鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》是南京大地建設集團有限責任公司、江蘇南通三建集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是倉恆芳、劉亞非、耿裕華、張赤宇、曹光中，適用於高層及超高層建築鋼骨混凝土連體結構施工。

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》主要的工法特點是無需大型吊裝機械設備，減少大量的周轉材料、人工和機械設備投入，減輕工人勞動強度，加快施工進度，技術經濟效益顯著。

2011年9月，《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法
• 工法編號：GJEJGF032-2010
• 完成單位：南京大地建設集團有限責任公司、江蘇南通三建集團有限公司
• 主要完成人：倉恆芳、劉亞非、耿裕華、張赤宇、曹光中
• 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（2009-2010年度）

形成原因

21世紀，中國高層建築立面設計採用門式造型的工程越來越多。連體結構將兩座（或兩座以上）高層建築連為一體，既增加了建築使用功能，又因獨特造型帶來的強烈視覺效果，實現環境的通透和視覺的變化，以立面的明暗和空間的虛實，突出建築物的雄姿風韻，使建築外型更具特色。連體結構類型一般為鋼筋混凝土結構和鋼結構，部分工程亦為鋼骨混凝土結構。連體轉換層結構施工工藝複雜，高空作業安全防護要求高，具有較大的施工難度。

南京大地建設集團有限責任公司在廣州天譽花園工程施工過程中，運用施工技術集成創新的方法，將“大型鋼結構高空安裝”、“鋼骨混凝土連體轉換梁自承重模板”和“無粘結預應力混凝土抗裂”等新技術，以及“在轉換層下懸掛鋼結構避難層作為施工階段操作平台”這一新穎構思，經整合後形成了《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》，於2005年12月成功套用於工程實踐，確保了工程進度、質量和施工安全。

工法特點

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》的工法特點是：

1、由鋼骨混凝土連體轉換層和下方的懸掛鋼結構避難層組成連體承力結構。懸掛鋼結構樓承板在施工階段作為臨時操作平台，在使用階段作為高層建築避難層，完善了使用功能，增加了建築面積；H型鋼主梁作為連體轉換層結構勁性配筋，懸掛鋼結構避難層作為永久性結構，不增加結構用鋼量，降低了工程成本。

2、由鋼骨混凝土連體轉換梁自承重模板和搭設在懸掛鋼結構避難層上的支模架，組成懸掛式模板支撐系統，共同承受連體結構施工階段的全部荷載，無需搭設落地超高支模架，無需安裝高空重型臨時作業平台，無需大型吊裝機械設備，減少大量的周轉材料、人工和機械設備投入，減輕工人勞動強度，加快施工進度，技術經濟效益顯著。

3、自承重模板通過焊接在鋼主梁腹板的鋼拉桿，將轉換梁模板、鋼筋、混凝土自重及施工荷載向上傳遞給鋼主梁，充分利用鋼主梁足夠大的承載能力承受連體結構自身重量。

4、在懸掛鋼結構避難層上搭設轉換層樓板支模架，避難層結構自重及全部施工荷載由鋼吊柱向上傳遞至鋼主梁，傳力明確，工藝合理，施工簡便；鋼結構避難層懸掛在連體轉換層下方，形成連體結構施工階段的高空作業防護屏障。

操作原理

適用範圍

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》適用於高層及超高層建築鋼骨混凝土連體結構施工。

工藝原理

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》的工藝原理敘述如下：

採用焊接H型鋼作為混凝土連體結構轉換層主次梁的勁性配筋，並在轉換層下懸掛一層鋼結構樓承板作為施工階段的操作平台（見下圖）。充分利用H型鋼主梁自身足夠大的承載能力，在連體轉換層施工階段，獨立承受連體轉換層自承重模板和結構自重、梁下懸掛的鋼結構避難層自重以及樓板支模架等施工荷載；在連體轉換層上部結構施工階段，該鋼主梁作為勁性配筋參與鋼骨混凝土連體結構工作，共同承受上部各層逐漸增加的結構自重和施工荷載。

轉換層鋼主梁及懸掛避難層鋼結構

鋼骨混凝土連體轉換層懸掛式模板支撐系統由兩部分組成（見下圖）:

連體轉換梁自承重模板和搭設在懸掛避難層上的支模架

1）轉換層混凝土主、次梁採用自承重模板，混凝土、鋼筋和模板重量以及施工活載通過多對均勻分布的鋼拉桿傳遞至鋼主梁。

2）轉換層混凝土樓板採用常規支模架，由轉換層下部通過數根鋼吊柱懸掛的鋼結構避難層承受支模架的各項荷載。

施工工藝

工藝流程

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》的施工工藝流程如下圖。

施工工藝流程圖

操作要點

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》的操作要點如下：

施工準備

1.套用有限元理論分析方法，對鋼主梁進行各種施工工況下的強度、剛度及出平面穩定驗算，驗算結果表明鋼主梁具有足夠大的承載能力，完全可以承受懸掛式模板支撐系統傳來的施工荷載。

