后浇带“倒T型”独立模板支撑体系受力性能分析

后浇带“倒T型”独立模板支撑体系受力性能分析

李苗 陈鹏 季想*

中交西南城市开发有限公司（四川成都 610041）

【作者简介】李苗（1985.02-），男，汉族，湖南省祁阳市人，本科学历，中交西南城市开发有限公司总经理，主要研究方向：工程项目管理、市场开发。

【通讯作者】季想（1990.02-），男，汉族，四川省成都市人，硕士研究生学历，中交西南城市开发有限公司技术中心主任，主要研究方向：科技管理。

摘要：针对后浇带留设对结构的影响，以达州智慧楼宇项目为依托，通过结构受力分析，得到后浇带相邻悬臂端结构变形达到36.05 mm，超过设计允许值22.4 mm的60.94%，论证了后浇带处应设置支撑回顶的必要性。以盘扣式脚手架搭设“倒T型”独立支撑体系为研究对象，通过屈曲分析了“倒T型”独立支撑体系验证整体稳定性满足安全要求，通过受力分析，得到立杆内力最大为143.6 MPa，结构竖向变形最大值为4.88 mm，均满足规范要求。

关键词：后浇带；独立支撑体系；屈曲分析；空间杆系

1.研究背景

在超长现浇钢筋混凝土结构分区施工过程中，设置暂时性的后浇带，有效解决超长混凝土结构中不均匀沉降、温度收缩应力的问题。但在实际施工中，需要考虑后浇带内混凝土未浇筑封闭前临时结构问题。此时结构受力体系与正常使用不同，设计配筋无法满足此时临时结构的抗力要求，采用增加后浇带处相邻梁板上部钢筋，虽能起到一定的控制悬臂端构件变形，但效果仅适用于小跨度梁板结构，且增加梁板上部钢筋有可能导致构件配筋率过大，形成超筋构件，故一般应采取支撑防护措施[1]。传统后浇带处模板支撑与其两侧梁板结构模板支撑体系一并采用满堂脚手架支撑，但应保证后浇带处支撑体系为独立状态[2]。相邻梁板支撑体系拆除时，后浇带处支撑体系应保留，直至后浇带封闭施工完成（见图1后浇带独立支撑体系示意图）。因此，后浇带处由于模板支架施工不当引起的裂缝问题与安全问题也时有发生。

图1 后浇带独立支撑体系示意图

戴英权等[3]对后浇带区域受力性能及临时独立支撑布置方法进行了研究。首先基于力学原理建立后浇带区域变形的计算模型，推导出支撑布置计算判据，以此判定需要布置支撑的后浇带区域，提出后浇带临时支撑布设方案。喻龙寅等[4]以阿里巴巴达摩院项目为例，采用“工字钢组合圆管柱+千斤顶”的形式，研究地下室下大跨度后浇带临时回顶后，减小了板下空间占用，有利于支架材料的快速周转运输，从而减少材料周转过程时间和费用。但后浇带处采取“先拆后支、二次回顶”[4-5]的做法，这种“二次回顶”支撑方案施工中可能留下质量隐患，甚至造成质量事故[6]。

2.工程概况

达州智慧楼宇项目总建筑面积28万m2，地上建筑物9栋，结构形式采用框架结构，主体结构高度23.8-87m。设地下室一层，地下室面积约4.5万m2，地下室层高4.5m。地下室顶板后浇带长度约1200m，板厚180mm，后浇带宽度800mm。

图2 达州智慧楼宇项目效果图

因地下室整体面积较大，顶板后浇带错综分布，区块数量较多，各区块之间在保障施工安全的前提下，避免采用二次回顶导致底板产生的人为裂缝，以免留下永久质量隐患。若后浇带处无支顶，则悬臂端根部可能因结构自重过大而发生开裂。

3.结构受力计算

为验证结构悬臂状态下结构安全状态，计算对象选取后浇带结构所在跨范围并延伸三跨（见图3后浇带结构三维模型示意）。结构柱为600mm×600mm，主梁400mm×900mm，次梁300mm×700mm，结构板厚180mm，混凝土强度均为C35。后浇带宽度800mm，层高4.5m。

图3 后浇带结构三维模型示意

施加楼面荷载，按组合恒载5kN/m2、活载2.5kN/m2的基本组合进行计算后，得到了结构变形图如图4所示。最大变形位置发生在悬臂较大侧的中部，这一部位的位移变形值达到了36.05mm。然而，这个数值却超过了规范要求的L/250=22.4mm（L为最大悬挑长度，取5600mm）。这一结果表明结构可能存在一定的变形风险，如果不采取措施进行支撑加固，可能会导致结构失稳或产生裂缝等问题。因此，设置支撑是必要的措施，以确保结构有效地减小结构变形，有效控制结构悬臂端变形过大，确保悬臂构件质量与安全。

