大空間門架式模板支撐體系施工工法

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》是陝西建工集團第五建築工程有限公司完成的建築類施工工法，完成人是韓偉、王雙林、張國華、高雲飛、王娟平，適用於100米以下和承受荷載15噸/平方米以下的各類大空間工業和民用建築的模板支撐體架體和門架工程施工。

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》主要的工法特點是：操作方便，施工快捷，能夠大幅度加快工程施工進度，並能夠有效地消除因操作不當引起的架體功能失效。

2011年9月，《大空間門架式模板支撐體系施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：大空間門架式模板支撐體系施工工法
• 工法編號：GJEJGF038-2010
• 完成單位：陝西建工集團第五建築工程有限公司
• 主要完成人：韓偉、王雙林、張國華、高雲飛、王娟平
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

大空間建築由於具有跨度大、層高高、荷載大的特點，在施工過程中，對模板支撐系統的承載能力以及安全可靠性也就提出了更高的要求，採用傳統架子體系不能完全滿足結構技術要求。同時，由於大空間建築工程施工過程中，模板支撐系統的架子工程量非常巨大，不僅工程造價增大，而且施工進度緩慢。因此，對於大空間建築結構施工，科學地選用模板支撐體系和施工方法，對施工企業來說具有很大的技術創新空間。

由陝西建工集團第五建築工程有限公司編制的《大空間門架式模板支撐體系施工工法》，利用高性能、高強度的材料作為主要桿件，採用了桁架與垂直架結合的門形架的搭設方式，節省了材料，降低了成本，適用於橋樑、工業和民用建築等大空間模板支撐體系施工。

工法特點

1、《大空間門架式模板支撐體系施工工法》針對大空間結構大梁和樓板構件的荷載相差比較懸殊的特點，對大梁和樓板分別採用不同的支撐方法並組合成一體，從而在滿足安全可靠性的前提下，實現了支撐體系的最佳化設計，與常規施工方法相比，大幅度地減少架子工程量和架子材料用量，具有很好的推廣套用價值。

2、《大空間門架式模板支撐體系施工工法》中的模板支撐系統主要桿件為高強度的金屬材料，所組成的模板支撐系統結構合理，具有較高的承載能力，能夠滿足大空間荷載的施工需要。

3、《大空間門架式模板支撐體系施工工法》中的模板支撐系統的立桿、橫桿和斜拉桿，採用標準模組式按單元組拼，通過高強度的專用連線件，組成整體的支撐架體，操作方便，施工快捷，能夠大幅度加快工程施工進度，並能夠有效地消除因操作不當引起的架體功能失效。

操作原理

適用範圍

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》適用於100米以下和承受荷載15噸/平方米以下的各類大空間工業和民用建築的模板支撐體架體和門架工程施工。

工藝原理

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》的工藝原理敘述如下：

1、在荷載比較大的主梁部位，採用承載能力比較太的桿件材料，沿主梁縱向搭設落地式多排支撐架體，用以承受大梁荷載。當次梁荷載較大時支撐架體與主梁相同；當次梁荷載較小時，在次梁交接處搭設格構柱形式的支撐架體，在格構柱之間則採用承載能力較小的桿件材料，沿次梁縱向搭設桁架形式支撐架體。在樓板部位，則以周邊主次梁下的落地式排架或格構柱架體為依託，搭設桁架形式支撐架體，從而在梁板下組合形成多跨門架式模板支撐體系。

2、大梁部位的落地式多排支撐架體在承受大梁所產生的豎向荷載時，還要在上部承受樓板部位的桁架式支撐架體所產生的水平荷載，然而由於梁下架體整體自身剛度好，周邊牆柱可以借用，並且大梁混凝土先澆築後會進一步增大該架體抗水平荷載的能力。

3、多跨門架式支撐系統受力原理（見下圖）：橫桿——用於水平方向連線的桿件，主要承受水平方向的拉力和壓力；立桿——用於垂直方向連線的桿件，主要承受垂直方向荷載和自重力；斜桿——桁架豎向平面內對角連線桿件，主要承受水平荷載；可調底座—桁架底部可進行高度方向調節的絲槓；可調頂托—桁架頂部用於支撐，可進行高度方向調節的絲槓。

