一种基于多功能转换梁的顶模体系施工平台受力转换与模板一体化支设方法与流程

本发明属于超高层建筑施工，尤其涉及一种基于多功能转换梁的顶模体系施工平台受力转换与模板一体化支设方法。

背景技术：

1、顶模集成平台是一种用于超高层建筑核心筒竖向结构施工的自爬升模架体系，通常由钢平台系统、支撑顶升系统、挂架防护系统和模板系统组成。钢平台系统一般采用装配式空间钢桁架平台，由主桁架、次桁架通过螺栓及销轴连接而成，在桁架上铺设钢板形成封闭施工平台。该体系在标准层施工中效率极高，已在诸多超高层建筑中得到应用。

2、然而，在实际施工过程中，由于建筑功能变更或结构优化设计调整，经常需要在已完成施工的楼层顶部新增混凝土结构梁（以下简称“新增结构梁”）。当新增结构梁位于顶模平台覆盖范围内时，现有施工技术面临以下矛盾和不足：

3、第一，若采用平台开洞后焊接补强的方式（如现有技术中用于顶模支撑梁的临时留洞施工方法），需要对钢平台面板进行切割开洞，并在洞口周边焊接加劲肋板进行补强。这种方式虽然能够形成施工所需的竖向贯通空间，但焊接作业会对原平台结构造成不可逆的热影响和应力集中，损害主承力构件的抗疲劳性能，且补强件难以周转使用。

4、第二，若采用独立悬挂模板的方式（如现有技术中用于顶升施工平台的吊模装置或可调节模板位置的滑梁），模板荷载通过吊杆偏心传递至平台结构，易引起平台单侧扭转和局部超载，存在安全隐患。且现有吊模装置仅解决模板悬挂问题，未涉及平台开洞后的结构补强。

5、第三，若采用地面满堂脚手架支撑，则需占用下方楼层空间，与其他工序（如机电安装、砌筑等）严重冲突，且搭拆周期长、措施费用高。

6、第四，现有技术中缺乏将“平台补强”与“模板支设”作为有机整体进行系统设计的技术方案。平台处理与模板支设通常作为两个独立工序分别设计和实施，二者之间缺乏受力协同和工序衔接。

7、综上所述，亟需一种能够在顶模体系内高效、安全、经济地完成新增结构梁施工的方法，以解决现有技术中平台补强与模板支设割裂、对原结构造成不可逆损伤、荷载传递偏心、措施投入大等技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于多功能转换梁的顶模体系施工平台受力转换与模板一体化支设方法，旨在解决上述的问题。

2、本发明的核心构思在于：提出一种“预安装多功能转换梁+逆向受力转换” 的协同方法：

3、在拆除任何平台构件之前，先在两根主梁之间安装一根装配式钢桁架“多功能转换梁”；

4、该转换梁两端通过无焊接夹具与主梁固接，形成可靠的受力支点；

5、然后，根据现场工况选择性地移除转换梁正下方区域内的平台面板和/或次梁，形成施工洞口；

6、被移除构件的全部承载功能瞬时、无缝地转移至转换梁，再通过两端夹具对称传递回主梁；

7、转换梁下翼缘预设悬挂轨道，直接作为模板支撑体系的主承力梁，实现“平台补强”与“模板支撑”功能在单一构件上的物理统一。

8、逆向工序逻辑：先装后拆、先补强后开洞——确保施工全过程平台结构承载力不降反升（或保持不变），颠覆了传统“先拆后补”的惯性思维。

9、本发明是这样实现的，一种基于多功能转换梁的顶模体系施工平台受力转换与模板一体化支设方法，包括如下步骤：

10、步骤一：新增结构梁定位与平台影响区系统分析

11、根据施工设计图纸确定新增结构梁在已施工楼层顶部的平面位置、截面尺寸及标高。在顶模体系的钢平台结构图上精确投影新增结构梁的位置，划定影响区，即施工所需的最小竖向贯通空间范围。

12、全面摸排影响区内的既有平台构件：主梁位置及截面尺寸、次梁数量、间距与走向、面板拼接缝位置、水电管线及预埋件布置等，形成影响区构件清单。根据摸排结果，判定影响区内是否具有可供拆除的次梁，为后续步骤四选择最优施工工况提供依据。

13、步骤二：安装无焊接装配式连接基座

14、在所述影响区两侧的两根平行主梁上，各安装一套无焊接夹具式连接基座（以下简称“基座”）。

15、基座的具体构造：

16、基座由上夹板（厚度≥16mm，材质q355b）、下夹板（厚度≥12mm，材质q355b）、两块竖向连接侧板及8根10.9级m24高强对穿螺栓组成。

17、上夹板与下夹板的内表面设有网状防滑纹（深度0.5mm，间距1.5mm），以增大摩擦系数（μ≥0.45）。

18、基座的安装方法：

19、将上夹板贴合主梁上翼缘顶面，下夹板贴合主梁上翼缘底面，两侧对穿螺栓穿过翼缘板（如原主梁腹板处不便穿孔，则采用u形抱箍形式，本发明提供两种实施例，详见说明书附图）。

