中铁九局集团第四工程有限公司 辽宁省沈阳市 110013
摘要：随着我国经济的快速发展建筑行业发展迅猛，建筑造型越来越新颖、越来越复杂，建筑设计更加富有美感、特色。造型新颖的建筑设计对施工技术的发展也提出了新的要求，特别是结构主体高大模板支撑体系的施工安全形势依然严峻，而高大支模又是完成建筑造型施工中重要的技术，因此建筑工程中异形结构高大模板支撑施工技术的探讨对于保证施工安全及实现建筑设计意图具有十分重要的意义。
关键词：造型；逐层悬挑；方案比选；高大模板
1 工程概况
内江师范学院新校区建设项目--图书馆工程以“荷花”为理念进行建筑设计，总建筑面积34450㎡，地上9层，高度47m，是新校区的标志性建筑。图书馆主体采用型钢混凝土结构，外排框架柱为斜形柱，由5层至9层逐层向外悬挑，实现建筑的“荷花”形造型理念，其中最大悬挑长度6.8m，主体结构施工最大支模高度47米。
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图1 工程结构竖向剖面图
2 施工难点分析
工程主体结构各层凸凹交错，且各楼层外边缘的梁、板逐层外挑，各层梁、板结构均为弧线形，最外侧支撑点距离地面高达47m。悬挑部位的梁、板模板的支撑体系必须保证架体杆件轴心受压，梁下水平杆与立杆拉结成为整体。如何保证弧线形梁、板支撑立杆轴心受压、保证水平杆与立杆连接的数量、保证架体的整体性、稳定性成为该方案控制的重点及难点。
3 施工方案比选
建筑工程中常规模板支撑体系主要有扣件式钢管架支撑体系、碗扣式钢管架支撑体系、盘扣式钢管架支撑体系以及型钢悬挑、贝雷架悬挑支撑体系。重点在于选用何种支撑体系即能满足弧线形梁板支撑立杆轴心受压、水平杆与立杆连接的数量又能保证架体整体性、稳定性的技术要求。
3.1 型钢悬挑为代表的悬挑类支撑体系
型钢悬挑支撑体系主要由下层楼板预埋的锚固性U形钢筋拉环提供反力对其上层架体进行支撑，钢梁布置随支撑架体立杆布置情况进行设置。由于该工程主体结构各层凸凹交错，结构梁截面大、数量多的特点，使得每层悬挑型钢用量非常大，施工成本高。锚固型钢的主体结构混凝土强度不得低于C20，架体搭设的开始时间严重受混凝土强度制约，影响主体结构施工工期。
3.2 盘扣式钢管落地支撑体系为代表的固定模数支撑体系
盘扣式脚手架采用统一的500mm盘距，搭配横杆和斜杆及三脚架可以搭设成不同形状不同功能的模板支架，架体安全性相对较高。但因其水平杆为固定模数的特点，在弧线形梁下部无法设置有效支撑，需根据其搭设的部位增设扣件式钢管架立杆方能满足梁下支撑立杆的布置要求。若按此方案进行施工存在不同架体混用现象违反规范要求，也不利于架体整体刚度及稳定性的控制。
3.3 扣件式钢管落地式支撑体系
扣件式钢管支撑体系由钢管和扣件组成，具有搭设简单、搬运方便、通用性强等特点，已成为当前我国使用量最大、应用最普遍的一种支撑体系。可以根据结构特点对支撑架体进行设计，可满足该工异形结构的支撑要求，保证梁下立杆轴心受压、梁下水平杆与立杆拉结成为整体，可确保架体搭设的整体性及安全性。
3.4 方案经济效益分析
搭设该架体工程量为59002.54m3，整体施工时间按10个月（305天）计算：
盘扣式支撑体系：架体租赁单价0.26元/m3.天，（不包含梁扣件式钢管支撑体系立杆），架体运输及搭设费用28.5元/m3。钢管租赁单价为0.015元/m.天，扣件租赁单价为0.012元/m.天。
59002.54×0.26×305+59002.54×28.5+73582*0.015*305+26222*0.012*305=679.31万元。
