浅析高大模板坡屋面井字梁屋盖土建施工重难点控制

浅析高大模板坡屋面井字梁屋盖土建施工重难点控制

王岩

中石化第十建设有限公司 ,山东省青岛市 266555

摘要：本文结合中石化催化剂大连有限公司催化剂大连基地（一期）建设项目化学品库房土建施工实例，重点分析大跨度高支模坡屋面井字梁屋盖施工过程中与普通钢筋混凝土框架施工相比不同的重难点，对此类施工中钢筋绑扎，模板支设，混凝土浇筑等各工序的重点难点控制措施进行介绍，为以后同类型结构施工提供经验和借鉴。

关键词：大跨度；高支模；坡屋面；井字梁；屋盖

1、 工程概况

中石化催化剂大连有限公司催化剂大连基地（一期）建设项目化学品库房属于单层钢筋混凝土框架工业厂房，因其层高大，屋盖为大跨度井字梁，且为结构找坡，施工过程技术细节多，难度大，各工序配合要求较为严格。

该化学品库房东西长45m，南北宽31m，为单层工业厂房，屋盖屋脊最高点标高为9.870m。抗震设防类别：乙类，抗震等级为二级。

2、 高大模板井字梁坡屋面施工重难点控制

2.1 工程重难点：

（1）主梁截面大，跨度大，模板支撑系统较高

该库房井字梁楼盖主梁最大跨度15m，最大主梁截面1.2m×0.4m，模板支架最大高度为9.75m。其施工难点在于模板支撑系统属于模板高支撑架计算与施工，梁挠度的控制，大梁钢筋绑扎尺寸的控制，混凝土浇筑时模架稳定性的控制等方面。

（2）井字梁布置密集

屋盖最小井字格2.5m*2.5m，钢筋绑扎空间较小，钢筋布置较复杂。井字梁与屋面板模架立杆布置受空间限制，在保证按照计算书最小间距布置的原则上，局部需根据现场实际进行调整。

(3)工程量大

混凝土一次浇筑量521m³，钢筋61t。鉴于混凝土浇筑体量较大，故浇筑顺序以及方案需根据工程实际进行策划，并采取针对性的质量控制措施。

(4)屋盖为坡屋面

屋面坡度3%，与普通框架平屋面相比，该工程的难点在于钢筋，模板，混凝土施工中需要采取针对性措施来确保屋面坡度满足设计要求。

2.2 施工方案与技术保证措施的确定

鉴于本工程存在大跨度，大截面梁，模板高支撑架，并且井字梁的布置较为密集，故梁板模板支撑系统需进行严格设计与验算来满足结构施工安全和质量要求。在井字梁坡屋面钢筋模板混凝土施工中，需要沿用普通钢筋砼框架施工时的一些施工措施并结合井字梁坡屋面独有的特点制定针对性的技术措施。

2.3 重要施工点的控制处理

2.3.1 屋盖钢筋施工

（1）钢筋绑扎与梁板模板支设配合：

由 于屋面框架梁的布置为井字梁形式布置，相比于普通框架梁钢筋绑扎，局部梁的长度较小，绑扎空间较小。根据以往普通钢筋混凝土框架绑扎经验，并结合该单体工程井字格空间较小的实际，采取 “跳仓”法的模板支设方法。其过程为先铺设梁底模，板底模和梁侧模按照井字梁分格进行“跳仓”支设。保证每一道梁的梁侧的任意位置至少有一面侧模是敞开的（见图1）。

图1 板底模铺设示意图（图中阴影部分铺设板底模部分）

此种钢筋绑扎与模板支设配合的方法有如下优点：一方面为梁钢筋绑扎提供了一定的工作面，另一方面也避免了梁板模板全部支设完成后再进行梁主筋绑扎时需要的搭设的钢管临时支撑架。既减小了施工难度，提高了施工效率，同时避免了梁柱核心区箍筋绑扎的困难，节约了施工成本。