20、采用扭矩扳手分三级对称拧紧：初拧50%设计扭矩、复拧75%设计扭矩、终拧100%设计扭矩。终拧扭矩值按tc=k×pc×d计算（其中k为扭矩系数，取0.13~0.15；pc为设计预拉力值，取设计值的1.1倍；d为螺栓公称直径）。确保夹具与主梁之间形成可靠的摩擦型机械锁紧连接，全程不施焊。

21、基座顶部预留有高精度螺栓孔群（4-m24）和定位止口（深度5mm） ，用于承接后续转换梁。

22、步骤三：吊装多功能转换梁并固接

23、在工厂预制多功能转换钢桁架梁（以下简称“转换梁”）。

24、转换梁的具体构造：

25、转换梁跨度等于两根主梁的净距。截面高度与平台主梁基本一致（偏差控制在±20mm以内）。采用桁架式结构—上弦杆和下弦杆均为h型钢，腹杆为双角钢，以减轻结构自重（控制在1.5t以内，便于塔吊吊装）。

26、转换梁两端焊接有端板（厚度20mm，材质q355b），端板上设有与基座止口精密配合的定位凸台（高度5mm）及4个螺栓孔（与基座螺栓孔群一一对应）。端板与t型槽道对齐位置预留贯通槽口，便于 t 型螺栓从转换梁端部滑入 t 型槽道内实现装配。

27、转换梁下翼缘沿全长预埋/焊接两条平行t型槽道（型号：t-50×25×5，材质q235b），槽道间距300mm，用于后续悬挂模板吊架。

28、转换梁跨中预设l/500的初始起拱（l为转换梁跨度）。

29、转换梁的吊装与固接：

30、采用塔吊将转换梁吊运至安装位置，将其两端端板的定位凸台分别插入两侧基座的定位止口，穿入4根m24高强螺栓并初拧。使用激光水准仪精确调整转换梁的标高和水平度（允许偏差±2mm）后，终拧螺栓至设计扭矩。此时，转换梁形成两端刚接支承于主梁上的新增平台主梁，按两端刚接模型开展受力设计，施工全过程辅以挠度监测进行验证。

31、步骤四：形成施工洞口与“逆向受力转换”

32、本步骤根据步骤一摸排的影响区构件情况，分为两种工况分别处理，但两种工况归属于同一发明构思：

33、工况一（优选工况）影响区内存在可拆除的次梁：

34、（1）在转换梁已安装牢固并验收合格后，解除转换梁正下方投影区域内原平台次梁与主梁的连接，采用高强螺栓连接的次梁直接拧下螺帽；采用焊接连接的次梁，采用碳弧气刨切割焊缝，切割时预留1~2mm打磨余量，严禁损伤主梁母材，切割完成后采用角磨机将余量打磨至与母材齐平。

35、（2）同步拆除该区域的花纹钢板铺面，形成施工洞口。

36、（3）关键受力转换：原由被拆除次梁承担的竖向荷载（面板自重及施工活载）和水平面内刚度贡献，瞬时转移至转换梁。转换梁通过两端刚接节点，将荷载以对称弯矩和剪力的形式传递至两侧主梁，主梁再将荷载传递至支撑立柱和附墙支座，最终传递至已施工完成的主体结构。

37、工况二（备选工况）影响区内无次梁或次梁不可拆除：

38、（1）无需拆除次梁，仅沿新增混凝土梁的投影轮廓线切割并移除该区域的花纹钢板铺面。

39、（2）被移除面板的面积较小（通常≤3m2），面板自重荷载由转换梁完全承担，转换梁作为“加强横梁”补偿了开洞后平台面板刚度的损失。

40、（3）此时转换梁的主要功能为模板悬挂承力结构，同时兼作洞口区域的加强构件。

41、施工洞口尺寸要求：施工洞口的最终净尺寸应比新增结构梁的截面尺寸每侧大200mm~400mm，以便于模板安装和钢筋绑扎操作。如有次梁被拆除，洞口尺寸以被拆除次梁的间距为准。

42、步骤五：在转换梁上安装悬挂式模板支撑体系

43、利用转换梁下翼缘预设的两条平行t型槽道，安装可沿转换梁纵向调节位置的可调式悬挂吊架。

44、悬挂模板吊架的具体构造：（1）t型螺栓：特制t型螺栓的头部与t型槽道相匹配，从槽道端部滑入，可沿转换梁纵向自由滑动定位，间距按模板计算确定（一般≤900mm）。

45、（2）吊杆：采用φ25精轧螺纹钢，抗拉强度标准值≥930mpa。吊杆上端与t型螺栓连接，下端设置可调托撑（含调节螺母，调节范围±150mm）。

46、（3）底模系统：在可调托撑上依次铺设木工字梁（h=200mm） 作为主楞、双钢管（φ48×3.5mm） 作为次楞，最后铺设15mm厚覆膜胶合板作为梁底模。

47、模板安装与调整：

48、通过旋转可调托撑的调节螺母，精确调整梁底模标高，并按规范要求设置l/600的起拱（l为新增混凝土梁的跨度）。

49、梁侧模采用定型钢框木模板，通过对拉螺栓（φ14，间距@500×500mm）进行加固。对拉螺栓的水平支撑钢管可直接顶撑于转换梁的腹杆或下弦杆侧面或下翼缘侧面，形成稳固的抗侧力体系，无需额外设置斜撑。

