《斜拉鋼桁架高支模施工工法》是龍信建設集團有限公司、東南大學華東預應力技術聯合開發中心、南通四建集團有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是陳祖新、劉瑛、劉新龍、耿裕華、宋茂進、莊永國；適用範圍是公共建築的高大廳堂或高層建築塔樓間連體結構等高空大跨度鋼筋混凝土樓蓋結構的高支模施工，最適用於多層次高空間（如室內空中花園或內凹大平台空中花園）的混凝十樓板的需周轉搭設的高支模架施工。
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》主要的工法特點是鋼桁架可採用成品的貝雷架或軍用桁架梁，也可採用自行設計和工地加工製做的型鋼桁架；用斜吊拉鋼桁架作為基本的底部承力結構，桁架間設定聯繫次桁架，增加鋼桁架的平面外穩定性；利用月牙肋形粗鋼筋做吊拉桿。
2008年1月31日，《斜拉鋼桁架高支模施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：斜拉鋼桁架高支模施工工法
- 工法編號： YJGF194-2006
- 完成單位：龍信建設集團有限公司、東南大學華東預應力技術聯合開發中心、南通四建集團有限公司
- 主要完成人：陳祖新、劉瑛、劉新龍、耿裕華、宋茂進、莊永國
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2005-2006年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》的形成原因是：
隨著建築業的不斷發展，大量高技術含量的創新意識不斷出現，建築結構形式的多樣化為城市增添了不少新亮點。
在高層建築連體結構、公共建築的共享空間等高大廳堂樓蓋現澆混凝土結構施工中，高大支模的整體坍塌造成多人傷亡的惡性事故時有發生，建設部也將高大支模工程的施工安全列為重點管理的內容。對於高大廳堂現澆混凝土樓蓋施工的支模，常規施工方法為採用扣件式鋼管腳手架滿堂排架支模。但該方法當支模高度超過20米時，不僅腳手鋼管和扣件用量巨大，搭設人工費用高，且超高落地扣件鋼管支模架的傳力複雜，安全隱患多，這樣的結構施工具有相當大的技術難度。
龍信建設集團與南通四建集團有限公司聯合東南大學華東預應力技術聯合開發中心提出了不落地的傳力簡潔明了的斜拉鋼桁架作為高大支模的施工方法。該方法在南京四季仁恆酒店式公寓的A樓（地上29層）和B樓（地上44層）工程的每隔九層樓面（支模高度25~30米左右）設定的內凹大平台空中花園反梁厚板樓蓋施工中得到套用，並在常州市陽湖廣場1號樓的雙塔樓在十六層處分別懸挑出6.375米的空中會議室樓面結構和北京銀創小區A棟住宅樓的室內空中景觀平台的高支模施工中也得到套用。經過探索與實踐，實踐證明：斜拉鋼桁架高支模施工方法是一個避免超高支架落地搭設，減少超高支架整體失穩風險，安全、經濟和實用的超高支模施工方法。
工法特點
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》的工法特點是：
1.根據所套用的工程結構特點，鋼桁架可採用成品的貝雷架或軍用桁架梁，也可採用自行設計和工地加工製做的型鋼桁架。斜吊拉鋼桁架可藉助塔吊快速安裝，安裝的安全度高，荷載傳力清晰，並可調整鋼桁架的反拱量。
2.用斜吊拉鋼桁架作為基本的底部承力結構，桁架間設定聯繫次桁架，增加鋼桁架的平面外穩定性。在鋼桁架上方鋪放工字鋼，按正常扣件鋼管排架支模，支模高度一般不超過兩個樓層。斜拉鋼桁架高支模方案實用，模板支撐架不落地搭設，最大限度利用了工地常規的周轉材料、可重複使用、省力、省材、經濟好。
