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摘要：通过对比地铁车站主体结构施工中常用的碗扣式、承插型盘口式和扣件式脚手架三种模板支撑系统，分析了三种模板支撑系统结构受力形式及其工作特点，讨论了三种模板支撑系统施工参数，总结了三种模板支撑系统在工期、成本和质量上的优缺点，供类似地铁车站主体结构模板支架选型提供参考。
关键词：车站；模板支撑；碗扣式；承插型盘口式；扣件式脚手架
前言
随着城市化进程加快，“十三五”期間，城市轨道交通建设将实现飞跃式发展，为满足地铁车站使用性能上的多种目标需求，车站主体结构形式日趋复杂，主体结构形式的变化给模板支撑体系施工带来很多困难，同时对安全、工期、质量和成本提出了更高要求。对比分析搭设时间短、费用低和安全性能好的碗扣式、扣件式和承插型盘扣式模板支撑体系施工特点，根据不同的车站结构形式作出快速选型显得尤为重要[1-2]。哈尔滨市轨道交通3号线二期工程为贯穿哈尔滨主城区的环线，共设置30个地下车站，31个区间，各车站因所处环境条件的不同导致建筑布置形式呈现出多样性的特点，通过当前哈尔滨地铁车站主体结构施工中常见的模板支架类型探讨合理的选型原则。
1 模板支撑体系的类型及其特点
地铁车站通常采用明挖顺作法施工，满堂支架是主体结构施工中应用较多的模板支撑系统，兼具可靠性和灵活性的特点[3]。车站主体结构通常采用钢筋混凝土双层或三层双跨箱形框架结构，采用纵向分段流水施工，分为垫层、底板、站台层侧墙及立柱、中板、站厅层侧墙及顶板等5大部分，如图1所示。模板支撑体系通常为满堂支架，侧墙模板采用大钢模板、组合小钢模板或建筑塑料模板，顶板和中板支架布置根据板厚进行设计，模板采用1220mm×2440mm×18mm厚优质涂塑竹胶板或木胶板，次楞和主楞通常采用方木或H型钢。立杆顶端设置可调顶托，以便调整模板高度。模板支撑体系按照车站主体结构施工需要搭设。
1.1模板支撑体系选型原则
1. 模板支架系统结构设计应满足安全要求，工效高，成本较低。
2. 满足时间紧、任务重的工期要求，同时满足设计的可靠性和耐久性。
3. 模板支撑材料满足规范要求的刚度、强度和稳定性要求。
4. 搭设支撑材料时，规格需统一，同时具有较强的可周转性。
5. 模板支架受力体系简单有效，搭拆方便，便于保养和维修。
1.2 模板体系分析
车站侧墙通常采用木模+龙骨+水平横向钢管支撑体系或组合钢模+三角支架体系，侧模选型中需要充分考虑侧墙的外观质量和支撑材料的可周转性[4]。表1为组合小钢模板、大钢模板和竹胶板优缺点对比分析。
1.3 支撑体系分析
地铁车站主体结构模板支撑体系通常采用竹胶合板+方木+碗扣脚手架（扣件式、承插型盘扣式脚手架）结合钢管脚手架支撑系统（配斜撑）施作主体结构的顶板、中板、纵梁和结构柱。表2为碗扣式脚手架、扣件式脚手架和承插型盘扣式脚手架搭设参数对比分析[5]。
2 模板支撑体系结构受力分析
车站主体结构浇筑过程中，顶板、中板和纵梁荷载首先作用在模板上，按照“竹胶合板→纵横向水平方木→顶托上的型钢（方木）→可调顶托→立杆→底托→基础”的传力顺序，分别进行模板支架强度、刚度和稳定性验算。表2为荷载类别，表3为一般模板结构的荷载组合。
2.1 碗扣式脚手架结构受力分析
碗扣式脚手架承受荷载时，水平杆、扣件、楞条及立杆等构件需要承受绝大部分荷载，将这些构件连接起来的碗扣件就变得非常重要[6]。受力体系中需要重点分析立杆受力和扣件抗滑力。
车站主体结构施工中，碗扣式脚手架采用φ48×3.5mm钢管满堂支架作为受力支撑杆件，顶板脚手架按照纵距90cm、横距60cm、步距120cm的间距布置；中板的脚手架按照纵距90cm、横距90cm、步距120cm的间距布置；面板通常采用18mm厚竹胶板，次楞间距300mm，采用三跨连续梁检算。最大弯矩按Mmax=0.1q1l2进行计算。力学模型如图3所示。