50、至此，转换梁同时扮演了平台主梁（承担平台荷载）和模板支撑主梁（承担混凝土湿重及施工荷载）的双重角色，二者荷载路径在转换梁处汇合后一并对称传向主梁。

51、步骤六：新增结构梁钢筋绑扎、混凝土浇筑与养护

52、在悬挂模板内绑扎新增混凝土梁的钢筋笼，预埋水电管线，经验收合格后浇筑混凝土。

53、浇筑要求：采用分层对称浇筑方式，每层厚度≤500mm，避免对转换梁产生冲击荷载。

54、实时监测：在转换梁跨中底面贴设应变片和挠度监测仪，实时读取浇筑过程中转换梁的挠度变化。挠度控制值≤l/400（l为转换梁跨度）。若接近预警值，应减慢浇筑速度或暂停浇筑待变形稳定后继续。

55、混凝土浇筑完成后，覆盖薄膜并洒水养护，养护时间≥7天（或根据同条件养护试块强度确定）。

56、步骤七：模板拆除与平台恢复

57、混凝土强度达到设计强度的75%以上（且满足拆模试块强度要求）后，进行拆模与平台恢复作业：

58、（1）作业人员站在平台面板上，先拆除梁侧模的对拉螺栓和侧模板；

59、（2）统一旋转所有可调托撑的调节螺母，使底模系统整体下降50mm~80mm，底模与混凝土梁底完全脱开；

60、（3）将悬挂吊架连同底模一起，沿t型槽道向洞口一侧滑移600mm~1000mm，避让开已成型的混凝土梁，无需将模板吊运至地面；

61、（4）确认无任何构件与混凝土梁干涉后，在施工洞口处安装可拆卸式钢盖板——盖板采用与平台面板相同厚度（通常8mm）的花纹钢板，下设加劲肋（间距≤500mm），通过螺栓与周边平台结构连接，使平台恢复完整作业面。

62、对于工况一（拆除次梁），转换梁予以保留，作为平台新增的永久性（或本层后续施工用）主梁。对于工况二（仅拆面板），同样安装可拆卸式钢盖板恢复作业面。

63、顶升周转：

64、启动顶模液压顶升系统，整个平台（含已集成的转换梁）同步顶升一个标准层高度（通常4.5m）。因转换梁位于平台结构内，且不与已成型的混凝土梁（位于平台下方）发生干涉，故不影响顶模连续顶升。

65、进入下一施工层后：若下一层同样位置仍需施工新增梁，则转换梁可保留使用（仅需调整悬挂吊杆长度以适应下一层标高变化）；若后续不再需要，可逆向操作——拆卸转换梁、拆除基座、恢复原始平台构件。所有基座、转换梁、吊杆、模板系统均可完全拆解、打包、转运至其他项目重复使用。

66、3.力学传递路径

67、本发明的完整受力传递链如下：

68、路径一（平台荷载）：平台面板/次梁活载→转换梁（替代原构件功能）→转换梁端板与基座连接节点→主梁上翼缘（通过夹具压紧）→主梁腹板/翼缘整体→平台支撑立柱→附墙支座→已施工主体结构。

69、路径二（模板施工荷载）：混凝土湿重+模板自重+施工活载→底模→木工字梁主楞→可调托撑→精轧螺纹钢吊杆→t型螺栓与t型槽道→转换梁下翼缘→转换梁整体→端板与基座节点（同路径一汇合）。

70、两条路径在转换梁处完全汇合，同时通过两端对称节点传递，不产生附加扭矩或偏心弯矩，平台整体受力均衡。

71、4.所有连接均为机械连接（高强螺栓摩擦型连接+螺纹调节），无脆性破坏风险，承载能力可精确计算，符合《钢结构设计标准》gb50017及《混凝土结构工程施工规范》gb50666的要求。

72、与现有技术相比，本技术实施例主要有以下有益效果：

73、对主梁母材无结构性热损伤与机械损伤：全过程无焊接作业，所有连接均采用高强螺栓机械连接，保护了顶模主承力构件的抗疲劳性能和原始结构完整性。

74、受力高可靠：转换梁两端对称传力，力学模型按两端刚接梁体系进行受力设计计算，施工阶段通过实时挠度监测复核结构变形，无偏心扭矩，安全性远优于偏心吊挂方式。

75、工况全覆盖：工况一（有次梁可拆）和工况二（无次梁可拆）两种工况均能有效处理，适用性广。

76、工序零冲突：相较于采用地面满堂脚手架支撑的方式，本发明不占用下方楼层空间，机电安装、砌筑等工序可同步进行。

77、全周转经济：所有构件标准化、装配化，所有基座、转换梁、吊杆、模板系统均可完全拆解、打包、转运至其他项目重复使用。

78、连续顶升：转换梁集成于平台内，随平台一同顶升，无需每次拆装，大幅提高施工节奏。