中国建筑第二工程局有限公司 陕西西安 710000
摘要：因板加腋技术在建筑工程中的经济效益明显，目前越来越多的地下车库顶板采取板加腋技术，板加腋的目的主要是为增大支座处板截面计算高度，减少支座配筋，大板结构中加腋起拱，省掉板中间搭接次梁，局部增大刚度，控制变形的目的，能够增加结构强度和提高结构承载力，经济效益较为显著，但是板加腋在施工中存在一定难度，通常情况下加腋板最厚处均不低于500mm，经计算，该类构造均属于超过一定规模的危险性较大的模板工程，需组织进行专家论证，在这种前提下，要求施工单位在设计加腋板模板支撑体系时需综合考虑安全、经济、搭设难度以及受力是否合理，对施工技术的要求较高，具备一定的挑战性，基于此，本文结合实际施工案例阐述板加腋模板支撑在设计中的重难点，以供参考。
关键词：板加腋、超危工程、模板支撑
引言
地下车库由于其使用功能的要求，柱网一般为8-8.4m，常见的顶板结构体系分为主次梁结构、井字梁结构、十字梁结构、加腋整间大板结构以及无梁楼盖，加腋整间大板结构近些年越来越多，尤其是在人防地下车库顶板的应用较为广泛，本文列举8.1m*8.1m加腋板的模板支撑设计，简单阐述加腋板模板设计方式。
一、案例概况
柱网8.1m*8.1m，层高3.75m，梁截面尺寸450mm*1000mm，普通区域板厚300mm，加腋区域板厚300mm～600mm，加腋区域支撑方式为扣件式钢管脚手架，非加腋区域支撑方式为碗扣式钢管脚手架。
二、加腋板支撑体系设计
加腋区域支撑方式为扣件式钢管脚手架，底模采用12mm厚覆膜木胶合板，主龙骨采用40*40*2mm方钢管，间距同板底立杆横向间距、次龙骨采用40*70mm木方，间距200mm，立杆选用Φ48*3.0mm钢管立杆，板底立杆使用Φ48×3.0钢管式立杆，横向间距≤600mm，纵向间距900mm，横杆起步200mm，步距≤1500mm。板模板支架顶部支撑点与支架顶层横杆的距离不大于500mm。
设计图纸：
（1）立面图
（2）
图注：
1、加腋板处立杆横向间距≤600mm，加腋板底不小于三排立杆，加腋板纵向间距900mm，当使用布料机时，应将纵向间距调整为450mm，加腋板相邻梁立杆纵距应为450mm或900mm，加腋板相邻普通板立杆横纵间距均为900mm，当布设布料机时，横纵间距调整为450mm；
2、安全等级为Ⅰ级的支撑架体水平剪刀撑需在顶端和底部每隔不大于8m设置一道水平剪刀撑，水平剪刀撑需连续性设置；安全等级为Ⅱ级的支撑架体水平剪刀撑只需在顶端连续性设置，剪刀撑的宽度宜为6m～9m；
3、安全等级为Ⅰ级的支撑架体竖向剪刀撑的布置，内部纵向和横向每隔不大于6m设置一道竖向剪刀撑，竖向剪刀撑应连续性布置，同一施工段满堂架体边缘应布置连续性竖向剪刀撑；
4、安全等级为Ⅱ级的支撑架体竖向剪刀撑的布置南北及东西向间距需与该处梁跨间距一致，当梁跨小于6m时，竖向剪刀撑跨度为6m，竖向剪刀撑应连续性布置，同一施工段满堂架体边缘应布置连续性竖向剪刀撑；
5、梁截面尺寸≥0.5㎡或板厚≥0.35m的梁板为超限构件，其模板支撑架体安全等级为Ⅰ级，加腋板区域模板支撑架体安全等级为Ⅰ级，加腋板相邻300mm厚普通板区域模板支撑架体安全等级为Ⅱ级；
三、加腋板支撑体系计算
考虑最不利因素，按照600m m厚大板计算加腋板，本案例力学计算参数如下：
钢管强度为205.0 N/mm2，钢管强度折减系数取1.00。模板支架搭设高度为3.4m，立杆的纵距 b=0.90m，立杆的横距 l=0.60m，立杆的步距 h=1.20m。面板厚度12mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度17.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm2。内龙骨采用40.×70.mm木方，间距200mm，木方剪切强度1.7N/mm2，抗弯强度17.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm2。梁顶托采用方钢管80.×40.×2.mm。模板自重0.30kN/m2，混凝土钢筋自重25.10kN/m3。施工均布荷载标准值2.50kN/m2，堆放荷载标准值0.00kN/m2。扣件计算折减系数取1.00。
按照GB51210规范6.1.11条规定确定荷载组合分项系数如下：
由可变荷载效应控制的组合S=1.2×（25.10×0.60+0.30）+1.40×2.50=21.932kN/m2
由永久荷载效应控制的组合S=1.35×25.10×0.60+0.7×1.40×2.50=22.781kN/m2
由于永久荷载效应控制的组合S最大，永久荷载分项系数取1.35，可变荷载分项系数取0.7×1.40=0.98采用的钢管类型为φ48×2.8。钢管惯性矩计算采用 I=π（D4-d4）/64，抵抗距计算采用 W=π（D4-d4）/32D。
立杆的稳定性计算
按模板规范计算立杆稳定性：
不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：
其中 N —— 立杆的轴心压力设计值，N = 13.07kN；i —— 计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；A —— 立杆净截面面积，A=3.976cm2；W —— 立杆净截面模量（抵抗矩），W=4.247cm3；[f]—— 钢管立杆抗压强度设计值，[f]= 205.00N/mm2；a —— 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度，a=0.33m；h —— 最大步距，h=1.20m；l0 —— 计算长度，取1.200+2×0.330=1.860m；λ——长细比，为1860/16.0=116 <150满足要求!