2.對轉換梁自承重模板系統進行設計和驗算，選擇鋼拉桿鋼號、直徑及間距，並根據主梁混凝土側壓力，選擇梁側模的背楞及對拉螺栓間距；對轉換層樓板支模架進行設計和驗算，選擇立桿縱、橫向間距、步高，支模架整體穩定經驗算滿足要求。

3.套用ANSYS有限元結構分析軟體，對連體結構鋼骨混凝土轉換梁施工過程中的各種工況進行模擬計算，根據計算結果換算相應的構件應力、應變控制值，實行施工全過程跟蹤監測。

4.對鋼主梁吊裝方案和懸掛式模板支撐系統專項方案進行專家論證。

5.轉換層及避難層鋼結構構件在工廠製作焊縫經超音波探傷符合設計和規範要求，驗收合格後，運抵現場。

安裝轉換層鋼主梁

連體轉換層為鋼骨混凝土結構，主體施工時兩座塔樓均預留了與連體結構相連線的鋼牛腿。利用轉換層上端相應位置的鋼牛腿懸掛滑車組，用雙機抬吊的方法將鋼主梁逐根提升至設計位置並及時校正和焊接，其餘鋼次梁用塔吊安裝。對安裝完成的鋼主梁進行檢查驗收，焊縫經超音波探傷符合設計和規範要求。

懸掛避難層結構施工

利用塔吊安裝懸掛避難層的鋼吊柱和鋼結構樓承板，施工工序為：安裝箱型鋼吊柱→安裝鋼樑壓型鋼板→焊接抗剪栓釘→綁紮鋼筋網片→澆築樓承板混凝土。連體轉換層鋼主梁及懸掛避難層鋼結構見下圖。

鋼主梁下的懸掛避難層鋼結構

在避難層上搭設支模架

按批准的專項方案在懸掛樓承板上搭設支模架，支承轉換層樓板模板。支模架用門式架（見下圖），也可用碗扣架和扣件、鋼管搭設支模架應與兩端塔樓主體結構實行有效拉接，並在臨空面處滿掛安全網。

在避難層上搭設的支模架

安裝轉換層主、次梁自承重模板

1.在鋼主梁腹板兩側的加勁肋處焊接鋼筋作為鋼拉桿，當梁寬為800毫米時，設定一對φ18的鋼筋，當梁寬為800~1200毫米時，設定兩對φ20鋼筋。

2.在鋼拉桿下端設定槽鋼橫楞，用直螺紋套筒調節固定，槽鋼橫楞上安裝梁底模板，混凝土轉換梁自重和全部施工荷載由鋼拉桿向上傳遞給鋼主梁（見下圖）。

轉換梁自承重模板圖

3.在主、次梁兩側安裝側模、背楞及對拉螺栓。

轉換層梁板鋼筋綁紮、預應力筋安裝

混凝土轉換梁縱向受力鋼筋φ32與鋼柱相互交錯布置，穿筋和綁紮施工難度大。對穿過鋼柱的縱向鋼筋，預先在鋼柱腹板上定位鑽孔，粗直徑鋼筋採用套筒冷擠壓工藝進行連線。轉換層樓板鋼筋為雙層雙向配置，為增加連體結構的整體剛度和樓板抗裂度，樓板設計採用了無粘結預應力技術。

全面檢查、驗收

轉換層混凝土結構自承重模板及懸掛避難層上的支模架搭設完成後，對模板支撐系統和鋼筋綁紮質量進行全面檢查、驗收，符合設計和規範要求。

轉換層梁板混凝土澆築並養護

由於轉換層鋼主梁與鋼筋布置密集，混凝土施工較為困難。採用內外結合的振搗方法：內部振搗用小振動棒，外部採用“掛振”，同時用橡皮錘敲擊梁側和梁底模板，確保混凝土振搗密實。混凝土初凝後即保濕養護，養護期不少於14天。

拆除轉換層模板及支模架

轉換層梁板混凝土同條件養護試件強度達到100%設計強度後，方可拆除梁底模板及支模架。

勞動力組織

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》的勞動力組織見下表。

材料設備

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》所用的材料及設備明細如下：

1、材料

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》模板工程所需主要材料見下表。

2、機具設備

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》主要機具設備見下表。

質量控制

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》的質量控制要求如下：

執行標準

《建築工程施工質量驗收統一標準》GB 50300-201；《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB 502042002；《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205-2001；《建築鋼結構焊接技術規程》JGJ 81-2002；《型鋼混凝土組合結構技術規程》JGJ 138-201；《鋼筋機械連線通用技術規程》JGJ 107-2003；《建築施工門式鋼管腳手架安全技術規範》JGJ 128-2010；《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》JGJ 130-2001。

