型钢与φ48钢管组合支模工法1 前 言随着国民经济的发展，建筑功能和造型对于建筑结构的要求越来越高，大体积的厚板和大截面（实腹）梁在现浇钢筋混凝土结构中出现得越来越多，相应地带来了施工中的重荷模板支撑难题对于这些结构荷重很大的模板支撑工程，采用传统的φ48钢管架体难以满足承载力和稳定性的要求为杜绝模板坍塌，各地对超重超高模板架体采用φ48钢管架体亦作了限制为解决此难题，我公司提出采用工程常用的型钢作为竖向受力立杆，用φ48钢管作为水平约束的组合型支模体系该技术在合肥市中心医院医技楼大体积板（板厚1.3m、2.5m）、乐清金世天豪大酒店工程大跨度预应力梁（梁截面尺寸650mmX1700～2000mm）、龙泉市行政中心等工程中多次实践，取得良好效果，实践及工程监测证明该体系结构合理、安全可靠、技术先进、经济适用，符合节能、节材、安全、环保要求采用的关键技术经科技查新尚无应用先例，为首创，2008年11月通过了安徽省科学技术厅科技成果鉴定，已获国家专利（专利号：ZL200820118931.1）经过对该技术应用的总结提炼，形成本工法2 工法特点2.0.1结合工程结构设计对支模架体的特殊要求，采用型钢与φ48钢管组合支模架体，可以满足大荷载支模体系的强度、刚度和稳定性要求，受力合理、安全可靠。
2.0.2采用型钢（如[16槽钢、I14工字钢）取代φ48钢管作为超重结构支模架的立杆，可以在保证安全可靠的同时大大降低立杆的密度和纵横拉杆的数量，主要材料为型钢和φ48钢管，取材方便、施工工艺成熟、安装快捷型钢（槽钢或工字钢）在支模架体拆除后，依然可以用作建筑物悬挑外架的悬挑梁，继续周转使用整个模板支撑体系中基本没有专用材料，经济适用、安全可靠、符合节材、节能环保、安全文明施工要求2.0.3在型钢立杆上按照固定步距焊接好水平方向的“耳杆”（即在型钢柱上焊接两个水平方向的短钢管，其中主“耳杆”采用嵌入方式与型钢连接，增加可靠性，两根钢管竖向高差53mm），通过扣件连接纵横向水平杆件，形成一个稳定的支模架体系避免现场焊接，同时架体步距设置满足规范要求，架体搭设方便，仍按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）操作，工艺成熟，施工质量易于保证2.0.4在立杆底部的钢板上预留螺栓孔，形成可调支座，将型钢立柱顶调至方案标高柱底灌入低标号混凝土，形成临时支座，使得架体更加安全可靠，同时对支模高度在一定范围内的变化适应性更强，亦利于后期架体拆除3 适用范围本工法适用于大荷载的现浇混凝土结构（如转换层大梁、超厚楼板、预应力大梁等）支模架施工，也适用于高支模架的施工。
4 工艺原理4.0.1 本工法采用竖向承载能力及刚度远优于φ48钢管的型钢（取材于外挑脚手架的常用型钢）作为重荷模板支撑系统的立杆来直接承受上部竖向荷载，同时在型钢立杆上按照固定步距焊接好水平方向的“耳杆”（即在型钢柱上焊接两个水平方向的短钢管，两根钢管竖向高差53mm），见图4.0.1通过扣件连接纵横向水平杆件及剪刀撑，形成一个稳定的支模架体系，对支撑系统提供整体性连接和水平约束 图4.0.1 耳杆连接器实样图4.0.2 型钢立杆底部的钢板上预留螺栓孔，通过调节螺栓调节立杆的竖直高度，将立杆顶部调至方案标高，再在上方铺设型钢主梁、次梁、木楞、模板在模板支撑系统架设、调整标高完成后，在型钢立杆的底座周围围合模板，灌入早强低标号混凝土，形成临时支座待混凝土强度达到模板支撑设计计算要求的强度后，即可在上方浇筑大体积混凝土4.0.3 拆模时，先将底部低标号混凝土临时支座剔除，通过可调螺栓将整个架体下调，使架体与楼板分离，然后依次从上往下分块拆除木楞、次梁、主梁、联系杆、立杆5 施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程5.1.1 支模架设计工艺流程5.1.2 支模架施工工艺流程5.2 设计及施工要点5.2.1 支模架体的设计1 支模架立杆的设计：支模架立杆采用型钢，立杆的间距根据建筑结构的布局和荷载情况进行设计。
设计的立杆间距均指最大间距，实际施工排布时不超过设计的立杆间距 2 支模架主次梁、木楞等设置：根据实际荷载及选材可由以下组合：型钢主梁+型钢次梁+木楞+模板或者型钢主梁+密排钢管+方木+模板，以安全经济为原则3 支模架基础部分的处理：1）支模架位于地下室顶板或楼板上时：考虑设计工况下的上部所有荷载，对地下室顶板或楼板的承载力要求通过计算确定若不满足，利用临时钢支撑加固楼板，临时钢支撑在支模架拆除后方可拆除2）支模架座于自然地面时：须对表面土层夯实，铺设碎石层并硬化，对地基土层承载力要求通过计算确定设计依据：《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)4 支模架的其它加固措施：整个支模架在其外侧周边和内部设置剪刀撑，并设置与周边墙柱的拉结，作为刚性侧向约束设置的要求和依据按照《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）执行5.2.2 支模架体的计算1 支模架的受力方式：板上的均布荷载由木模板传递至方木楞，然后依次经过型钢次梁、主梁传递给型钢立杆承担，计算模型见图5.2.2-1 图5.2.2-1支模架计算模型2 设计依据：《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）、《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）。