立杆计算中作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载。恒载=楼板自重+水平模板自重；活载=振捣混凝土产生的侧压力+施工人员及设备荷载标准值，不考虑风荷载。
考虑实际受力传导，碗扣式模板支撑体系上部立杆和水平杆受力较下部立杆和水平杆大；碗扣式脚手架施工过程中，需要严格遵循规范要求，紧固碗扣接头处限位销，面板和纵梁混凝土浇筑时，需均匀对称浇筑，以防荷载集中；支撑体系上部荷载较大时，可减小歩距，以提高上部立杆承载力，保证支撑体系的稳定。
2.2 扣件式脚手架结构受力分析
扣件式模板支撑体系中，荷载传递体系由小横杆、大横杆和立杆组成，剪刀撑和附墙杆的作用主要是保证脚手架的整体刚度和稳定性，增加抵抗垂直和水平力的能力[7]。扣件式脚手架采用的钢管类型为φ48×3.5mm；采用单管立杆；立杆的纵距为 1.50m，立杆的横距为1.20m，大小横杆的步距为1.50 m；横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数为 0.80；连墙件采用两步三跨，连墙件连接方式为双扣件。小横杆按照简支梁进行强度和刚度的验算，按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，如图4所示。
扣件式脚手架承受荷载时，脚手架承受的的横向刚度远小于纵向刚度，脚手架横向部分较纵向部分稳定性较差。设置连墙杆可以有效加强脚手架的横向稳定性。脚手架搭设过程中需严格按照规范尺寸施工，随意加大步距有失稳的危险。扣件拧紧力矩最大不超过60N·m，否则扣件及螺栓可能发生破坏。
2.3 盘扣式脚手架结构受力分析
车站主体结构施工过程中，盘扣式脚手架顶板通常采用横1200mm×纵1500mm×步1500mm，15mm多层板，次楞采用60mm×40mm×2mm矩形钢管，间距200mm，主楞采用150mm×75mmH型钢，间距1200mm。根据实践经验和理论计算，支撑体系能够满足施工需要。 主梁验算时通常简化为四跨连续梁计算，即能满足施工安全需要，也符合工程实际的情况。将荷载统计后，通过次梁以集中力的方式传递至主梁。纵梁面板可按简支跨计算，根据施工情况一般楼板面板均搁置在梁侧模板上，无悬挑端，故可按简支跨一种情况进行计算，取b=1m单位面板宽度为计算单元。
承插型盘扣式脚手架受力体系类似于扣件式模板支撑，节点均需考虑半刚性，模板支撑整体稳定性验算时可以将长细比较大的杆件作为主要受力杆件，按照静力分析进行承载力和稳定性计算。立杆与立杆之间的套管连接，水平杆和斜杆与立杆之间的承插连接，可以判定为半刚性连接[8]。
3 成本与工期
以哈尔滨地铁车站主体结构实际施工中板为例，搭设面积共计24m*16.5m，对盘扣式、扣件式和碗扣式脚手架进行对比。
盘扣式支架材料尺寸小，重量低，材料使用过程损耗率较小，相比钢管扣件式脚手架每平方米节约造价25%。盘扣式支架安装工效是扣件式的2倍，碗扣式的1.5倍，随着周转次数增加，综合效益将会更高。
4 结语
模板支撑系统选型合理与否直接影响到施工安全、工期、成本乃至工程质量。标准车站主体结构模板支撑系统搭设高度通常在15m以上，施工跨度超过20m，考虑顶板厚度800mm，中板400mm，施工总荷载和集中线荷载较大，属于需要专家论证的高大模板专项施工。市场上模板支撑形式较多，在选型上需综合考虑多方面因素。目前，地铁车站朝着大跨度、多功能、异形结构多的方向发展，对主体结构安全快速施工提出了更高要求，承插型盘扣钢管脚手架由于工效高、承载能力高、成本较低，在车站高支模工程使用中应用逐渐增多，具有较好的应用前景。碗扣式和扣件式模板支撑，应用经验较多，还需要从工效上进一步做更深入的研究，同时还需要开展车站主体结构高大模板支撑体系新技术研究。
