所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:222
副标题#e#【摘要】针对高层建筑施工期安全性控制，提出以支撑楼板安全为约束，通过调整施工周期、支模层数以及拆模时间等施工参数，使支撑楼板的安全性满足现行规范要求，在获得优化施工方案后对模板支撑进行设计的高层建筑混凝土结构施工期安全性控制程序。
关键词：多层模板；支撑体系；安全控制
1 引言
随着我国城市化进程的不断加快，建筑行业也处在一个前所未有的高速发展期。一方面，高层和超高层建筑越来越多;另一方面随着人民生活水平的提高，住宅条件的不断改善，对建筑物的个性有了更高的要求。而这些建筑较多采用混凝土结构，其结构的共同特点就是混凝土施工量大、施工工期长、质量要求高。再加上业主对投资周期要求的不断缩短，在下层甚至多层棍凝土主题结构尚未达到设计强度要求就开始浇注上层主体结构己成为必然。于是，多层模板支撑体系应运而生成为现在施工单位普遍采用的解决方法，施工周期一般已达到10天一层、7天一层、5天一层甚至更短。从工程进度讲，结构工程施工速度的快慢，在很大程度上也取决于模板工程的进度，因此对各楼层梁板结构的模板支撑体系而言，就需要有更多的模板及支撑架才能满足工程进度的要求。施工阶段的钢筋混凝土现浇结构是由处于不同龄期的混凝上组成，随着龄期的增长，整个结构的抗力和内力均会发生改变;其次，模板支撑架与钢筋混凝土结构之间存在着空间上的对应关系，构成了模板支撑体系与主体结构之间共同作用的系统，因此多层模板支撑体系的受力性能和安全性还存在很多不确定性。
与此同时，特殊混凝土结构也迅速发展，比如高架结构、桥梁结构、高空悬挑结构等，这些特殊结构及其施工荷载也对模板支撑体系方案及设计提出了新的要求:
第一，没有相应的模板支撑结构设计国家规范来指导工程技术人员，各种地方性的规程(如上海地区的钢管扣件水平模板的支撑系统安全技术规程等)对统一和规范全国范围内模板支撑体系的设计及施工的指导作用比较有限，存在地区间差异;
第二，模板设计的滞后，在模板支撑向大跨度、多层及大高度楼面发展的今天，不少设计方案还停留在将常规的多立杆支撑系统套用到大跨度、大高度楼面工程中的阶段;
第三，计算假定与实际情况有较大出入，体现在假定:①楼板结构是刚性的，而且支撑体系相对于楼板构件也是刚度无限大的;②楼板构件通过支撑相互连接，新增荷载时，所有楼板挠度相等，同时楼板承受部分增加荷载，其承载能力与楼板刚度成正比;③各层楼板的刚度相等，所有荷载由相互连接的板平均分担。
实际的多层模板支撑体系是涉及模板、支撑、主体结构的综合体系，它反映了模板支撑架与主体框架结构的相互作用和共同工作的机理;支撑体系之间并不是独立的，存在着相互影响、应力重分布的关系;同时由于混凝土龄期的不同，使楼板刚度相等的假定与实际情况也是不符的;模板体系中存在哪些变化关系、结构形式及施上方法对模板结构受力是否存在较大的影响等等，这些都给模板支撑架的准确计算及理设计带来了不小难度。
2 多层模板支撑体系施工安全控制程序
高层建筑多层模板支撑系统施工期间的安全性，来自于模板支撑和早龄期混凝土结构所组成的临时承载结构的安全，这一临时承载结构，是材料性能、结构形状、构件以及所受的外荷载均随时间施工工序而不断变化的时变结构体系。传统建筑结构设计对象，多为确定的不随时间改变或按己知规律变化的建筑结构，因此，用传统建筑结构设计的可靠度，来保证施工中的多层模板支撑体系时变结构的安全也就不可能实现。建筑结构设计是为满足正常使用功能的，施工阶段的早龄期混凝土时变结构，作为建筑结构设计产品的早期形态，应通过设计合理的支模层数、施工周期以及#p#副标题#e#拆模时间等施工方案参数，来保证施工时变结构体系中承担施工荷载的每一层楼板、每根模板支撑杆不会超载，其安全控制程序如图1所示。
当检验到支撑楼层的早龄期混凝上梁板不能满足施工安全时，应通过调整施工方案参数，使其承担的施工荷载在早龄期硷梁板的承载能力范围内。可采取的策略有①延长拆模时间使支撑楼板承担施工荷载的能力提高，同时由于拆模时间延长，有利于减小底层楼层承担的最大施工荷载②延长施工周期有利于支撑楼板承载能力的提高③增加支模层数或设置二次支撑增加支模层数会导致底层支撑楼层承担施工荷载增加，但其承载能力也同时提高。设置二次支撑是减小底层模板支撑承担施工荷载的有效方法。这样，通过施工方案的调整，使支撑楼层的安全度满足施工安全要求，获得最优的施工方案。之后，根据选定的施工方案，分析获得模板支撑承担的最大施工荷载，进行模板支撑设计。