多跨門架式支撐系統受力圖

註：1一可調頂托；2一48系列斜拉桿；3一橫桿；4一可調底座；5一60系列立桿。

4、大空間門架式模板支撐體系計算方法：結構計算採用SAP2000（V9.09）軟體進行，立柱與地面之間採用鉸接；立柱之間剛接，橫樑與立柱以及斜桿與立柱鉸接。按《鋼結構設計規範》GB 50017、《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》GB 50018中關於長細比的規定，斜桿按拉桿考慮，計算中考慮幾何非線性。

施工工藝

施工順序

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》的施工順序見下圖。

施工順序圖

工藝流程

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》的工藝流程見下圖。

工藝流程圖

操作要點

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》的操作要點如下：

一、技術準備制定方案

1、根據施工荷載情況和施工經驗，初步確定各部位支撐架體形式、組合方法，明確架體構造。立桿間距和水平桿步距，要儘量符合模組式標準形制門架的定製（模數）要求，實在無法滿足時要單獨加工相關桿件。

2、荷載計算：根據施工圖紙和施工組織方式，對梁板所產生的荷載以及施工過程中的其他荷載進行計算，明確支撐系統各部位的承載能力。

3、架體桿件選用：依照荷載計算和施工方案得出的結果，參照施工經驗，初步選定標準形制架體的各類受力桿件的規格。

4、強度驗算：依照初步確定的支撐架體技術數據繪製架體支撐系統的施工圖紙，然後使用專用支撐系統受力分析軟體，對支撐系統的強度、變形等性能進行驗算。

5、根據變形分析，確定桁架部分起拱值=架體起拱值+結構設計起拱值，其他部位起拱值=結構設計起拱值。

6、架體最佳化：根據強度驗算結果，對模板支撐系統進行進一步的最佳化設計，並完善支撐系統施工圖紙。

7、確定施工方案：依照最佳化設計後的支撐系統施工圖紙，編制模架系統施工方案，並按照程式進行進一步的審查論證，並根據審查論證意見進行修訂。

二、材料準備

1、根據施工圖紙和施工方案，計算統計各類門架工程材料用量，編制材料需用計畫。

2、進行各類門架工程材料的加工、採購事宜，並按照施工進度計畫的要求提前組織進場。

3、材料使用部位的說明（見下圖）。

材料說明圖

註：1—可調頂托；2—48系列斜拉桿；3—橫桿；4—可調底座；5—懸空桁架；6—60系列立桿；7一格構柱。

三、地基處理

1、大空間模板支撐系統可直接座落於混凝土滿堂基礎上。

2、大空間模板支撐系統座落於混凝土樓板上時，要根據各部位施工荷載，在樓板下進行加固，加固措施要編入施工方案。

3、大空間模板支撐系統座落於地面時，地面承載能力必須滿足支撐系統安全性的要求，必須能夠長時間抵抗環境變化帶來的不利影響。地基要採用灰土墊層和混凝土墊層，表面高差不能超過3厘米，並按3‰分區域留置排水坡度，在地基四周和地基內分區域設定排水溝和集水坑，防止地基雨水浸泡發生沉陷。

四、門架式支撐系統搭設要點

1、放線定位：根據建築物的控制軸線彈放出梁、柱等重要構件的位置線及邊線，彈出架體立桿中心位置十字線。

2、設定可調底座並安裝基礎立桿：依照彈出的控制線，先根據立桿位置鋪放50毫米×300毫米通長木墊板，墊板要與地面或樓板面緊密接觸。為了加大立桿受力面積，採用200毫米×200毫米可調立桿底座放置在墊板上。

