铸造最后的胜利，为自己打造一 个更加舒适安全的生活环境。 参考文献 【１】金京秋．浅谈高层住宅工程短肢剪力墙施工技术『Ｊ１．科技致富向 导．２０１５，２１：１６６＋２０２． ［２］李建国．高层建筑大开间短肢剪力墙施工技术［Ｊ】．山西建筑，２０１４，０５：６４—６５． ［３］王海涛．浅析高层住宅工程短肢剪力墙的施工技术［Ｊ】．科技创新与应 用．２０１５．１７：２２６．