3.利用月牙肋形粗鋼筋做吊拉桿，工地上可就地取材，吊拉桿預埋入混凝土結構錨固牢靠。鋼筋吊拉桿與鋼桁架的拉結點採用加長滾壓直螺紋鋼筋套筒做螺母固定，加工方便，吊拉桿拉在已具有一定強度的混凝土主體結構上，形成有效卸載傳力，並具有第二道高支模安全防線作用。
4.對大跨度鋼桁架進行斜拉後，在兩端擱置點的跨間增加了鋼桁架的支點，可減小鋼桁架的高度及最佳化鋼桁架的用鋼量，也降低了整吊裝鋼桁架對工地塔吊吊重能力的要求。
5.當鋼桁架跨度較大時，可採用將鋼桁架分段製做後分段吊裝，分段吊拉。先吊裝兩側段並於混凝土結構固定，後吊裝中間段，拼裝連線。此方法可實現塔吊吊重能力小時或吊臂長時都能進行鋼桁架的安裝。
操作原理
適用範圍
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》屬不落地的吊拉工具式鋼桁架與傳統的扣件鋼管架混搭的高支模施工方法，普遍適用於公共建築的高大廳堂或高層建築塔樓間連體結構等高空大跨度鋼筋混凝土樓蓋結構的高支模施工，最適用於多層次高空間（如室內空中花園或內凹大平台空中花園）的混凝土樓板的需周轉搭設的高支模架施工。
工藝原理
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》的工藝原理敘述如下：
斜拉鋼桁架支模體系充分利用已澆築混凝土結構的承載力，採用鋼桁架附著（或擱置）於已建成的結構之上，並利用斜吊拉桿作為鋼桁架中部的柔性支撐，減小了大跨鋼桁架的支承跨度，有效地控制了鋼桁架跨中的撓度，並使鋼桁架的用鋼量進一步降低，經濟性提高但安全度不降低。以此斜拉結構形成的支模平台，把超高支模變為在斜拉鋼桁架支撐平台上的一般模板支設。對於斜拉鋼桁架的支撐系統，藉助於SAP2000等有限元計算軟體進行施工力學的整體計算分析，控制鋼桁架關鍵桿件和鋼筋吊拉桿在最不利施工工況下應力比在0.6以下，既保證安全性又不失經濟性。
施工工藝
- 基本構造
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》的主要構造為：主承力鋼桁架、鋼桁架間聯繫鋼支撐、桁架斜拉吊筋、鋼桁架上方排放的工字鋼橫樑及搭設的鋼管腳手架模板支撐（圖1~圖5）。
圖1 鋼桁架平面布置圖
圖2 鋼桁架橫向剖面圖
圖3 鋼桁架縱向剖面圖
圖4 鋼桁架斜拉桿處節點大樣圖
圖5 鋼桁架斜拉桿節點剖面圖
- 工藝流程
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》的具體施工工藝流程見圖6。
圖6 斜拉鋼桁架支模系統施工工藝流程圖
- 操作要點
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》的操作要點如下：
一、鋼桁架製做
1.先安裝墊板及引弧板，同一節點應先焊下翼緣再焊上翼緣，先焊梁的一端再焊梁的另一端，嚴禁兩端同時焊接，避免焊後結構扭曲變形。
2.鋼桁架節點焊接按設計要求的焊縫高度進行焊接，一般塞焊縫高度為5毫米，型鋼焊接均採用兩側面焊縫，角鋼焊接的角焊縫高度為一般5毫米，其餘未註明處焊縫高度一般均為8毫米。
3.型鋼桿件與節點板採用兩側面角焊縫，每條焊縫長度為不小於型鋼的截面高度，當兩側面焊縫不能保證時，採用三面圍焊。
4.對一鋼桁架而言，節點的焊接順序應從整個結構的中間開始，先形成框架，後向外擴展施焊。
5.鋼桁架的焊接，避免梁的兩端同時焊接受熱、在梁中產生較大的收縮應力。