3、安裝掃地桿：沿主梁縱向一定長度範圍內，先將兩排四根首步立桿置於可調底座上，然後隨即將掃地桿、第一步橫桿和斜桿鎖定在立桿上，形成標準模組架體。

4、按步距向上搭設到頂：門架式支撐系統搭設時，要先搭設主梁下的多排落地門架和次梁交接點下的格構柱，到一定高度時，再搭設次梁和樓板下的桁架部分。架子搭設時，要以相鄰兩個主梁之間的區域作為一個施工段，從大梁的一端向另一端搭設。面積較大時，可以多個施工段同時作業。

5、設定水平防護：第一步設定水平防護，隨著門架搭設的增高，每不超過10米設定一道水平防護，搭設至門架底部時，再設定一道水平防護。

6、搭設懸空桁架：落地架搭設完以後就可以依託落地架搭設懸空桁架。先在桁架底部高度的落地架體上搭設十字水平剪刀撐，每增加4米的高度增加一道十字水平剪刀撐提高架體穩定性。搭設懸空桁架時，要先從一側的落地架上部開始，向相鄰的另一側落地架進行延伸。

7、架設斜拉桿、水平剪刀撐：依照標準模組架體，可以向上、向四周逐步延伸，直至落地架或格構柱搭設完成。在搭設過程中要及時裝設連牆件和剪刀撐，隨時檢查和校正架體的垂直度，垂直度控制在3‰內。

8、安裝立桿頂托：支撐架體搭設完後，要在架體立桿頂部安裝可調頂托。可調頂托既用於支撐模板主龍骨，又能實現模板按照設計進行起拱，頂托的自由端高度要小於20厘米。

9、搭設支撐平台：通過可調底座調節立桿頂端高度，使相鄰立桿頂端高度差控制在允許範圍，以利於保證整個架體搭設精度控制，隨著搭設高度增加，根據施工的需要搭設上人步梯、腳手板和臨邊安全網，以便於行走和後續作業。

五、支撐系統操作要點

1、支撐系統構造基本要點

（1）根據結構梁板模板荷載相差懸殊的特點，整個梁板支撐系統採用落地與桁架懸空相結合的方式搭設，從而形成多跨門架式模板支撐系統。見下圖1和下圖2。

（2）落地立桿一般均採用60系列立桿，桁架部分採用48系列立桿方式。立面內採用斜拉桿，架體在搭設至懸跨底層位置採用48扣件鋼管設定十字水平剪刀撐來保證整個架體的三維穩定性。

2、主梁下支撐系統布置

標準單元格主梁下支撐架一般均採用60系列立桿落地搭設，採用1米寬，間距1米和1.5米間隔，次梁交接處一般採用1米×1米的60系列立桿設定格構柱，次梁和樓板下採用桁架形式搭設。實際施工時應根據工程具體情況通過施工方案確定。

3、次梁下支撐系統布置

次梁支撐採用局部落地部分桁架的形式，在次梁與次梁相交處架體落地，其餘部分為桁架形式。架體搭設高度滿足樓板支撐，次梁支撐的主龍骨採用48/60扣件在60或48立桿上連線48鋼管，高度滿足次梁支撐。在次梁與主梁相交處，採用普通鋼管扣件在下部架體節點處設定48立桿，在頂部設定可調頂托，滿足樓板支撐，並在次梁下採用鋼管扣件設定垂直於次梁的橫桿，以滿足次梁支撐。

4、結構板下支撐系統布置

結構板支撐均採用桁架形式，在次梁兩側均與次梁支撐採用60立桿，在次梁與主梁交接處，採用普通鋼管扣件在下部架體節點處設定48立桿，在頂部設定可調頂托，滿足樓板支撐。樓板支撐主龍骨採用10號槽鋼或是雙5號槽鋼，次龍骨採用5號槽鋼200~300毫米密排設定。利用三角塔架施工外部懸挑結構，如下圖。