扣件式钢管支撑体系：钢管租赁单价为0.015元/m.天，扣件租赁单价为0.012元/m.天，架体运输及搭设费用45元/m3，采用扣件式支撑体系费用为501.97万元。
315171×0.015×305+252137×0.012×305+59002.54×45=501.97万元
分析结论：采用扣件式钢管支撑体系相比盘扣式支撑体系节省费用为177.34万元。
本工程外轮廓逐层不规则外扩，内部有较多圆弧形梁，若采用碗扣式、盘扣式脚手架支撑体系无法满足结构造型的要求，扣件式支撑体系搭设灵活，可按照梁所在位置增设立杆，满足模板工程支撑体系需要，经过方案的操作性、可行性、经济性比选最终选用落地式扣件钢管架支撑体系。
4 逐层悬挑部位高大模板支撑方案设计
4.1确定高支模支撑部位
将各楼层外挑区域的梁、板结构分别进行水平投影，确定各楼层悬挑部位，将水平投影叠加即可确定该工程需高大支模部位。
4.2确定架体相关参数
统计悬挑部位的梁板信息，确定最大截面尺寸及最大支撑高度的梁板构件。初步设定架体立杆间距、水平杆步距等相关搭设参数，初步验算搭设参数是否满足安全要求，若不满足要求需不断对搭设参数做相应调整重新计算，直至满足安全计算要求，最终确定支撑架体的搭设参数。
4.3架体搭设布置
按照安全计算所确定的架体立杆间距及水平杆步距等参数要求，结合所需支撑的主梁位置先进行主梁下立杆及水平杆的布置，保证弧线形主梁下设置双立杆增加架体安全系数及架体承载力，梁下纵向水平杆与立杆连接不少于3跨。主梁下支撑架体布置完成后布置剩余次梁、楼板的立杆、纵横水平杆以及架体连墙杆件、水平竖向剪刀撑等构造杆件。
5 逐层悬挑部位高大模板支撑体系施工要点
5.1工艺流程
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5.2测量放线
利用CAD软件对架体的所有立杆精确布置定位，并提取所有立杆的坐标数据，利用全站仪测量设备将立杆坐标精确定位于架体搭设的垫层上并做出标记，按标记的立杆位置进行立杆搭设。
5.3过程监控及检查验收
架体搭设过程中，严格按照施工方案中立杆间距、水平杆步距、剪刀撑、连墙件等设置要求实施，严格控制架体搭设质量，保证立杆垂直度满足方案要求。搭设过程中需逐层对架体检查，确保架体的搭设满足方案要求。同时，在架体搭设施工过程中通过在架体上设置的变形观测点，对架体进行定期检测，保证架体加荷过程变形满足要求。架体搭设完成后需按照危大工程管理要求组织相关单位人员进行架体验收，验收合格后方可进入下道工序作业。
6 结束语
该工程高大模板支撑架体搭设高度为47m，架体呈环形排布，架体竖向剖面向呈梯形，下部宽8m，上部宽2m，高宽比大于3。结构造型及架体的搭设难度较大，通过采用此方案工程主体已顺利封顶，在保证施工安全的前提下也节约了施工成本。同时也开创了扣件式钢管支撑体系模板工程支撑的新高度、新方式，为其他类似造型工程中的高大模板支撑施工提供了实践经验。
参考文献
[1]《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016
[2]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
[3]《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013
[5]《建筑施工模板安全技术规范》JGJ 162-2008
[6]卢增荣.论建筑工程高大模板施工技术要点分析[J].福建建材,2019(09):88-90.
[7]李博.高层建筑工程中高大模板施工技术的研究应用[J].绿色环保建材,2018(12):201+203.