6.鋼桁架焊接宜採用兩名焊工對稱焊接減少焊接變形和焊接應力。
7.對每鋼桁架的焊接施工都要做詳盡的記錄，對鋼桁架角焊縫的焊接質量可採用磁粉探傷檢查。
二、鋼桁架安裝
1.鋼桁架在製做場地製做完成後，儘量利用施工現場已有的塔吊完成吊裝工作，在正式吊裝前，應嚴格確認吊裝就位點的吊機承載能力，必要時分段製做，分段安裝。
2.鋼桁架安裝按高支模方案的組織施工要求進行，一般安裝在離待澆高大廳堂混凝土樓板下兩層的樓面處，固定支座的螺栓位置應根據鋼桁架施工圖紙預埋在鋼桁架安裝層處結合鋼桁架實際加工尺寸定位。
3.鋼桁架支座處另增加抗沖切受力鋼筋並伸入邊梁或柱牆內長度不小於300毫米。
4.鋼桁架間橫向聯繫剪刀撐在施工現場拼裝，對於周轉使用的應設計成螺栓連線，便於裝配化施工，並應控制加工尺寸誤差。
5.鋼桁架吊拉鋼筋設前應現場預拼，保證吊拉鋼筋與鋼桁架的安裝角度正確，並在同一受力平面內。
6.斜吊拉鋼筋滾壓套絲加工前套用切割機切平，保證套絲的質量。
7.鋼桁架上弦桿與正交排放的工字鋼接觸的部位應打磨平整，保證工字鋼平穩擱置在鋼桁架上。工字鋼與鋼桁架上弦桿節點採用壓板限位固定，保證工字鋼不產生滑移。
8.工字鋼橫樑上按上部排架的設計間距焊接立桿承插套管，套管內經50毫米，高度80~100毫米，保證支模排架立桿在泵送混凝土澆築時不滑動。
三、鋼桁架拆除
1.被澆築的高大廳堂混凝土樓蓋的同條件養護混凝土試塊強度達到100%設計強度時方可拆模。鋼桁架待上部模板及鋼管支撐排架荷載全部卸掉後，由外向內逐拆除鋼桁架。
2.鋼桁架拆除採用兩點吊，吊點位置焊接Φ16圓鋼吊環，吊環以不影響排架安裝為宜。
3.鋼桁架拆除根據結構特點，充分利用吊裝設備，制定合適的吊裝方案，並可藉助手拉葫蘆平移，保證塔吊不受橫向牽拉力，確保全全。
4.鋼桁架中心出樓層後，塔吊可以直接將其調運到指定位置。桁架吊至地面後進行檢查，保修，保證下次周轉利用時的完好性。
- 勞動力組織
勞動力可根據施工方案中工作量具體拆分，《斜拉鋼桁架高支模施工工法》主要勞動組合可參考表1。
序號 | 工作內容 | 人數 | 備註 |
1 | 電焊工 | 4人 | 特殊工種 |
2 | 架子工 | 8人 | 特殊工種 |
3 | 機操工 | 5~6人 | 特殊工種 |
4 | 技術指導.檢查 | 2人 | 中級職稱 |
材料設備
一、材料要求
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》所用的材料及要求如下：
1.鋼桁架可採用Q235型鋼焊接而成，型鋼試件拉伸、冷彎均應符合《碳素結構鋼》GB 700中Q235的技術要求。
2.斜吊拉桿採用HRB400 Φ20~32鋼筋，鋼筋拉伸、冷彎均應符合《鋼筋混凝土用熱扎帶肋鋼筋》GB 1499的技術要求。
3.連線時採用的直螺紋連線套筒試件拉伸強度應符合《鋼筋機械連線通用技術規程》JGJ 107級接頭的技術要求，並採用加長的連線套筒。
4.鋼桁架間的聯繫剪刀撐連線採用的高強螺栓為大六角摩擦型，強度等級為8.9級，其材料和機械性能應符合《鋼結構用高強度大六角頭、大六角螺母、墊圈技術條件》GB 1231中相應規定。
5.型鋼鋼桁架的焊接製做採用角焊縫，焊縫等級為3級，焊條型號E4303。焊接材料應按牌號、種類分別存放在乾燥的室內，焊條在使用前應按出廠證明書上或工藝規定進行烘焙和烘乾。
6.鋼材堆放採用專用專放，防止與其他材料混放。
7.鋼材進場前檢查材質、規格、厚度、長度等符合圖紙要求，進場後的鋼材必須用油漆在型鋼上做標識。
8.使用的材料表面不得有鐵鏽、傷痕裂縫、夾皮等缺餡，如需修補，必須辦理有關手續。