質量控制措施及指標

1、質量控制措施

（1）施工方案經論證完善後，應在操作前及時組織施工管理人員和操作工人進行技術交底，並作好交底記錄。

（2）認真執行施工方案，嚴格控制轉換層和避難層鋼結構的焊接質量，以及懸掛式模板支撐系統的安裝質量。

（3）現場技術管理人員應對鋼構件的加工製作至懸掛式模板支撐系統拆除全過程實行監控，及時調整偏差，保證每道工序都能滿足施工方案和規範的要求。

（4）型鋼、壓型鋼板、鋼筋、套筒、門架等鋼材必須具有出廠合格證，並按規範要求進行抽樣復檢，合格後方可使用。

2、質量控制指標及要求

（1）對接焊縫及完全熔透組合焊縫尺寸允許偏差應符合《鋼結構工程施工及驗收規範》GB 502052001標準中的相關規定。

1）一、二級焊縫B<20毫米:對接焊縫余高允許偏差為0~3.0毫米。

2）一、二級焊縫B≥20毫米:對接焊縫余高允許偏差為0~4.0毫米。

（2）焊接H型鋼的允許偏差應符合《鋼結構工程施工及驗收規範》GB 50205-2001標準中的相關規定。

1）截面高度（小時>1000毫米）允許偏差為±4.0毫米。

2）截面寬度（翼緣板寬度）允許偏差為±3.0毫米。

3）腹板中心偏移允許偏差為2.0毫米。

4）扭曲允許偏差為小時/250，且不應大於5.0毫米。

3、門式鋼管支模架搭設的允許偏差應符合《建築施工門式鋼管腳手架安全技術規範》JGJ 1282010標準中的相關規定，見下表。

支模架搭設垂直度與水平度允許偏差

項目		允許偏差（毫米）
垂直度	每步架	H/1000及±2.0
	支模架整體	H/600及±50
水平度	一跨距內水平架兩端高差	±L/600及±3.0
	支模架整體	±L/600及±50
註：小時一步距；H一支模架高度；L一腳手架長度。

4、連體轉換層現澆結構模板安裝的允許偏差應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB 50204-2002標準中的相關規定，見下表。

現澆結構模板安裝的允許偏差

項目	允許偏差（毫米）
軸線位置	5
底模上表面標高	±5
梁截面內部尺寸	+4，-5
層高垂直度（高度<5米）	6
相鄰兩板表面高低差	2
表面平整度	5

安全措施

採用《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》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、認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針，組成由施工負責人、專職安全員和各班組兼職安全員參加的安全生產管理網路，落實安全生產責任制度，明確各級人員的職責，抓好落實工作。

2、施工現場的布置應符合防火、防墜落、防觸電、防機械傷害、防高空墜物等相關安全規定與要求，完善各種安全標識。

3、支模架搭設人員必須是專業架子工並經國家標準《特種作業人員安全技術考核管理規則》GB 5036考核合格。上崗人員應定期體檢，合格者方可持證上崗。

4、吊裝及高空焊接操作人員必須按規定穿戴勞動防護用品，並採取防止觸電、高空墜落和火災等事故的安全措施；焊接作業結束，應切斷焊機及其他機械設備的電源，並檢查操作地點，確認無起火隱患後，方可離開。

5、在懸掛避難層上搭設支模架，以及澆築轉換層結構混凝土時，應按照設計要求嚴格控制施工荷載，並不得將混凝土泵管固定在支模架體上，確保支模架體和轉換層結構安全。

6、高空安裝與拆除模板，應加強安全防護措施，必要時須搭設腳手架並設防護欄桿，儘量避免在同一垂直面上下同時操作。

7、高處作業應嚴格執行《建築施工高處作業安全技術規範》JGJ 80相關規定要求。做好臨時防護，防止高處墜落或墜物：連體結構區域下方滿張阻燃型安全網，轉換層支模架周邊滿掛阻燃型密目安全網。

8、臨時用電嚴格按照《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ 46的有關規定執行；電焊機等用電設備應有完善的防漏電、防觸電絕緣措施；施工現場臨時照明採用36V低壓安全照明。

9、當遇六級及六級以上大風和霧、雨、雪天氣時應停止支模架搭設與拆除作業，雨、雪過後上架作業應有防滑措施。高溫季節應注意防暑降溫工作。

環保措施

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》的環保措施如下：

1、實行全面管理和專項治理，認真執行國家、省、市等政府、部門有關建築領域環境保護和治理的法律法規和檔案的要求。

2、建立現場文明施工管理網路，制定各項文明施工管理制度，明確各級管理人員的職責；充分辨識與評價環境因素，落實環境因素管理與控制措施方案；採取措施控制施工現場的各種粉塵、廢水、固體廢棄物以及噪聲、振動對環境的污染和危害。