3 支撑楼板的安全检验
3.1 早龄期混凝土结构的承载能力
高层建筑多层模板支撑系统施工时变体系中的早龄期混凝土承载楼板，是建筑结构设计产品的早期形态，其承担荷载的能力是确定的，同时也是时变的，它是随混凝土强度增长而增长的。
假定早龄期混凝土结构中，钢筋不会发生粘结滑移破坏，根据施工环境条件，混凝土配合比，确定早龄期混凝土强度的增长规律后，即可确定任一时间，早龄期混凝土结构的承载能力。
3.2 施工活荷载确定
支撑楼板安全检验时，施工活荷载应按每块楼板的面积，确定新浇楼面上的施工活荷载。安全检验的楼板主要为底层支撑楼板，此时可按楼板刚度，将施工活荷载比例分配到时变结构体系中的楼板，由此，获得检验楼板上的施工活荷载 。
3.3 支撑楼板所承担的最大施工荷载
对于施工期间高层建筑多层模板支撑系统时变结构体系的安全度水平，目前多采用现行建筑结构设计安全度水平。因此，可根据高层建筑混凝土结构施工时变结构体系分析获得楼层承担的最大施工荷载比率q，求出楼层可能承担的最大施工荷载效应F：
3.4 楼板的安全性检验
则验算楼层早龄期混凝土结构安全，否则，需调整施工方案，使楼层承担施工荷载效应减小。
4 模板支撑设计
模板支撑作为一种压弯构件，其设计可直接采用现行有关建筑结构设计规范进行，但其承担的荷载以及模板支撑施工偏差参数，应根据高层建筑混凝土结构施工调查统计确定。
4.1 模板支撑所受的荷载
（1）施工静荷载
最大内力支架为施工首层支架，其承担的荷载比率等于支模层数的倍数。对于三层模板支撑即为3层，标准层施工支架最大内力为2层。
（2）施工活荷载
模板支撑有效承载面积一般低于1m2，可以按1m2计算。
4.2 模板支撑参数选择
模板支架间距确定后，模板支撑的偏斜率，间距偏差是施工设计时应考虑的两个重要参数。根据本文对两个工程模板支架间距实测，模板支架设计有效承载面积约为A = 0.8m2，实测54根支架有效承载面积均值为0.8968 m2，标准差为0.1954 m2。模板支架偏斜率，对于钢管支架，因钢结构设计规范中，己考虑初偏心，故计算中可取支架平均偏斜率3%。和荷载初始偏心距中较大者，荷载初始偏心距 按下式取值： 
式中 —模板支架直径，mm ;
5—考虑扣件连接尺寸，mm.
模板支架简化为两端铰接的压弯杆计算。
4.3 立杆最大荷载偏离系数
在多层模板支撑体系的施工中，各个不同位置的支撑立杆的受力大小不同，表1以“工程一”中本层立杆上混凝土1d龄期为例，列出各立杆的轴力实测值。
此时可以根据不同位置立杆数量的不同，得到此时本层支撑架承受的总#p#副标题#e#的荷载，如表2所示。 
各龄期时本层支撑立杆受力均值：
（式4）
式中 —第 天所测支撑立杆受力均值
—每层立杆总数，这里 =196，且当 =1时， =0.65kN。
各龄期下所测立杆的受力的最大值与均值的比值为：
（式5）
式中 —立杆最大受力系数。
—各龄期下所测各所测立杆最大值，当 =1时， =2.02。
以此类推得到各龄期下的立杆最大受力偏离会，如表3所示:
定义总的最大受力偏离系数为， 。因此在框架剪力墙结构中，各种方法计算的到的各层支架受力均值，都应将均值乘以 ，此值若小于立杆受力的极限值时，方可认为此多层模板支撑体系的设计是安全的。
5 结论
针对高层建筑施工期模板支撑体系安全性控制，本文提出以支撑楼板安全为约束，通过调整施工周期、支模层数以及拆模时间等施工参数，使支撑楼板的安全性满足要求，在获得优化施工方案后对模板支撑进行设计的高层建筑混凝土结构施工期安全性控制程序。
施工时变休系中的早龄期混凝土结构作为建筑结构设计产品的早期形态，其承载能力无法更改，但可以通过施工方案优化，将其承担的最大施工荷载控制在早龄期混凝土结构设计的承载能力范围内，满足施工安全要求。
模板支撑分析应采用两端铰接压弯杆模型，以考虑施工偏差造成的荷载弯矩对模板支架承载力的影响。另外需考虑各立杆受力的不均匀的特点，对多层模板支撑体系方案进行验算。
参考文献
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