超高超重大跨度双向预应力梁的模板支撑系统设计与施工*

中国建筑第八工程局有限公司总承包公司 上海 200135

1 工程概况

中国博览会会展综合体项目位于上海市青浦区，总建筑面积约147 万m2，其中地上建筑面积127 万m2，地下建筑面积20 万m2，建筑高度43 m。展厅建筑面积53 万m2，由4 个独立的大展厅构成了其独特的四叶草造型。建成后将成为世界上规模最大、最具竞争力的一流会展综合体（图1）。

本工程空间结构高大，双层展厅层高16 m，楼面为超大面积预应力梁板结构，按轴线x方向长度为298.2 m、跨度36 m，y方向长度为308.0 m、跨度27 m，展厅屋面结构为多跨连续大跨度三角形的空间管桁架结构。预应力框架梁截面尺寸为1 800 mm×2 650 mm，一级次梁截面预应力井字梁截面尺寸为600 mm×2 500 mm，间距9 m；预应力小次梁截面尺寸为300 mm×900 mm，间距9 m；楼板板厚180 mm（图2）。

图1 中国博览会会展综合体项目鸟瞰图

图2 展厅结构剖面示意

2 工程技术特点和难点

（a）超高。工程支模高度达到16 m，对支模架体搭设要求高，不仅要求架体本身的安全，且对施工过程中的安全要求亦高；

（b）超重。工程框架梁截面为1 800 mm×2 650 mm（y向），1 800 mm×2 650 mm（x向），次梁为600 mm×2 500 mm；

（c）大跨度。工程预应力混凝土梁跨度沿纵向36 m、横向27 m，在房建系统中较为罕见。

（d）结构受力复杂。工程结构受力复杂，双向均配置大量的预应力筋，施工中应避免预应力张拉对结构整体受力性能产生不利影响。

3 预应力梁支模体系选择

3.1 方案一[1-4]

若采用普通钢管扣件式满堂支撑架进行搭设，经计算大梁底板支撑立杆间距须为200 mm×400 mm，立杆步距1 700 mm，板下支撑间距800 mm×800 mm。由于梁底立杆搭设间距过小，不仅工人操作困难，搭设速度较慢，架体承载力受节点影响较大，而且钢管、扣件用量大，钢管需求量将超3 万t，扣件需求量为600 万只，综合经济性较差。

3.2 方案二

若采用碗扣式满堂支撑架进行搭设，经计算，大梁底板支撑立杆间距为300 mm×600 mm，立杆步距1 200 mm，板下支撑间距1 200 mm×1 200 mm，其搭拆速度、架体承载力虽优于普通扣件式钢管支撑架，但整体稳定性一般，需时较多。对于会展项目体量大、工期紧的特点而言，还需进一步优化支撑体系。

3.3 方案三

采用新型承插盘扣式满堂支撑架进行搭设，经计算大梁底板支撑立杆间距可放至900 mm×1 200 mm（梁底立杆规格Φ60.3 mm×3.2 mm，材质Q345），立杆步距可放至1 500 mm，板下支撑间距1 500 mm×1 200 mm。由于立杆间距大、杆件用量少，其搭拆速度优于普通扣件式支撑架和碗扣架[5]，且经复验测试，立杆承载力大，架体安全性高。

故经综合分析，选用方案三进行本工程展厅部分的模板支撑架设计。

4 新型承插盘扣式满堂支撑架的设计

新型承插型盘扣式钢管支架立杆有Φ60.3 mm×3.2 mm、Φ48.3 mm×3.2 mm两种规格，不同的立杆规格构成了A、B两种系统支撑架体。立杆底部使用底座，顶部使用可调托座，如图3所示。

图3 架体节点

4.1 A型架的设计[6-8]

大梁底立杆采用A型支撑架，立杆横距均为900 mm，纵距为1 200 mm。模板为厚18 mm胶合板；梁底次龙骨为5#槽钢，间距300 mm、跨度900 mm，次龙骨垂直于梁截面铺设；主龙骨为150 mm×75 mm×5 mm×7 mmH型钢，间距900 mm，跨度1 200 mm，H型钢铺设方向为顺梁铺设。A型架体构件型号规格见表1，A型架架体示意见图4。

表1 A型架型号规格

图4 A型架搭设示意

4.2 B型架的设计

厚18 cm混凝土板下及600 mm×2 500 mm、300 mm×900 mm梁底采用B型架搭设平台方式，架体搭设至600 mm×2 500 mm梁底支模高度，即可调托座顶面高度13.08 m。托座内放置同A型的H型钢，型钢上铺设5#槽钢作为2 500 mm次梁模板支撑的次龙骨，其余部分板下支撑立杆立于100 mm×100 mm木方上（木方放置在型钢平台上）。A型架体构件型号规格见表2，B型架架体示意见图5。

表2 B型架型号规格

图5 B型架搭设示意

5 支撑架的施工要点

（a） 该新型承插盘扣式满堂支撑架应配套使用，进场应检测和测试，符合《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》（JGJ 231—2010）规定要求；

（b）支撑面承载力需进行检测，达到承载力140 kPa的要求；

（c）由于工程大部分梁截面较高，分别为2 650 mm和2 500 mm，因此梁侧模板支撑应加设斜撑；

（d）梁底设型钢转换层，每道型钢两端需采用“鳄鱼夹”将型钢与顶托连接固定（图6）；

图6 鳄鱼夹连接节点

（e）采用Φ48 mm×3.24 mm钢管将1 800 mm×2 650 mm梁底A型架与周边板底B型架连接。水平方向为梁长方向最外侧一支A型立杆均与B型立杆拉结，垂直方向上共3 道。由于A型架立杆Φ60.3 mm，因此需采用专用Φ（60.3～48 ）mm扣件。

（f）水平杆件或斜杆通过插销固定在竖向杆件的盘扣上，插销外表面应与水平杆和斜杆杆端扣接头内表面吻合，插销连接应保证锤击自锁后不拔脱，抗拔力不得小于3 kN。

6 结语

工程实践证明：该新型承插型盘扣式脚手架以其安全性能高、搭拆方便、用工量少、外形美观等特点，克服了传统支模体系在超高超重大跨结构构件中的施工难题，对于施工工期紧张的项目尤为适用，不仅为本工程赢得了可观的经济效益，亦为类似结构支撑体系的设计与施工提供了比照和参考。