懸挑結構示意圖

六、支撐系統拆除要點

1、門架拆除前應派專人檢查門架上的材料、雜物是否清理乾淨，門架拆除前必須劃出安全區，並設定警示標誌。派專人進行警戒，架體拆除時下方不得有其他人員作業。

2、門架拆除順序與安裝順序相反。遵循後搭設的先拆，先搭設的後拆原則。要先鬆動立桿頂部可調頂托與模板脫離，然後拆除頂部附屬桿件和模板。

3、門架拆除時，為使架體保持穩定，拆除的最小留置區段的高寬比不準大於2:1，拆除的每根桿件都用安全繩和安全鉤放置地面，決不能拋擲。在每個步距內要先拆除斜桿，其次是橫桿，最後將立桿拆除，以此類推直至結束。

七、勞動力組織

支撐架體搭拆作業時，《大空間門架式模板支撐體系施工工法》勞動工效為150立方米/天，按照10000立方米工程量考慮，需要人數如下表。

材料設備

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》所用的材料及設備明細如下：

一、材料要求

1、桿件材料

材料採用的是低碳合金鋼（Q345B），具體機械性能指標：屈服強度≥345牛/平方毫米、延伸率≥21%。

2、連線件

（1）U形卡和C形卡，材料用WL510，機械性能指標：屈服強度355~475牛/平方毫米、抗拉強度為420~560牛/平方毫米、延伸率最小值為24%。

（2）楔形扣件、鎖銷材質採用45號鋼製做，通過熱模鍛壓成型。

3、材料外觀質量

（1）桿件表面質量材料外表要求光潔，不允許有裂縫、焊渣飛濺物等明顯缺陷。

（2）扣件應完整，焊縫不能有裂紋；橫桿的鎖銷不能彎曲變形，C形卡不能變形；斜桿的鎖銷不得變形；立桿的接口不得變形。

（3）所有檢查出的不合格桿件均做標記打包出場。所使用的普通鋼管也要符合上表的要求，普通扣件必須是正規廠家生產的合格產品。

（4）材料進場外觀質量允許偏差，見下表。

材料構件搭設前檢驗允許偏差

名稱	規格		允許偏差（毫米）	其他要求
1	桿件 彎曲	Φ48系列 3米 2米 1米	≤8 ≤5 ≤3	桿件的焊接配件必須齊全、無明顯變形、焊縫無裂紋
2	桿件 彎曲	Φ60系列 2米 1米	≤6 ≤3	桿件的焊接配件必須齊全、無明顯變形、焊縫無裂紋

4、材料焊接要求：目測合格率要達到100%，焊縫高度不低於4毫米，焊入卡內側2毫米，兩側焊縫高度不小於3毫米。

5、安全帽要求：安全帽要求能承受5米鋼管自1米高度自由落下的衝擊，帽襯須具有緩衝、消耗衝擊力的作用、保護頭部免受傷害。

6、安全帶要求：採用可卷式安全帶，可卷和緩衝裝置有效。

二、主要機具

水平尺、梅花扳手、棕繩、錨鉤、上料懸臂、小推車、墨斗、紅藍鉛筆、50米鋼捲尺、5米鋼捲尺、小線兒、錘子。

質量控制

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》的質量控制要求如下：

一、質量控制標準

《建築施工高處作業安全技術規範》GB 50204-2002；《建築施工門式鋼管腳手架安全技術規範》JGJ 128-2000；《建築施工安全檢查標準》JGJ 59-99。大空間門架式模板支撐體系施工質量按下表執行。

大空間門架支撐體系允許偏差

項目		允許偏差（毫米）
垂直度	每步架Φ48系列	62.0
	門架整體Φ48系列	H/1000且650
水平度	一跨內水平架兩端高差Φ48系列	6I/600且63.0
	門架整體	6L/600且650
註：小時一步距；H一門架高度；I-跨度；L一門架長度。

二、質量保證措施

1、門架應在下列階段進行檢查、驗收：地基處理完成後、門架桿件搭設前、每搭設10米高度時、達到標高時、遇到6級以上大風和大雨時、寒冷季節開凍後、停用1個月以後均需要進行安全檢查。

