房建工程现浇弧形顶板模架设计与施工技术.docxVIP

现浇弧形顶板结构形式在房建工程中较为少见，鉴于其设计和施工难度较大，有必要对其进行深入研究。在多数项目中，弧形板模架通常采用工厂定制化加工，并借助专业软件进行受力分析和计算，国内工程技术人员对此做了大量研究，但对于项目仅有少量弧形板时，该方法在经济性和可操作性方面略显不足。以实际项目为依托，研究一种切实可行的弧形顶板模架设计与施工技术。

1工程概况

本项目为北京市CBD核心区地下空间项目地面附属用房，为1层框架结构。该附属用房总建筑面积2?500?m2，因造型需要，局部采用弧形顶板，层高最高处为5.8?m，板厚200?mm，其典型剖面如图1所示。

图1弧形顶板典型剖面示意

2弧形顶板模架重难点

2.1设计方面

与普通平板顶板不同，由于弧形顶板荷载呈非直线型分布，受力杆件也非直线型，受力情况极为复杂，如采取粗略估算的办法，则存在一定的风险，因此有必要对其进行精确的受力分析。

2.2施工方面

由于弧形顶板标高在平面呈连续不断变化，因此顶板模架的施工难度较大，需要解决测量放线、弧形龙骨加工及安装、弧形模板加工及安装、异形模架支设等一系列难题。

3弧形顶板模架设计

3.1材料选型

模架支撑体系选型需要综合考虑安全性、可操作性、经济性和适用性。首先，考虑到本项目弧形顶板面积较少且弧度不大，对于异形模架，如采用工厂定制化加工，在工期和成本上均难以接受，所以优先考虑采用可在现场自行加工的方案。其次，由于本项目弧形顶板厚度与其他顶板厚度基本在同一个区间，层高也大致相当，因此在保证安全的前提下，从材料通用性和节约成本的角度出发，尽量选用与其他普通顶板模架支撑体系一致的材料。

基于以上分析，项目部经多方会商并现场试制小批量样件后，确定模架材料选型如下。

（1）模板选用15?mm厚覆膜多层板。由于顶板弧度不大，该模板可现场预弯成弧，并用钉子将其与木龙骨固定，可有效确保混凝土弧形板的成型效果。

（2）在次龙骨选材方面，考虑到木龙骨虽然易于与模板固定成形，但是在不损伤强度的前提下，现场加工成弧难度极大，而采用钢筋作为次龙骨，虽然易于成形，但是难以与模板可靠固定，因此拟采用方木与钢筋组合的双层次龙骨结构。第1层次龙骨采用40?mm×80?mm方木，间距300?mm，方木能够为模板提供较好的摩擦力，且方便用钉子与其固定，将方木垂直于弧形板弧度方向布置，则无需特殊加工。第2层次龙骨采用HRB400钢筋，?20?mm，间距150?mm，布置方向与弧形板弧度方向一致，钢筋可现场加工成形。

（3）主龙骨采用10号槽钢，牌号Q235，间距1?200?mm，与弧形板弧度方向垂直布置，无需特殊加工。

（4）架体采用标准承插型盘扣式支撑架，纵横间距1?200?mm，步距1?500?mm，具体模架支设如图2、图3所示。

图2弧形顶板模架构造示意

图3弧形顶板模架排布示意

3.2受力计算

对于弧形顶板受力极为复杂，因此拟采取连续多段直线段逼近弧线的办法，在绘制计算简图时，只要所取的线段足够短，在计算精度上就能满足要求。整个模架按照模板→第1层次龙骨→第2层次龙骨→主龙骨→立杆的传力顺序进行受力计算。

3.2.1?设计荷载取值说明。

对于结构重要性系数、设计荷载取值、结构设计等方面应严格按照GB?55023—2022《脚手架通用规范》执行。

结构重要性系数取1.1，混凝土自重标准值取24?kN/m3，钢筋自重标准值取1.1?kN/m3，施工荷载标准值取2.5?N/m2。其他材料自重、抗弯、抗剪强度设计值、弹性模量、抵抗矩、惯性矩等按相关设计规范或说明取值。

支撑架应按照承载力极限状态与正常使用极限状态分别进行计算。在承载力极限状态下，采用荷载基本组合（永久荷载分析系数取1.3，可变荷载分析系数取1.5）验算各个构件是否满足强度设计值要求。在正常使用极限状态下，采用荷载标准组合（永久荷载和可变荷载分析系数均取1）验算各个构件是否满足变形限值要求。下面介绍在承载力极限状态下，模架各个构件的受力分析和计算方法。

3.2.2?模板验算

在本项目中，由于第1层次龙骨设计间距为300?mm，因此在计算模板受力时，可将其简化为数个长度为300?mm左右的连续简支梁，横向取1?m单位宽度计算，模板承受的线荷载设计值为q1，模板自重荷载设计值为G1，采用结构力学求解器（SMSolverV2.5版）对其进行建模并计算内力，得到的剪力及弯矩图如图4所示，再针对最大剪力和弯矩验算模板承载力。

（a）

（b）

（c）

图4模板受力计算示意

（a）计算简图；（b）弯矩图/（kN·m）；

（c）剪力图/kN

3.2.3?第1层次龙骨验算

选取模板的最大支座反力R1除以1?m（模板按1?m宽度计算），将其转换为线荷载，用于验算第1层次龙骨的承载力，同时考虑第1层次龙骨的自重荷载G2。