φ —— 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 l0/i 查表得到0.477；经计算得到σ=1.10×13070/（0.477×397.6）=75.751N/mm2，不考虑风荷载时立杆的稳定性计算 σ <[f]，满足要求!
考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式：MW=1.4×0.6Wklah2/10
其中 Wk —— 风荷载标准值（kN/m2）；Wk=uz×us×w0 = 0.250×1.000×0.138=0.034kN/m2
h —— 立杆的步距，1.20m；la —— 立杆纵向间距（梁截面方向），0.60m；lb —— 立杆横向间距，0.90m；风荷载产生的弯矩 Mw=1.4×0.6×0.034×0.600×1.200×1.200/10=0.004kN.m；
风荷载设计值产生的立杆段轴力 Nwk计算公式：Nwk=（6n/（n+1）（n+2））*MTk/B
其中 MTk —— 模板支撑架计算单元在风荷载作用下的倾覆力矩标准值（kN.m），由公式计算：MTk = 0.5H2lawfk + HlaHmwmk；B —— 模板支撑架横向宽度（m）；n —— 模板支撑架计算单元立杆横向跨数；Hm —— 模板支撑架顶部竖向栏杆围挡（模板）的高度（m）。MTk = 0.034×3.4×0.60×（0.5×3.4+0.60）=0.162kN.m；Nwk = 6×8/（8+1）/（8+2）×（0.162/4.80）=0.018kN；Nw —— 考虑风荷载时，立杆的轴心压力最大值；Nw = 1.350×8.701+0.980×1.350+1.4×0.6×0.018=13.085kN经计算得到σ=1.10×13085/（0.477×397.6）+1.10×4000/4247=76.811N/mm2
考虑风荷载时立杆的稳定性计算 σ <[f]，满足要求!
架体尽量利用已有结构进行拉结（如剪力墙或柱等），增强架体的稳定性，加强架体施工安全措施。
模板支架整体稳定性计算
依据规范GB51210-2016，模板支架应进行整体抗倾覆验算。
支架的抗倾覆验算应满足下式要求：MT<MR式中：MT－支架的倾覆力矩设计值；
MR－支架的抗倾覆力矩设计值。
抗倾覆力矩：MR=4.8002×0.600×（0.754+0.300）+2×（0.000×4.800×0.600）×4.800/2=14.562kN.m
倾覆力矩：MT=3×1.100×0.162 = 0.534kN.m
模板支架整体抗倾覆验算 MT < MR，满足整体稳定性要求！
本文选取立杆的稳定性计算、模板支架整体稳定性计算，可采用PKPM软件进行整体计算，加腋板力学计算需按照最不利因素计算，板跨、板厚、支撑高度、钢管壁厚均应取最大值，因加腋板一般为地下车库使用，其模板支撑在基坑内，一般情况下在在计算立杆稳定性时不需要考虑风荷载。
四、加腋板支撑体系设计重难点分析
加腋板的项目均存在大面积地下车库，这就要求在加腋板在设计时重点考虑模板支设的可行性，需搭设简易，工人容易操作，若方案设计难度较大，施工困难，首先会影响进度，其次对施工班组的技术水平要求较高，难以找到合适的施工班组或施工成本较大，其次在设计时需考虑安全性，因板厚较大，且存在一定角度，应从设计层面杜绝安全隐患，因圆钢管接触面较小，抗滑移存在一定风险，在龙骨选型时可优先选用方钢管或木方，最后，加腋板支设方式可根据层高进行调整，若层高较低，可采用斜支撑方式，受力更合理，层高较高因优先考虑本案例支设方式或可参考斜屋面模板支设方式；
结束语
加腋板不同于普通板，存在一定角度，因此，在实际施工中一定要确保安全，在安全的前提下考虑可操作性，另外在施工中应注意过程管控，及时排除安全隐患，对不合理、不规范的支撑架体及时进行整改，如此才能确保加腋板的有序施工。
参考文献
[1]加腋板楼盖的分析与设计【J】庄杰明 建材与装饰 2017-07-14
[2]地下室顶板采用加腋大板体系结构设计案例浅析【J】赵耀宗 企业技术开发2014-05-16
[3]钢筋混凝土加腋板冲剪强度分析【J】徐岳 曾威毛瑞祥 西安公路学院学报1987-09-15
论文作者:张金良
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年17期
论文发表时间:2019/11/22
标签：荷载论文; 立杆论文; 支撑架论文; 模板论文; 间距论文; 剪刀论文; 支架论文; 《建筑学研究前沿》2019年17期论文;