2、門架使用中需要定期檢查的內容：桿件的設定、連線、支撐、踏板安裝是否牢固、地基是否下沉、底托是否鬆動、立桿是否懸空、楔形件是否鬆動、立桿是否垂直、防護是否有破損、施工是否超載。

3、檢查斜拉桿的鎖銷是否鎖緊，橫桿是否垂直於立桿；檢查各種桿件安裝的部位、數量、形式是否符合設計要求。

安全措施

採用《大空間門架式模板支撐體系施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1、安全實施的法規《中華人民共和國安全生產法》《特種作業人員安全技術培訓考核管理辦法》。

2、對操作人員必須進行入場安全教育和安全交底，操作人員必須持證上崗，操作人員必須進行登記。

3、嚴格控制實際施工荷載不超過設計荷載，對超過最大荷載要有相應的控制措施。物資堆放整齊，在門架上的施工物料應堆放有序；為防止架體超重，施工用料隨用隨上，操作層上不留浮動的物料，消除安全隱患。作業中所用的物料，均應堆放平穩。

4、給每個作業人員配備防滑手套、防滑鞋和放置工具的安全鉤或工具袋；高空作業必須正確使用安全帶，所有進場人員必須正確佩戴安全帽。

5、高處作業人員必須經過體檢，凡患有高血壓、貧血病、心臟病及其他不適於高處作業者律不得上架操作。嚴禁酒後上架作業，施工作業要求精力集中，禁止開玩笑和打鬧。

6、雨雪天應停止高處作業，當必須施工時，必須採取可靠的措施。當風速達到6級以上時，停止施工作業。

7、混凝土輸送管、布料桿及塔架拉結纜風繩等不得固定在門架上。澆築過程中，應派人檢查支架和支承情況，發現下沉、鬆動和變形情況及時解決。

8、嚴禁在門架基礎及鄰近處進行挖掘作業。

9、經常檢查保證架體幾何不變形的斜拉桿及水平剪刀撐等設定是否完善。隨時檢查基礎的沉降，立桿底座與基礎面的接觸有無鬆動或懸空情況。檢查門架斜拉桿的鎖銷是否打緊，是否平行於立桿；橫桿的鎖銷是否垂直於橫桿；檢查各種桿間的安裝部位、數量、形式是否符合設計要求。門架立桿、橫桿、斜桿的搭鉤、鎖銷、楔形銷必須處於鎖住狀態。

環保措施

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》的環保措施如下：

1、環境指標主要包括：白天施工噪聲≤70分貝（夜間55分貝）。

2、減少施工噪聲措施有：物體搬運輕拿輕落、減少施工作業的敲擊噪聲。

3、施工現場對操作工人進行必要的防護措施。

效益分析

一、經濟效益

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》先後在法門寺合十舍利塔工程、陝西賓館13號院落地改造項目以及西安鹹陽國際機場二期擴建工程T3A航站樓中套用，取得了經濟效益，不但能夠直接降低工程成本，還能加快施工進度縮短工期，大幅度減少間接費用開支。實踐證明，越是大空間、大跨度結構，取得的經濟效益越高。

1、法門寺合十舍利塔工程

長度54米，寬度54米，高度148米，工期30天考慮；按照傳統的碗扣需要13500噸碗扣，租賃費5元/噸·天；運輸費100元/噸；裝卸費16元/噸；人工費7.5元/立方米；頂托租賃費0.06元/個·天；合計：（13500×5×320）+（13500×100）+（13500×16）+（54×54×148×7.5）+（40000×0.06×320）=2717.08萬元。

按照大空間門架式支撐體系施工需要4500噸，租賃費10元/噸·天；運輸費100元/噸；裝卸費16元/噸；人工費6.5/立方米；頂托租賃費0.06元/個·天；合計（4500×10×320）+（4500×100）+（4500×16）+（54×54×148×6.5）+（15000×0.06×320）=1801.52萬元。傳統的碗扣式支撐體系和門架式支撐體系進行比較，該工法節約了2717.08萬元-1801.52萬元=915.56萬元。