9.材料部門必須按計畫在下料前向製做人員提供鋼材的料單，以便合理用料和確定拼接位置。
二、機具設備
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》所用機具設備見表2。
序號 | 名稱 | 規格型號 | 數量 | 用途 |
1 | 交流電焊機 | BX1-500 | 4台 | 拼裝焊接 |
2 | 塔吊 | QTZ80（或其他型號） | 1台 | 吊裝拼接 |
3 | 手拉葫蘆 | 3噸 | 2台 | 拉緊吊桿安裝，平移鋼桁架 |
4 | 鋼筋直螺紋加工機 | ╱ | 1台 | 加工吊桿端部直螺紋 |
5 | 氧乙炔割槍 | ╱ | 2套 | 切割 |
6 | 砂輪磨光機 | 手持式 | 2台 | 打磨、除銹 |
7 | 水平尺 | 2米 | 1根 | 檢查平整度 |
8 | 水準儀 | DS3 | 1台 | 拼裝測量 |
9 | 經緯儀 | DJ2 | 1台 | 拼裝測量 |
質量控制
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》的質量控制要求如下：
一、質量標準
1.鋼桁架製做焊接施工時執行《建築鋼結構焊接技術規程》JGJ 81，三級焊縫的外觀質量應符合表3的相關規定。
項次 | 檢查項目 | 允許偏差 |
1 | 未焊滿 | ≤0.2+0.04t且≤2毫米，每100毫米長度焊縫內未焊滿累積長度≤25毫米 |
2 | 根部收縮 | ≤0.2+0.04t且≤2毫米，長度不限 |
3 | 咬邊 | ≤0.1t且≤1毫米，長度不限 |
4 | 裂紋 | 允許存在個別長度≤5毫米的弧坑裂紋 |
5 | 電弧擦傷 | 允許存在個別電弧擦傷 |
6 | 接頭不良 | 缺口深度≤0.1t且≤1毫米，每1000毫米長度焊縫內不得超過1處 |
7 | 表面氣孔 | 每50毫米長度焊縫內允許存在直徑<0.4t且≤3毫米的氣孔2個；孔距應≥6倍孔徑 |
8 | 表面夾渣 | 深≤0.2t，長≤0.5t且≤20毫米 |
註：表內t為連線處較薄的板厚 | ||
2.鋼桁架安裝施工時執行《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205，鋼桁架安裝完成後的外形尺寸應符合表4的相關規定。
項次 | 檢查項目 | 允許偏差 | 檢查方法 | |
1 | 桁架跨中高度 | ±10毫米 | 用鋼尺檢查 | |
2 | 桁架跨中拱度 | 設計要求起拱 | ±L/5000毫米 | |
設計未要求起拱 | 10毫米，-5毫米 | |||
3 | 相鄰節間弦桿彎曲（受壓除外） | L/1000毫米 | ||
註：表內L為桁架跨度。 | ||||
3.斜吊拉桿的鋼筋質量符合《鋼筋混凝土用熱扎帶肋鋼筋》GB 1499的技術要求，利用進場鋼筋加工製做。端部直螺紋的加工質量符合《鋼筋機械連線通用技術規程》JGJ 107中的Ⅰ級接頭要求，現場做外觀檢查時要求螺牙完整，每端的螺牙數在11牙以上。加長的連線鋼套筒應保證兩端均有連線11個螺牙以上的長度。
二、質量保證措施
1斜拉鋼桁架高支模專項施工方案應通過專家論證。正式施工前，必須向參與的施工人員進行全面的技術交底，做到分工到人、各負其責。
2製做桁架用型鋼質量須保證資料齊全，焊縫質量外觀檢查合格，且按焊縫驗收要求檢測焊節點不應少於20%。直螺紋機械連線接頭應做力學性能檢驗合格後方可使用。
3嚴格按工藝程式施工，每道工序完成後，必須經質檢員、安全員檢驗合格後報經現場監理工程師驗收合格，方可進行下道工序施工。