待所有梁钢筋绑扎完成，检查无误之后，再支设剩余的梁侧模板以及将“跳仓”所剩余的屋面板模板位置补足。

（2）屋盖钢筋绑扎顺序：

由于该楼盖同时存在东西向框架梁、南北向框架梁、以及双向的井字梁，钢筋层数重叠较多，接头位置较多，钢筋下料尺寸，绑扎顺序和方法较为复杂。考虑井字梁的跨度为南北向长于东西向，同时根据图集11G101-1的要求：井字梁上下部纵筋均短跨在下，长跨在上原则，同时考虑尽量减小由于钢筋各层重叠导致的保护层控制困难和绑扎梁纵筋时穿钢筋施工的可操作性。根据受力原则，确定采取如下钢筋绑扎顺序：东西方向主梁钢筋绑扎→南北向主梁钢筋和井字梁钢筋同一批次绑扎→东西方向井字梁钢筋绑扎，接头均采用直螺纹连接。钢筋编放一定分清主次，按照设计图纸的传力路线确定绑扎的先后顺序。采用这样的绑扎顺序，最大程度上减小了钢筋重叠的层数，减小了梁保护层控制的难度。

（3）屋盖钢筋绑扎顺序：

屋盖钢筋绑扎标高控制：由于为结构找坡屋面，屋盖东西向框架梁的整体标高各不相同，但单根框架梁的钢筋在同一标高上，这样可以按照常规框架梁的绑扎方式进行钢筋绑扎。由于屋盖为中间高两侧低的坡屋面，导致了南北向框架梁也形成了“人”字形状，造成了钢筋绑扎具有一定的困难。在钢筋预制阶段提前对屋脊段的纵向受力钢筋进行提前预制，按照图纸要求的尺寸和形状进行制作，以符合梁钢筋绑扎时的形状要求。钢筋绑扎时的标高控制应该按照梁底模标高来控制。

（4）屋面钢筋绑扎注意要点

1）井字梁钢筋绑扎应该注意支座负弯矩钢筋长度按照图集11G101-1的要求，与普通屋面框架梁不相同。并且与设计确定好 “设计按铰接时”和“充分利用钢筋的抗拉强度时”的负弯矩钢筋长度区别。

2）井字梁上部通长钢筋，连接位置宜位于跨中ln/3，梁下部通长钢筋连接位置宜位于支座ln/4的范围，同一连接区段内钢筋接头百分率不宜大于50%，这与屋面框架梁下部钢筋连接位置宜位于支座ln/3范围内是不同的。

3）在两个方向梁交点的格点处，短跨度方向梁下面的纵向受拉钢筋应放在长跨度方向梁下面的纵向受拉钢筋的下面。

4）在两个方向梁交点的格点处不能看成是梁的一般支座，梁只有在两端支承处的两个支座，注意与普通屋面框架梁支座判别的区别。

2.3.2屋盖模板施工要点

（1）方案确定

根据化学品库房结构的层高、工程量以及井字梁间距、跨度模数等综合考虑，决定采用扣件式钢管脚手架。

由于井字梁特有的梁板方格构造，立杆的排距和间距须考虑梁体的跨度和宽度，梁底支撑方式等参数。针对本工程大跨度井字梁屋盖，楼板支架搭设高度达到9.75m。因此化学品屋盖的模板支撑系统严格按照方案和计算书执行，同时在化学品库房外围设置双排脚手架为操作架。

（2）梁板模板的支撑体系

由于梁模板支架的搭设高度为8.67m，屋面板支架搭设高度为9.75m，搭设高度均超过8m，属于需经过专家论证的专项高大模板施工方案。因此在搭设过程中应该进行详细策划与计算。经过对现场材料状况实际调查并采用公司开发的模架软件PKPM反复计算验证，最终决定采取如下模架搭设参数。

屋盖屋面板模板支架搭设高度为9.75m，立杆的纵距 0.90m，立杆的横距0.90m，步距 1.50m。面板厚度15mm， 木方60×80mm，间距150mm，梁顶托采用100×100mm木方。

梁模板支设以屋脊截面最大梁0.4×1.2m框架梁计算，梁跨度 15.00m,梁底标高8.67m。 面板材质采用木胶合板，厚度15mm，木方选用60×80mm，顶托梁材料选择木方: 100×100mm,梁底模板支撑方式：由垂直于梁截面次龙骨木方支撑，再由平行于梁截面钢管支撑并传力给支架；梁两侧模板加固方式：胶合板模板，水平钢管，竖向钢管，穿墙螺丝拉杆。