2、陝西賓館13號院落地改造項目

建築面積1703平方米，層高為23.55米，工期240天考慮；按照傳統的碗扣1200噸，租賃費5元/噸·天；運輸費100元/噸；裝卸費16元/噸；人工費7.5元/米；頂托租賃費0.06元/個·天；合計：（1200×5×240）+（1200×100）+（1200×16）+（40105.65×4.5）+（5000×0.06×240）=183.17萬元。

按照大空間門架式支撐體系施工需要420噸，租賃費10元/噸·天；運輸費100元/噸；裝卸費16元/噸；人工費6.5/立方米；頂托租賃費0.06元/個·天；合計：（420×10×240）+（420×100）+（420×16）+（40105.65立方米×6.5）+（1500×0.06×240）=133.9萬元。傳統的碗扣式支撐體系和門架式支撐體系進行比較，該工法節約了183.17萬元-133.9萬元=49.27萬元。

3、西安鹹陽國際機場二期擴建工程T3A航站樓

長度138米，寬度118米，高度19.45米，工期135天考慮；按照傳統的碗扣需要12000噸碗扣，租賃費5元/噸·天；運輸費100元/噸；裝卸費16元/噸；人工費7.5/立方米；頂托租賃費0.06元/個·天；合計：（12000×5×135）+（12000×100）+（12000×16）+（138×118×19.45×7.5）+（30000×0.06×135）=1202.94萬元。按照大空間門架式支撐體系需要4000噸，租賃費10元/噸·天；運輸費100元/噸；裝卸費16元/噸；人工費6.5/立方米；頂托租賃費0.06元/個·天；合計：（400×10×135）+（4000×100）+（4000×16）+（138×118×19.45×6.5）+（20000×0.06×135）=808.48萬元。傳統的碗扣式支撐體系和門架式支撐體系進行比較，該工法共節約了1202.94萬元-808.48萬元=394.46萬元。

二、社會效益

由於《大空間門架式模板支撐體系施工工法》能夠大幅度縮短施工工期，有利於工程建築儘早投入使用，使投資方盡塊取得投資回報。

該工法符合國家節能工程的要求，已經從技術領域轉移到產業化、規模化生產發展領域，可在企業內部開展承包、設計諮詢、銷售租賃等業務，為建築、路橋和文化體育等提供專業的支撐解決方案。

三、環保、節能效益

由於《大空間門架式模板支撐體系施工工法》所採用的模板支撐系統，能夠減少工程材料用量，而且所用材料周轉次數高，因此能夠達到節能減排的目的。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《大空間門架式模板支撐體系施工工法》的套用實例如下：

1、法門寺合十舍利塔-山門工程由正聖門大聖門、光聖門、明聖門4個門洞及連廊組成，法門寺合十舍利塔工程是法門寺文化景區的主體建築，總高度148米、長54米、寬54米。舍利塔四周的裙樓呈塔基造型，為佛教中的壇城。該工程採用大空間門架式支撐體系總計搭設143856立方米。工程開工日期為2007年6月，竣工日期為2009年4月。

2、陝西賓館13號院落地改造項目，其中包括貴賓樓和貴賓樓附屬設施（網球館）。工程位於陝西賓館院內，框架剪力牆結構，總建築面積12989平方米，地下建築面積1703平方米；貴賓樓附屬設施（網球館）地下一層為貴賓樓的設備層，地下室層高為23.55米；採用大空間門架式支撐體系總計搭設40105.65立方米。工程開工日期為2010年1月，計畫竣工日期為2010年10月。

3、西安鹹陽國際機場二期擴建工程T3A航站樓，西安鹹陽機場，框架剪力牆結構，主樓地下2層，地上4層，長度約為140米，寬約為110米。+10.000標高以上鋼管混凝土柱形成縱橫兩個方向為36米柱網的大空間結構，該工程採用大空間門架式支撐體系總計搭設21114.2立方米。實施日期為2009年9月1日至2010年3月20日。

榮譽表彰

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《大空間門架式模板支撐體系施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。