4應嚴格確保斜拉鋼桁架的吊拉筋錨桿預埋時與框架梁底面成設計的角度。
5斜拉桿支座處結構混凝土強度應達到C25混凝土以上強度要求後，方可澆築上部平台混凝土。
安全措施
採用《斜拉鋼桁架高支模施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.由於斜拉鋼桁架高支模一般套用於重大支模，編制專項方案時應有詳細的鋼桁架設計加工圖、平立面布置圖和構造詳圖，並有計算覆核書。在專項方案中還應有應急預案。
2.嚴格按照國家頒布的《建築安裝安全技術操作規程》執行，施工用電應符合《施工現場臨時用電安全技術規範》JG J46的要求。
3.作業人員進場前必須經過安全教育操作前進行安全交底。高空作業必須系好安全帶，特殊工種操作人員必須持證上崗。
4.周邊施工用腳手架及桁架支撐下部安全防護應到位。
5.在鋼桁架下方吊拉鋼筋預埋時應嚴格檢查鋼筋端部的螺牙加工質量及必須的螺牙數，對安裝角度做嚴格的複查。
6.斜拉鋼桁架支撐安裝全過程應嚴格控制施工質量，重點檢查吊拉鋼筋連線的質量，基本旋入套筒的螺牙數，與鋼桁架拉結點的安裝質量，並加強觀測，發現隱患及時解決。
7.對搭設在鋼桁架上的鋼管支模排架應檢查搭設是否滿足設計要求，重點檢查水平層的剪刀撐及豎向剪刀撐。當採用扣件鋼管腳手架搭設支模排架時，應重點檢查扣件的擰緊力矩在40~65牛·米之間。對頂部的縱橫向水平鋼管與立桿扣接的雙扣件應全數檢查扣件的擰緊力矩。
8.在鋼桁架部位澆築混凝土時，應按規定的流程澆築並及時攤鋪，防止混凝土堆積過高（不超過500毫米），並注意施工荷載的對稱，以防鋼桁架失穩。
9.項目部應加強職工安全施工教育，強化安全生產意識。
環保措施
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》的環保措施如下：
1.建立環保領導小組，定期召集職工進行環保宣傳和學習。
2.現場做好標化工作。派專人對現場進行清掃，晴天及大風天做好灑水防塵工作。
3.對桁架製做場地進行合理安排，保證焊接及氣割時工作面上通風良好，並遠離易燃易爆物品。
4.保證氧氣瓶、乙炔瓶工作距離不小於5米，施工時配置相應的防火設施。
5.鋼桁架製做及吊裝時儘可能避開夜間施工，以免影響周圍居民的休息。
6.鋼桁架製做過程中產生的廢舊料及時收集堆放到指定地點。
效益分析
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》採用了可反覆周轉使用的斜拉鋼桁架作為上部模板支架的承力平台結構，滿足了實用性、經濟性和安全性三者結合的要求。其中，鋼桁架採用普通Q235型鋼製做，在跨度滿足成品鋼桁架時也可直接租賃，鋼桁架的投入費用不高。用工地鋼筋做吊拉桿，取材容易，安全也有保證。
以南京四季仁恆大廈工程的斜拉鋼桁架支模為例，整個平台支撐工程僅用型鋼13噸，現場自行加工，利用塔吊整體吊裝，多次重複周轉使用，且操作簡單快捷，安全可靠在施工方案初期，曾考慮採用普通扣件式鋼管腳手架落地支模，若按排架立桿間距為500毫米×700毫米，步距為1500毫米，四邊均設剪力撐，且下設二層滿堂腳手架（以此滿足高支模層下部樓板的承載力加強要求）計算，僅高空支模層的鋼管需65噸左右，耗材多、安全風險大。採用該工法與普通扣件式鋼管落地腳手架搭設費用相比較，在南京四季仁恆雙塔A樓工程施工中直接成本節約了34萬元，在南京四季仁恆雙塔B樓工程施工中直接成本節約了46萬元，相應施工工期也均提前了15天左右。
註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算