参考文献：
[1]柴守强.承插型盘扣式钢管脚手架搭设技术[J].铁道建筑技术，2015，（3）：110-116
[2]刘双武，裴洪涛.明挖地铁车站模板支撑体系设计与施工[J].山西建筑，2008，34（29）：170-172
[3]蔣卓生.浅析高支模支撑系统优化选型[J].城市建筑，2013，（16）：212-215
[4]袁兴信.建筑小钢模板的配板设计和荷载组合[J].华北科技学院学报，2002，4（1）：26-29
[5]周雪梅，于海祥.满堂式钢管模板支撑架结构计算模型综述[J].重庆建筑，2014，（13）：36-39
[6]施旋.碗扣式高支模施工技术的研究与应用[D].安徽建筑大学，2016
[7]周洪涛，郭志鑫.扣件式钢管满堂脚手架ANSYS受力性能分析[J].施工技术，2013，42（14）：98-101
[8]钱晓军.盘扣式及碗扣式钢管支架节点试验及应用技术研究[D].东南大学，2016
关键词：车站；模板支撑；碗扣式；承插型盘口式；扣件式脚手架
前言
随着城市化进程加快，“十三五”期間，城市轨道交通建设将实现飞跃式发展，为满足地铁车站使用性能上的多种目标需求，车站主体结构形式日趋复杂，主体结构形式的变化给模板支撑体系施工带来很多困难，同时对安全、工期、质量和成本提出了更高要求。对比分析搭设时间短、费用低和安全性能好的碗扣式、扣件式和承插型盘扣式模板支撑体系施工特点，根据不同的车站结构形式作出快速选型显得尤为重要[1-2]。哈尔滨市轨道交通3号线二期工程为贯穿哈尔滨主城区的环线，共设置30个地下车站，31个区间，各车站因所处环境条件的不同导致建筑布置形式呈现出多样性的特点，通过当前哈尔滨地铁车站主体结构施工中常见的模板支架类型探讨合理的选型原则。
1 模板支撑体系的类型及其特点
地铁车站通常采用明挖顺作法施工，满堂支架是主体结构施工中应用较多的模板支撑系统，兼具可靠性和灵活性的特点[3]。车站主体结构通常采用钢筋混凝土双层或三层双跨箱形框架结构，采用纵向分段流水施工，分为垫层、底板、站台层侧墙及立柱、中板、站厅层侧墙及顶板等5大部分，如图1所示。模板支撑体系通常为满堂支架，侧墙模板采用大钢模板、组合小钢模板或建筑塑料模板，顶板和中板支架布置根据板厚进行设计，模板采用1220mm×2440mm×18mm厚优质涂塑竹胶板或木胶板，次楞和主楞通常采用方木或H型钢。立杆顶端设置可调顶托，以便调整模板高度。模板支撑体系按照车站主体结构施工需要搭设。
1.1模板支撑体系选型原则
1. 模板支架系统结构设计应满足安全要求，工效高，成本较低。
2. 满足时间紧、任务重的工期要求，同时满足设计的可靠性和耐久性。
3. 模板支撑材料满足规范要求的刚度、强度和稳定性要求。
4. 搭设支撑材料时，规格需统一，同时具有较强的可周转性。
5. 模板支架受力体系简单有效，搭拆方便，便于保养和维修。
1.2 模板体系分析
车站侧墙通常采用木模+龙骨+水平横向钢管支撑体系或组合钢模+三角支架体系，侧模选型中需要充分考虑侧墙的外观质量和支撑材料的可周转性[4]。表1为组合小钢模板、大钢模板和竹胶板优缺点对比分析。
1.3 支撑体系分析
地铁车站主体结构模板支撑体系通常采用竹胶合板+方木+碗扣脚手架（扣件式、承插型盘扣式脚手架）结合钢管脚手架支撑系统（配斜撑）施作主体结构的顶板、中板、纵梁和结构柱。表2为碗扣式脚手架、扣件式脚手架和承插型盘扣式脚手架搭设参数对比分析[5]。
2 模板支撑体系结构受力分析
车站主体结构浇筑过程中，顶板、中板和纵梁荷载首先作用在模板上，按照“竹胶合板→纵横向水平方木→顶托上的型钢（方木）→可调顶托→立杆→底托→基础”的传力顺序，分别进行模板支架强度、刚度和稳定性验算。表2为荷载类别，表3为一般模板结构的荷载组合。