3、在易產生揚塵的場所採用圍擋、覆蓋措施，或經常灑水降塵，避免塵土飛揚，污染環境。

4、在高空作業場所，配備適量的移動廁所，並安排專人及時清理。

5、施工現場內外整潔，通道通暢，污染廢棄物處置得當，物料堆放有序，施工人員衣容整潔；及時清理作業過程中產生的垃圾和廢料，並按規定分類集中堆放。

6、優先選用先進的低噪聲環保設備，對於木工車間、機械切割場所等產生較大噪聲的區域應採用封閉隔聲處理，最大限度地降低噪聲干擾，同時儘可能避免夜間施工。

7、應按照規定對機械設備進行日常保養，保證處於完好狀態，避免設備使用時意外漏油污染環境。

效益分析

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》的效益分析是：

1、懸掛式模板支撐系統施工費用和工期分析

在懸掛鋼結構樓承板上搭設轉換層支模架，層高4.8米，搭設面積570平方米，所需門式支架租賃、裝拆費用約5萬元；轉換梁自承重模板所需的鋼拉桿、槽鋼、直螺紋套筒等材料及人工費約10萬元；合計費用15萬元。施工工期1個月。

2、傳統的承重滿堂支撐架施工費用和工期分析

若採用在裙房屋面搭設滿堂支撐架進行轉換層結構施工，需採取措施加固裙房屋面，然後在屋面上搭設高度約100米、面積570平方米、重量約4000噸承重滿堂支模架，支撐材料用量大，搭拆工期長，加固費用高，施工成本大。按施工工期4個月考慮，需投入各項費用約270.74萬元。

3、經濟和社會效益

採用該工法節約施工費用270.74-15=255.7萬元。工程主體結構約提前3個月封頂。作為施工階段操作平台的懸掛樓承板，施工結束無需拆除，使用階段作為建築避難層，為業主增加570平方米建築面積。

4、環保效益

採用該工法節省了超大量的鋼管和扣件等周轉材料，避免現場周轉材料的堆放占用施工用地狀況，減少了施工噪聲污染，減少了施工活動對周邊環境的影響，有利於環境保護，現場施工更加文明。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》的套用實例如下：

1、廣州天譽花園工程

廣州天譽花園工程地下6層，地上38層，裙樓6層，地面以上高度為172.9米，建築面積143199平方米。裙房上矗立南、北兩座塔樓，其中南樓為超五星級酒店，北樓為高級辦公寫字樓。兩樓相距20米，於134.2米（第32層）的高度通過大型鋼骨混凝土轉換層結構將兩座塔樓連成整體，形成一座巨大的門形建築。該工程主體結構於2005年2月開始施工，2006年1月封頂。採用該工法確保了結構施工的安全和工程質量，節約施工費用55.74萬元，主體結構約提前3個月封頂，同時為業主增加570米建築面積，取得了明顯的技術經濟效益和社會效益。

2、濟南東環國際廣場（嘉恆商務廣場）A、B座工程

濟南東環國際廣場（嘉恆商務廣場）A、B座工程，位於濟南市二環東路、山大南路路口，是集商務、辦公、娛樂、住宅於一體的的綜合性高層建築，樓高96米，建築面積65896平方米。該工程地下2層，基礎形式為箱基；地上30層，主體結構形式為框筒結構。1~4層由裙房相連，裙房上設兩幢塔樓，兩樓相距16.4米，20~25層設定鋼骨混凝土連體結構：4根斷面為600毫米×1150毫米的焊接H型勁性主梁，梁底標高為66.05米。該工程主體結構於2005年12月開始施工，2007年1月封頂。採用該工法確保了結構施工的安全和工程質量，節約施工費用26.5萬元，主體結構約提前15天封頂，取得了明顯的技術經濟效益和社會效益。

3、張家港國泰廣場工程

張家港國泰廣場工程地下1層，地上24層，裙房3層，塔樓高度為99米，建築面積約78000平方米。裙房上設東、西兩幢塔樓，兩樓相距20米，在9~12層、18~24層兩處部位設定連體結構，並將第19層設計為大型鋼骨混凝土轉換層結構，建築立面亦形成門式造型，成為張家港市標誌性建築。該工程主體結構於2005年8月開始施工，2006年6月封頂。採用該工法確保了結構施工的安全和工程質量，節約施工費用102萬元，主體結構約提前1個月封頂，取得了明顯的技術經濟效益和社會效益。

榮譽表彰

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《鋼骨混凝土高位連體結構懸掛式模板系統施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。