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1浅谈预应力拉杆式支撑模架在转换层模板支撑工程中的应用（赣州市城乡建设局开发区建设工程质量监督管理站张建）【摘要】本文从预应力斜拉杆式支撑模架在混凝土模板支撑工程中的应用出发，对比分析了预应力斜拉杆式支撑方式与传统的逐层支撑方式的区别，并通过工程实例阐述了预应力斜拉杆式支撑模架在大梁（2000*2400mm）中的应用，从监测结果来分析取得了较好的效果，并对该方案的实施提出了一些探讨的地方，为进一步地应用进行优化。【关键词】预应力斜拉杆大梁（2000*2400mm）放张监测应用一、工程概况方基·塞纳春天三期工程位于江西省赣州市经济技术开发区东江源大道与金岭西路交汇处，该项目地下三层，地上分为1#、2#及3#楼，1#楼及2#楼地上15层,3#楼地上28层，3#楼四层楼面为转换层，该层建筑面积为1732m2,层高为6米，转换层的楼面标高为+16.65m,4层以上为剪力墙结构标准层住宅，结构板厚为180mm,梁的主要截面尺寸为1200*2000、1400*2000、1500*2000、1200*2400、1500*2400、2000*2400，跨度较大的为8500mm及8900mm，柱砼标号为C45，梁板砼标号为C40，框支梁应一次性浇筑，不允许留施工缝。二、支撑体系的选择及经济分析1)利用传统工艺方法（逐层支撑方法）：采用满堂支撑脚手架进行层层支撑的施工做法，根据初步计算需要在负三层基础底板上开始（标高为-12.9米位置）搭设支撑架，支撑层数共为6层（其中3套模板支撑体系+3套回顶支撑架）。2)预应力拉杆式支撑模架施工方法：具体做法在已施工完成的转换层楼面的普通框架梁与框支柱之间预埋增设一道钢筋拉杆，使之产生预应力，从而形成一种组合式结构，减小普通梁的跨度（预应力拉杆可以看成普通梁的一个弹性支点）。在配筋不变的情况下提高梁的承载力，由于预应力的存在，可以在已施工完梁上产生反拱，从而减小施工时的结构变形，已施工层以下的支摸体系可根据要求拆除或保留，所有大梁的施工荷载通过支摸体系，传递到已施工层的普通梁上。根据此方法进行模板支撑设计计算，支撑层数共为3层（其中2套模板支撑体系+1套回顶支撑架）。根据以上的两种支撑方法比较，预应力拉杆式支撑模架施工方法比逐层支撑方法节省了1套模板支撑体系及2套回顶支撑架，但同时需增加预埋斜拉钢筋人工及材料费、张拉及放张人工费、边跨增加框架梁费用。逐层支撑方式（地下室三层）费用合计42万元，（其中：模板、方料摊销材料费约80000元+满堂架搭拆人工费约210000元+钢管支架进出厂及租赁费约130000元），斜栏杆式支撑增加部分的费用合计15.5万元（其中，预埋斜拉钢筋人工及材料费80000元+张拉及放张人工费15000元+增加框架梁费用60000元），两者比较可以节约26.5万元。经济分析比较：综合以上数据分析，采用预应力拉杆式支撑模架施工方法更为经济，由于减少了满堂脚手架搭拆工程量，转换层施工工期相应也更短，材料进出场的管理工作也更少。经过进一步的分析与研究，该工程决定采用预应力斜拉杆分解垂直荷载的施工方案替代传统的满堂支撑脚手架高架支模，主要应用预应力斜拉杆把垂直荷载转移到框架柱上。2三、预应力拉杆式支撑模架施工工艺1）工艺原理（转换大梁及楼板荷载的传递路径）转换层模板体系采用预应力拉杆施工技术。四层转换层梁的自重和施工荷载通过支模架立杆传递到工字钢，通过工字钢传递到三层楼面梁，再通过预应力拉杆传递到三层柱上。