3 荷载计算：支模架所承受的荷载组合及荷载取值按照《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）的规定采用4 支模架计算：1）立杆的稳定性计算立杆的稳定性根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）中5.3.1条公式进行计算： （5.2.2-1） 式中：N——立杆的轴心压力设计值（KN）； A——立杆净截面面积（cm2）； ——轴心受压立杆的稳定系数，由长细比l0/i查表得到； i—— 计算立杆的截面回转半径（cm）； l0——计算长度（m），按JGJ130-2001第5.3.3条计算；——型钢立杆抗压强度设计值（N/mm2）2）耳杆连接器的计算杆采用φ48钢管，预先焊接在立杆的指定位置处，再通过扣件与周围的纵横杆连接成整体耳杆与立杆连接的构造和受力如图5.2.2-2所示，采用Q235号钢，手工焊，E43型焊条，焊脚尺寸按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中的相关规定，对耳杆连接器中的扣件抗滑力、耳杆强度、焊缝强度等进行验算图5.2.2-2 耳杆与立杆连接的构造和受力（1）扣件的抗滑力验算由单根立杆的竖向承载力及立杆安装的垂直偏差（取值按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）中规定的最大允许偏差），可得单根立杆偏差产生的水平力,再考虑荷载的最不利组合，即在多根立杆同向偏差作用的情况下，得到最大水平力。
此时，应小于扣件的最大抗滑承载力.（2）耳杆的强度验算耳杆的受力如图5.2.2-2中的（a）所示，计算简图可近似简化成一端固定的悬臂杆，对其强度进行验算根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中4.1节的公式进行强度计算：抗弯强度： （5.2.2-2）式中：——绕x轴的弯矩； ——对x轴的净截面模量； ——截面塑性发展系数，按（GB50017-2003）表5.2.1采用；——钢材的抗弯强度设计值；抗剪强度： （5.2.2-3）式中：——计算截面的剪力； ——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；——毛截面惯性矩； ——计算截面处的板厚；——钢材的抗剪强度设计值；折算应力： （5.2.2-4）式中：、——计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力； ——计算折算应力的强度设计值增大系数，=1.1；——钢材的强度设计值；（3）焊缝的强度验算耳杆与立杆的焊缝连接承受弯矩和剪力共同作用，计算简图近似如图5.2.2-2所示。
根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中7.1.3条中的公式进行强度计算：弯矩引起的应力： （5.2.2-5）剪力引起的应力： （5.2.2-6）由和共同作用： （5.2.2-7）式中：——由弯矩引起的应力； ——由剪力引起的剪应力； M——弯矩设计值； y——焊缝的重心位置；I——焊缝的惯性矩； V——剪力设计值； ——焊缝的总计算面积；——角焊缝的强度设计值；——正面角焊缝的强度设计值增大系数：对承受静力荷载和间接承受动力荷 载的结构， ；对直接承受动力荷载的结构，5 支模架顶部的梁、木楞、模板等验算：支模架顶部的梁采用型钢作为纵（横）向梁，木楞放置于型钢梁上，再上铺模板根据受力情况分别对梁、木楞进行验算 图5.2.2-3支模架顶部主次梁、木楞平面布置示意5.2.3 支模架体的施工1材料准备材料准备包括型钢立杆和型钢主、次梁的预制场加工，条件有限也可外委加工型钢的现场加工图见图5.2.3-1图5.2.3-1 型钢立杆的现场加工图型钢立杆的预制场加工具体做法：将型钢立杆按照固定步距（如步距为1.5米，即在距底端200，1700，3200，4700等位置）在型钢立杆底端、中部和上端分别焊接两根水平方向的短钢管作为耳杆，且这两根钢管竖向高差53mm，以方便与周围钢管的扣件连接。
主“耳杆”与型钢采用嵌入方式连接，见图5.2.3-2最后在型钢立杆的两端部焊接200X200X10底垫板以及200X100X20顶封板型钢立杆加工图见图5.2.3-3型钢主、次梁的预制场加工做法是：次梁与主梁在搁置点处均须加焊肋板，保证局部翼缘稳定，该部分预先加工制备，以减少现场焊接主梁的肋板布置示意图见图5.2.3-4 图5.2.3-2 “耳杆”连接器实样图图5.2.3-3 型钢立杆的加工图 图5.2.3-4 主梁的肋板布置示意图2 弹线定位 支模架搭设前按支模架搭设平面布置图所示位置弹出型钢立杆的定位线，保证安装准确到位3 支模架架体的搭设支模架的搭设包括两个部分：型钢立杆的安装和纵横水平向杆件、剪刀撑的安装整个搭设采用逐排和逐层搭设的方法，其水平纵横向杆件、剪刀撑应紧随立杆的安装及时设置具体做法如下：先把型钢立杆吊装入位，并在下方200mm高度处设置扫地杆；然后在整个支模架的每一排每一层通长连续设置水平纵横向杆件，水平纵横向杆件与型钢立杆采用扣件连接，使立杆与纵横向杆件形成一个整体；整个支模架在其外侧周边和内部采用φ48钢管设置剪刀撑，并设置与周边墙、柱的拉结，作为刚性侧向约束。
立杆与水平纵横向杆件连接节点详图见图5.2.3-5 图5.2.3-5 立杆与水平纵横向杆件连接节点实样4 支模架顶部的梁、木楞、模板的搭设支模架顶部的梁、木楞、模板的搭设包括两。