梁底设置 2根承重立杆,梁底次龙骨木方根数为4根,梁两侧立杆间距1.0m,考虑板支架的立杆纵横向间距为0.9×0.9m，所以立杆沿梁跨度方向间距 0.45m,同时梁底支撑小横杆间距0.45m。考虑屋面板支架的步距为1.50m，为了使梁底支架与板底支架可以整体贯通，因此设置梁底模板支架步距 1.50m,模板支架搭设高度8.67m。与板支架相同，梁模板支架底座底部至上层扫地杆的间距0.10m。采用的钢管类型φ48.3×3.0。

楼板模板的计算：模板面板、支撑木方、托梁的抗弯强度、抗剪强度、挠度、2.5kN集中荷载作用下抗弯强度计算均满足要求。分别计算考虑风荷载和不考虑风荷载情况下立杆的稳定性计算荷载标准值，地基承载力的计算满足要求。

梁模板支架的计算：模板面板、梁底支撑次龙骨木方、梁底支撑钢管计算、梁底支撑纵向钢管计算、扣件抗滑移的计算值8.07kN<12kN，由于现场梁底承重立杆采用可调托座形式，因此比计算书中的单扣件计算结果安全系数更高。立杆的稳定性，立杆屈曲支撑力，基础承载力均满足要求。

（3）模板支架构造措施

为 保证脚手架的整体稳定性，确保屋盖施工的安全性，同时根据规范要求。屋盖的模板支架采取了如下的构造措施，根据JGJ130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》和JGJ162-2008《建筑施工模板安全技术规程》在满堂模板支架在架体外侧周边以及内部纵横向每5跨，由底至顶设置连续竖向剪刀撑，同时根据竖直剪刀撑的位置分上中下层设置三道水平剪刀撑。由于屋盖为坡屋面，模板支撑架在施工中会承受一定的水平荷载，因此模架应采取一定的水平加固措施，考虑现场实际，模架与各已浇筑完毕的下层混凝土框架柱进行拉结加固。

（4）楼板梁板模板和支架搭设顺序

由于化学品库房屋面每一道东西方向的框架梁和井字梁的标高是水平不变的，南北向框架梁和井字梁的顶标高和底标高分别按照屋面坡度变化。因此确定如下支模顺序：首先按照标高支设东西向框架梁和井字梁底模，然后根据已经支设好的东西向梁底模的标高来确定南北向的框架梁和井字梁的底模标高。梁底小横杆和支撑钢管随着梁底挂线标识的坡度标高进行搭设。

楼板模板应该在梁侧模板安装完成后，根据梁侧模的安装顶标高确定屋面板底模的安装高度。同时注意模板拼接处的拼缝，采用透明胶带粘接防止漏浆。梁底模板的坡度按照梁梁底模板按规范要求双向起拱2.5‰控制。

2.3.3 混凝土工程重难点的控制措施：

（1）施工顺序：

化学品库房楼盖与框架柱4.6m~9.87m段一起浇筑，由于本次混凝土浇筑体量较大，拟采用两台48m泵车进行浇筑，同时准备一台48m泵车作为备用泵车。

施工顺序为：由于本工程采用柱、梁、板一次性浇筑，在开始浇筑混凝土时以屋脊线为对称轴，对称浇筑柱混凝土，即一根柱子混凝土浇捣一半后移到对称另一根，交替分段连续施工直到柱浇筑完。由于屋盖为坡屋面，架体会承受一定的水平荷载，所以屋面板浇筑按照从以屋脊线为对称轴开始，两台泵车对称浇筑按照带状布料浇筑梁板混凝土，浇筑宽度在2米左右，以确保整个模架体系的稳定。同时为防止冷缝出现，施工时依次推进、整体浇筑的方法，使每次叠合层面浇筑间隔时间不得大于2h，小于混凝土的初凝时间，必须保证第一层混凝土初凝前进行第二层混凝土浇筑。浇筑混凝土时先化分浇筑区域，每台泵车负责本区域的混凝土浇筑，尽量保证两侧浇筑同步进行。