四层转换层板的自重、模板支架自重及施工荷载通过支模架由一、二、三层楼面承担。保留一、二、三层的模板支撑体系不拆，二层楼面梁板底部重新进行搭设满堂架二次顶撑。转换层巨型梁承重传递路径：转换层巨型梁承重→立杆→工字钢→三层梁→预应力拉杆→三层柱。见示意图。32）工艺计算流程（应力拉杆施工技术应用流程）计算各转换大梁自重绘制荷载图↓拉杆预埋位置设计↓确定拉杆竖向分量值↓制定拉杆位移计算表↓设计拉杆规格及级别↓绘制拉杆布置图及位移图↓框支柱单向抗弯验算↓转换层大梁模板支撑设计↓较大转换梁下垫梁设计及铺设↓转换层下支撑层梁变更计算（需设计复核出图）↓拉杆张拉及放张图↓按以上方案图进行施工3）转换层工艺流程及施工措施①、四层楼面梁为转换层，在二层柱砼浇筑前对应拉杆布置图预埋好反向预应力钢筋；②、浇筑二层框支柱砼；③、绑扎三层楼面梁板钢筋；④、对应角度位置预埋好正向预应力钢筋；⑤、浇筑三层楼面梁板砼；⑥、三层框支柱钢筋绑扎及柱内预埋预应力钢筋；⑦、转换层满堂支撑架搭设及大梁底模安装；⑧、转换大梁面筋布设；⑨浇筑转换层框支柱砼，浇筑高度确保平大梁底部；⑩给预埋钢筋施加应力，浇筑转换大梁砼及跟踪预应力拉杆放张。4）拉杆及拉夹布置大样图4四、以2000*2400米框支梁为例进行支架设计及施工过程演示5第一步：梁自重荷载计算：2×2.4×1×25＝120KN/m2000*2400梁荷载图第二步：拉杆预埋位置设计：将整个梁跨划分为五个等跨，每跨尺寸约为1750㎜第三步：确定竖向分量值：P＝线荷载120KN/m×静跨8.65m÷拉杆设计跨度4＝259.5KN/处≈260KN/处第四步：设计拉杆规格、级别及制定拉杆位移计算表：Es=200000竖向高度h=3000f=360钢筋D=25竖向分量N=2000004*As=1963最大承载力706500N/2=353250水平长度l计算长度l钢筋拉力Δf17503473231540.755.4638635004610307318.173.663866Es=200000竖向高度h=3000f=360钢筋D=25竖向分量N=2600006*As=2944最大承载力1059750N/2=529875水平长度l计算长度l钢筋拉力Δf1750347330100351.6772835004610399513.668.57728第五步：绘制拉杆布置图及位移图7斜拉杆位置、规格及数量布置图8斜拉钢筋示意图第六步：进行柱单向抗弯验算、大梁模板支撑体系设计验算、转换层下垫梁设计验算（计算书略）第七步：拉杆张拉计算，对应拉杆位移计算表及相应跨度计算（计算书略）。拉杆放张主要是控制上部转换梁浇筑砼的自重与下部减小应力拉杆竖向分量值保持基本同步。二层斜拉杆放张时间控制：按每跨梁浇筑高度进行控制，梁宽为800㎜～1200㎜转换层，浇筑高度达到约1200㎜时可一次性放张；梁宽为1400～1500㎜转换层，浇筑高度达到约1000㎜时拉杆先放张位移值等于2/5×2△，浇筑高度达到楼板底标高时全部松脱；梁宽为2000㎜转换层，浇筑高度达到约700㎜时拉杆先放张位移值29㎜，浇筑高度达到约1500㎜时拉杆再放张位移值38㎜，浇筑高度达到约1900㎜时全部松脱(具体放张详附图)。斜拉钢筋位移钢板9斜拉杆张拉数据标注图斜拉杆放张数据标注图10五、现场施工监测及实施效果施工监测主要从两方面进行控制，一方面是通过数显收敛计控制转换大梁支撑架在浇筑砼时的梁跨中挠度情况及下部对应框架梁在张拉过程、砼浇筑过程中梁跨中挠度情况；另一方面是通过负筋计监测预应力拉杆张拉后竖向分量与设计值误差情况。