套用實例
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》的套用實例如下：
- 套用實例一：南京四季仁恆大廈A、B樓工程
1.工程概況
南京四季仁恆大廈工程地處南京市河西奧體中心附近，總建築面積約140000平方米，由地下車庫和南北兩座塔樓組成，結構形式均為現澆混凝土剪力牆結構。
四季仁恆雙塔A樓地下2層，地上29層，建築面積約60000平方米。主樓中部第11、19層、27層各有一朝北懸挑的共享空中花園，北側臨空，南側為公用走廊空中花園結構板厚200毫米，面積約100平方米，支模底淨高30米左右，斜拉鋼桁架支模體系重複使用3次。
四季仁恆雙塔B樓地下2層，地上44層，建築面積約80000平方米。主樓中部第11、19層、27層、35層有一朝北懸挑的共享空中花園，北側臨空，南側為公用走廊。空中花園結構板厚200毫米，面積約100平方米，支模底淨高30米左右，斜拉鋼桁架支模體系重複用4次。
2.套用情況
南京四季仁恆雙塔A樓工程，開工為2004年6月20日，竣工為2006年2月10日，鋼桁架平台支撐工程用型鋼13噸，斜拉鋼桁架重複使用3次。節省費用34萬元。
南京四季仁恆雙塔B樓工程，開工為2004年7月0日，竣工為2006年3月25日，鋼桁架平台支撐工程用型鋼13噸，斜拉鋼桁架重複使用4次，節省費用46萬元。
該工程套用此工法過程中，用塔吊將單鋼桁架整體吊裝並拆卸，實現了多次周轉重複使用，確保了高空支模施工的安全高效，工程質量也得到了保證，獲得了業主、監理及南京市安全監督部門的各方的好評。
- 套用實例二：常州市陽湖廣場1號樓工程
1.工程概況
常州市欣達房地產開發總公司的陽湖廣場1號樓工程為混凝土框架剪力牆結構的雙塔樓，在16層處分別懸挑出6.375米，形成一類似於連體的空中會議室。面積約為360平方米，縱向跨度為13米。板厚150毫米，四道預應力懸挑大樑500×1000~1400毫米，次梁為300×600毫米不等，混凝土採用C30，懸挑連體部位標高約為58.75米。該部位主要施工方案採用鋼筋斜吊拉四榀鋼桁架的高支模方法，鋼桁架上正交鋪設32b工字鋼，再搭設普通扣件鋼管腳手架排架支模。
2.套用情況
常州陽湖廣場1號樓工程開工日期為開工為2004年9月10日，竣工為2006年3月10日，其中鋼桁架部分用型鋼10噸，鋼桁架上的工字鋼利用原有的材料，直接成本節約了34萬元。
- 套用實例三：北京銀創小區A棟住宅樓工程
1.工程概況
北京銀創小區A棟住宅樓，地下2層，地上18層，總建築面積55700平方米，剪力牆結構，在6層和12層內部分別有一處室內高空景觀平台，面積約為260平方米，板厚200毫米，距下部淨空高度為18米。採用了斜拉鋼桁架的高支模方法。
2.套用情況
北京銀創小區A樓開工日期為開工為2005年10月8日，竣工為2006年12月30日。斜拉鋼桁架平台支撐用型鋼16噸，斜拉鋼桁架重複使用2次，直接成本節約了15萬元，並得到業主、監理及各方的高度評價。
註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算
榮譽表彰
《斜拉鋼桁架高支模施工工法》獲2006年度江蘇省QC成果一等獎，全國QC成果優秀獎，2006年度江蘇省省級工法。
2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《斜拉鋼桁架高支模施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。