（2）坡屋面浇筑标高控制

由于化学品库房为坡屋面楼盖，坡度为3%，由于坡度不是很大，因此不用考虑拦挡措施。如果坡度较大可以考虑采用加钢丝网的方式进行拦挡。在该项工程中应该考虑混凝土坍落度对屋面标高控制的影响，浇筑前提前与搅拌站联系将混凝土的坍落度控制在160mm，防止由于混凝土坍落度较大而造成流动性不易控制。屋面梁板钢筋绑扎完毕验收合格后，由测量工测量出屋脊、屋面各阴阳角的混凝土标高，绑扎固定Φ6短钢筋来标识混凝土面的标高，垂直屋面标识间距不大于2米。短钢筋固定在已经绑扎好的框架梁钢筋上（单面坡上中间平行屋脊设置5道），短钢筋上用红漆并绑扎铁丝做好混凝土面板厚的标记，屋面板板厚为120mm，设置的标记应比混凝土面高出10cm，在屋脊端部和屋面均需设置，标高控制用的钢筋在混凝土初凝前找平后取出，取出处局部进行抹压修补。

（3） 混凝土浇筑质量控制

1）井字梁混凝土浇筑分层布料，每步浇筑高度不大于500mm，振捣混凝土时，适用的插入式振捣棒应尽量避免直接接触钢筋。

2)混凝土必须振捣密实，不得欠振，漏振也不能过振，振捣时间宜为10s-30s，以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准。

3)混凝土振捣完后，用刮杠刮平。由于板面为坡屋面，在混凝土初凝之前应对屋盖表面标高进行复测，以确保找坡准确。待表面收干后，用电抹子进行抹压，防止混凝土表面出现裂缝。

（4）养护和拆模

1)混凝土养护：混凝土终凝前开始进行自然养护，混凝土浇筑完毕24h内，立即浇水养护，以防水分过度蒸发，导致混凝土开裂。因为坡屋面结构,基本不能蓄水,因此表面应该覆盖草毡进行保水养护，养护期不得小于14天，浇水养护次数应该能保持混凝土处于湿润状态为宜。

2)拆模：预留混凝土拆模试块，并且根据试验报告达到设计要求混凝土强度100%以上方可拆除，在拆模过程中，如发现混凝土有影响结构安全质量问题时，应停止拆除，并报告技术负责人经研究处理后再进行拆除。

3、 结束语

本工程在施工前针对井字梁的特点，重点对钢筋绑扎顺序，钢筋绑扎与模板支设“跳仓法”配合，钢筋标高的控制等方面进行重点策划与管理，最终确保了钢筋工程顺利完成。这种施工方法既借鉴了普通框架梁钢筋绑扎的施工方法，又考虑了井字梁钢筋施工的特点，具有比较好的实用性和经济性。

针对井字梁模板施工编写了专项施工方案，重点对支撑体系进行设计和验算，并采取了支撑系统加设剪刀撑，梁底交叉点增设立杆支撑等措施，确保支撑系统的稳定性，确保了施工过程的安全。

针对本工程混凝土屋盖的特点，重点对施工顺序和混凝土标高控制的措施进行了重点研究，以确保混凝土浇筑过程的顺利完成。混凝土表面进行二次搓压严格并执行养护措施，2180㎡的井字梁屋盖没有出现任何明显裂缝，同时梁底和表面的成型质量较好，得到了参建各方的好评。

参考文献：

[1]《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011.中华人民共和国住房和城乡建设部

[2] 陈钧颐，洪启明，焦志岗《大跨度井格梁屋盖高支模施工技术》

[3] 杜映池，王正泽，杨德庆《太原理工大学大多功能文体中心大跨度井字梁楼盖的施工》

[4]《混凝土结构工程施工验收规范》GB50204-2015.中华人民共和国住房和城乡建设部

[5]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011.中华人民共和国住房和城乡建设部

[6]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012.中华人民共和国住房和城乡建设部

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