挠度监控布点示意图钢筋测力计安装图1)梁挠度变化观测收敛计1-4对应的粱的预警值都是按跨度的500分之一计算，2000*2400粱每次预警值是4mm，从现场监测情况来看，挠度变化的最大值都没有超过预警值，说明结构支撑体系设置较为合理、结构稳定性好。112)钢筋竖向分力观测从各钢筋和立杆的测力计及应力计测试结果来看，在位移加载过程，钢筋竖向分力都出现明显增大，在卸载的过程，钢筋竖向分力则是明显减小，在混凝土浇筑过程，立杆上的应力计数据表明立杆处于受压状态，但所受压力较小，在允许的范围之内，这说明支撑体系设置较为合理，位移加载体系也较为合理，结构稳定。部分监测断面数据汇总表梁KZL4钢筋应力计1#点(H轴线左侧3500mm处)竖向分力变化数据时间1级2级3级4级5级开始之前卸载1/3理论值/KN竖向分力/KN6.1013.923.832.941.444.545.043.5时间30日05:40卸载全部30日14：300.7531日09：0011:30竖向分力/KN45.545.444.845.145.144.6钢筋应力计1#点竖向分力过程线(加载理论值为43.3KN）梁KZL4钢筋应力计2#点(H轴线右侧3500mm处)竖向分力变化数据时间1级2级3级4级5级开始之前卸载1/3理论值/KN竖向分力/KN6.2214.324.133.435.935.435.843.5时间30日05:40卸载全部30日14：300.7531日09：0011:30竖向分力/KN37.336.635.836.635.634.812钢筋应力计2#点竖向分力过程线(加载理论值为43.3KN）六、施工方案监督管理施工单位应将主要的放张过程以及监测等方案措施编制到专项施工方案中，在经过公司总工审批后报监理单位审批再予以执行。施工单位应严格按照专项施工方案组织施工。高大模板支撑系统搭设、拆除及混凝土浇筑过程中，应有专业技术人员进行现场指导，设专人负责安全检查，发现险情，立即停止施工并采取应急措施，排除险情后，方可继续施工。监理单位应加强对高大模板支撑系统搭设、放张，监测、拆除及混凝土浇筑的巡查检查，发现安全隐患应责令整改。同时应将专项施工方案呈送给质安监督部门备案，监督部门将加强对方案审核论证、验收、检查、监控程序的监督，尤其是要加强阶段性验收、隐蔽工程验收和方案实施的总体验收。七、方案优化和进一步地应用通过赣州市塞纳春天·三期工程四层楼面转换层大梁支撑运用预应力斜拉杆支撑模架的施工做法取得了较好的效果，该施工方法值得进一步地推广应用，但是在应用该工法的过程也有进一步优化的空间，主要有以下几个方面地考虑和可以改进的地方：1）由于斜拉杆钢筋预埋角度、长度存在人为偏差，斜拉钢筋张拉前发现有松驰现象实际施工需超张拉，超张拉值难以控制，以后施工可考虑采用预应力钢筋代替斜拉杆钢筋采用千斤顶张拉，可以较为准确的控制张拉力。2）监测设备、监测方案可以进一步优化，可以借鉴桥梁监测的一些手段和方法。3）可以对设计和监测采用计算机编程方式，使张拉力和变形监测计算时间缩短。13参考文献：[1]《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》(住建部建质（20090254号文）[2]《江西省危险性较大的分部分项工程安全管理实施细则》（赣建安（2010）16号文）[3]《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》（DB33/1035-2006）[4]《建筑施工模板安全技术规程》（JGJ162-2008）