图4 基本组合作用下后浇带结构变形图

4.倒T型浇带模板支撑体系

为了便于就地取材，选用盘扣支撑架作为后浇带独立支撑体系，具有灵活的支撑性能和高强度的优点。根据最新的《施工脚手架通用规范》GB 55023-2022，支撑脚手架的独立架体宽高比不应大于3。如果高宽比大于3，那么支撑架就需要与既有结构进行刚性连接或采取增加抗倾覆措施。由于本项目中柱距较大，后浇带独立架体与结构柱刚性连接难以实现。而采用单跨独立支撑体系（如图5-1所示），不满足规范规定的宽高比问题，严禁使用。而采用三跨加强型支撑体系（如图5-3所示）虽解决宽高比问题，但对800 mm后浇带显得过于保守。为了解决这个问题，经研究讨论决定采用了设置倒T型独立支撑体系的方案（如图5-2所示）。这种支撑体系有效地减小了独立架体的宽高比，从而解决了宽高比过大的问题。相比于三跨加强型独立支撑体系，倒T型独立支撑在经济性方面都有显著的优势，相比三跨加强型支撑体系（如图5-3所示），能够节约33.3%的杆件数量。这不仅降低了施工成本，还减少了材料浪费。同时，倒T型独立支撑体系的设置也方便了施工人员进行操作，提高了施工效率。

图5支撑体系图

5.力学模型与受力分析

5.1 力学模型

支撑架体立杆选用Q345级钢质盘扣Φ48mm×3.2mm，横杆采用Q235级Φ42mm×2.5mm，斜杆采用Q195级Φ33mm×2.3mm。支撑体系横向为3跨，纵向为12跨，横向与纵向间距均为1.2m；竖向步距为扫地杆0.3m+1.5m+1.5m+1m+顶托0.2m。

5.2 基本假定

忽略次楞的影响，仅考虑主楞和下层支模架，下层支模架为空间杆系结构，且立杆接长采用刚接，横杆节点连接属于半刚性连接，节点转动刚度78kN/rad，斜杆采用两端铰接。材料均为理性弹性材料，仅考虑竖向荷载作用，不考虑风荷载作用。

5.3 线性屈曲分析

在主楞节点施加竖向荷载（悬挑较大端支撑结构承担较大结构自重，靠近悬挑较大端线荷载取值为80kN/m，悬挑较小端线荷载5.6kN/m），并在屈曲分析工况下施加该荷载。经过屈曲分析，屈曲模态１对应的屈曲因子为1.41，可以认为在竖向荷载作用下，安全系数为1.41，若荷载极限超过现荷载的1.41倍，杆系结构将按照一阶模态进行屈曲而发生整体失稳。一阶模态失稳形态如图6所示，倾覆方向与荷载方向一致，整体向一侧倾斜而失稳破坏。

图6一阶失稳模态侧视图

5.4 受力分析

通过静力线性分析，根据《混凝土结构施工规范》GB50666-2011，支架的轴向变形压缩量取计算跨度的1/1000，根据设计图纸，计算跨度取柱距8.4m，支架轴线变形量4.88mm（见图7）位移最大处发生在中部立杆悬臂端，且小于允许值8.4mm，符合规范要求。通过空间有限元分析，杆系结构应力图见图8，靠近较大悬挑端中部立杆应力最大为143.6MPa，小于应力允许值300MPa。满足设计要求。

图7 杆系变形图

图8 杆系应力图

6.结语

本工程后浇带处若不设置支撑，悬臂端结构变形达到36.05mm，大于规范值22.4mm，超过规范允许值60.94%，因此验证了设置后浇带支撑的必要性。另外，后浇带支撑形式列举了“单跨独立型”、“倒T型”、“三跨加强型”三种支撑形式，分析了倒T型支撑的优点。并建立空间杆系有限元分析模型，经过屈曲分析得到杆系的屈曲因子为1.41，符合结构安全要求。经过静力分析，杆系的最大位移为4.88mm，立杆最大应力为143.6MPa，均满足规范要求。

参考文献：

[1]段然,王文渊,彭铭旭,等.钢托梁法临时封闭混凝土框架结构沉降后浇带施工[J].建筑技术,2021,52(12):1454-1456.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构工程施工质量验收规范:GB50204—2015[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.

[3]戴英权,殷涛,梅聪健,等.后浇带区域受力性能及临时支撑布置方法研究[J/OL].三峡大学学报(自然科学版),2023,11(05):1-7.

[4]喻龙寅,房春雨.后浇带临时回顶支撑施工技术分析——以年产2000万套微型计算机数字式处理部件（阿里巴巴达摩院南湖院区）项目工程为例[J].住宅与房地产,2021(31):202-203.

[5]景鹏超,张勤雄,孟召虎.后浇带引起的临时结构计算及优化[C]//2020年全国土木工程施工技术交流会论文集(中册).2020.5.

[6]梁家辉,黄教源,皮迎春等.现浇结构后浇带模板支撑的分析与探究[C]//2021年全国工程建设行业施工技术交流会论文集(中册).2021.4.

[7]李建松,刘五军.后浇带处混凝土梁下沉的处理方法[J].建筑安全, 2008,23(10):50-52.