作者：郑晓敏
国内的高空大跨度连廊结构大部分仍采用钢筋混凝土结构。本文以西部多风地区某94. 25m高空、常年4级及以上风力、跨度13. 50m钢筋混凝土连廊悬空结构（楼板为150mm厚、主梁尺寸为450mm×1 300mm、次梁尺寸为300mm x1 300mm，梁板混凝土设计强度均为C30）为例，开展高空大跨度连廊混凝土结构支模体系选型和优化设计课题的研究，以期为同类工程的施工提供技术参考。
1 连廊悬空结构模板支撑体系
课题组对国内外类似钢筋混凝土连廊悬空结构的支模体系使用情况进行了广泛的调研，共检索到15个类似工程，并对跨度与支模体系的选择、悬空高度与支模体系的选择情况进行统计分析。支模体系按承载能力不同，分为超重型、重型、中型、轻型、自承重式和落地式等6种类型，其中超重型为预应力三角撑架（如贝雷架组合支模体系、斜拉钢桁架支模体系），重型为贝雷桁架支模体系，中型为型钢加斜撑支模体系、斜拉悬挑脚手架支模体系、斜拉脚手钢管挑架体系等，轻型为木枋横梁加拉筋组合桁架、三角脚手钢管挑架等。
1.1 支模方式与跨度的关系
支模方式的选择和跨度有很大的相关性。跨度越大，支模体系的承重能力越大；跨度在10m以下时，多采用中型和轻型支模体系；跨度在15m以上时，多采用超重型和重型支模体系；自承重支模体系应用不多。
1.2支模方式与悬空高度的关系
悬空高度> 60m的混凝土连廊结构采用重型和中型支模体系的数量超过60%，悬空高度<30m的绝大部分采用落地式、中型和轻型支模体系。
2支模体系方案比选
根据上述统计分析结果，结合本工程的施工条件，考虑支撑体系的承载能力、整体稳定性、经济性等，课题组提出3种支撑体系方案。
2.1方案1
采用高空贝雷架体系，为重型体系。分别在两座塔楼的23层和24层楼板上设置预埋件，利用预埋件焊接固定型钢支座，在型钢支座上安装贝雷片组成重型支模体系，混凝土连廊结构的梁、板模板搁置在贝雷架上。该方案安装时便捷，单片贝雷架可采用塔式起重机吊装。但是自重大、使用成本高，一旦顶层混凝土连廊结构浇筑完毕，将无法利用塔式起重机进行贝雷架拆除，拆除时安全风险较大。如图1a所示。
2.2方案2
采用三角钢管脚手悬挑架体系，为轻型体系。为保证脚手架体系的整体稳定性和承载能力，需从19层开始搭设，一直搭设至23层中部，共需搭设4.5个楼层，三角钢管脚手架体系横向和纵向间距均为1. 00m、步距为1.80m，三角架搭设高度为16. 20m。三角脚手架以上部分再搭设3层的脚手架支模平台，整体平台高度为5. 40m。如图1b所示。
2.3方案3
采用“型钢梁+钢管脚手架+梁板自承重”组合支模体系，型钢梁纵向和横向布置、架设在23层楼板上，脚手管立杆布置在纵向和横向型钢梁的交叉点上、脚手管横向和纵向间距均为1. 00m、步距为1. 80m，架设高度3.60m。
2.4方案比选
对上述3种方案从安全性、材料用量、施工工期、施工成本等4个指标进行定性比较。如表1所示。
经过充分论证，最终确定方案3（“型钢梁+钢管脚手架+梁板自承重”组合支模体系）为最佳方案，尚需进一步对已选定型的模板支撑体系进行合理的结构设计，并对其应力、变形等力学性能指标进行分析和验算，确保支撑体系安全可靠。
3 组合支模体系结构优化设计
3.1结构设计
组合支模体系的下部主梁选用122a，共10道，自北向南的排列间距分别为：2 300，2 100，2 100，2 100，2 300，2 200，2 150，2 250，2 100mm;下部次梁为114，共13道，间距均为1 000mm；在每根主梁122a的内侧3 000mm各布置1道竖向夹角约450的116斜拉杆。在次梁上部布置3层普通扣件式脚手管，横向间距均为1000mm、纵向间距均为1 000mm、步距为1 800mm，并按照横向每4个柱距布置450斜向剪刀撑、第1步距下层、第3步距下层
布置450水平剪刀撑，此外在第1步距下层、第3步距上层 满布脚手片 ，如图2,3所示 。
3.2组合支模体系有限元分析
3. 2.1 基本假定
1)主梁与次梁呈900且点焊牢固；扣件与脚手架管连接牢固。
2)为节约计算时间，考虑支撑平台的结构和受力对称的特点，只取一个计算单元分析（即3根主梁、13根次梁、6根拉杆及上部构件），满布的脚手片、栏杆等均作为外部荷载考虑。
3)3根主梁两端、6根拉杆与结构物相连处均为固定端约束( ALL DOF)，刚性连墙件考虑约束三向位移（U x，U y和U z）。
4)由于施工规范规定6级及以上风力不能进行施工操作，因此考虑组合支模体系在标高84. 350~90. 350m 5级风力的作
用效应。
3.2.2 有限元分析
采用ANSYS12.0软件Beam188单元建立组合支模体系的三维有限元模型，将上部混凝土和模板自重换算成均布线荷载（恒载），考虑“1. 35×恒载+1.4×0.7×风荷载”荷载工况，进行应力和变形分析。如图4所示。
从图4可以看出，组合支模体系竖向变形为-1.45 mm、发生在中部122a跨中位置；风荷载对组合支模体系的水平变形影响较大，在5级风力作用下，迎风面的水平位移达到12. 71mm；大部分架体的应力达到36. 7MPa；工字钢梁的平均应力约为10MPa，工字钢横梁和斜拉杆节点位置其应力达到106MPa，但是远小于Q235钢的屈服强度。
4 结语
实际应用情况表明，该组合支模体系对高空大跨度连廊悬空混凝土结构施工具有安装和拆卸方便、安全可靠度高、经济性好等优点，推广应用价值高，整体成果被省建设厅专家组鉴定达到国内领先水平。但是，有关该组合支模体系受昼夜温差大、强风暴等极端天气的影响问题，有待进一步研究。
5[摘要]调查分析了国内外15个高空大跨度连廊悬空混凝土结构支模体系的支模方式与跨度、支模方式与悬空高度的关系，以西部多风地区某94. 25m高空钢筋混凝土连廊结构为例，拟定3种高空支模方式，从安全性、材料用量、施工工期、施工成本等指标进行方案比选，确定了“型钢梁+钢管脚手架+梁板自承重”组合支模体系为最佳方案，进行该种支模体系结构设计，运用有限元ANSYS进行分析和验证。