2.1 碗扣式脚手架结构受力分析
碗扣式脚手架承受荷载时，水平杆、扣件、楞条及立杆等构件需要承受绝大部分荷载，将这些构件连接起来的碗扣件就变得非常重要[6]。受力体系中需要重点分析立杆受力和扣件抗滑力。
车站主体结构施工中，碗扣式脚手架采用φ48×3.5mm钢管满堂支架作为受力支撑杆件，顶板脚手架按照纵距90cm、横距60cm、步距120cm的间距布置；中板的脚手架按照纵距90cm、横距90cm、步距120cm的间距布置；面板通常采用18mm厚竹胶板，次楞间距300mm，采用三跨连续梁检算。最大弯矩按Mmax=0.1q1l2进行计算。力学模型如图3所示。
立杆计算中作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载。恒载=楼板自重+水平模板自重；活载=振捣混凝土产生的侧压力+施工人员及设备荷载标准值，不考虑风荷载。
考虑实际受力传导，碗扣式模板支撑体系上部立杆和水平杆受力较下部立杆和水平杆大；碗扣式脚手架施工过程中，需要严格遵循规范要求，紧固碗扣接头处限位销，面板和纵梁混凝土浇筑时，需均匀对称浇筑，以防荷载集中；支撑体系上部荷载较大时，可减小歩距，以提高上部立杆承载力，保证支撑体系的稳定。
2.2 扣件式脚手架结构受力分析
扣件式模板支撑体系中，荷载传递体系由小横杆、大横杆和立杆组成，剪刀撑和附墙杆的作用主要是保证脚手架的整体刚度和稳定性，增加抵抗垂直和水平力的能力[7]。扣件式脚手架采用的钢管类型为φ48×3.5mm；采用单管立杆；立杆的纵距为 1.50m，立杆的横距为1.20m，大小横杆的步距为1.50 m；横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数为 0.80；连墙件采用两步三跨，连墙件连接方式为双扣件。小横杆按照简支梁进行强度和刚度的验算，按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，如图4所示。
扣件式脚手架承受荷载时，脚手架承受的的横向刚度远小于纵向刚度，脚手架横向部分较纵向部分稳定性较差。设置连墙杆可以有效加强脚手架的横向稳定性。脚手架搭设过程中需严格按照规范尺寸施工，随意加大步距有失稳的危险。扣件拧紧力矩最大不超过60N·m，否则扣件及螺栓可能发生破坏。
2.3 盘扣式脚手架结构受力分析
车站主体结构施工过程中，盘扣式脚手架顶板通常采用横1200mm×纵1500mm×步1500mm，15mm多层板，次楞采用60mm×40mm×2mm矩形钢管，间距200mm，主楞采用150mm×75mmH型钢，间距1200mm。根据实践经验和理论计算，支撑体系能够满足施工需要。 主梁验算时通常简化为四跨连续梁计算，即能满足施工安全需要，也符合工程实际的情况。将荷载统计后，通过次梁以集中力的方式传递至主梁。纵梁面板可按简支跨计算，根据施工情况一般楼板面板均搁置在梁侧模板上，无悬挑端，故可按简支跨一种情况进行计算，取b=1m单位面板宽度为计算单元。
承插型盘扣式脚手架受力体系类似于扣件式模板支撑，节点均需考虑半刚性，模板支撑整体稳定性验算时可以将长细比较大的杆件作为主要受力杆件，按照静力分析进行承载力和稳定性计算。立杆与立杆之间的套管连接，水平杆和斜杆与立杆之间的承插连接，可以判定为半刚性连接[8]。
3 成本与工期
以哈尔滨地铁车站主体结构实际施工中板为例，搭设面积共计24m*16.5m，对盘扣式、扣件式和碗扣式脚手架进行对比。
盘扣式支架材料尺寸小，重量低，材料使用过程损耗率较小，相比钢管扣件式脚手架每平方米节约造价25%。盘扣式支架安装工效是扣件式的2倍，碗扣式的1.5倍，随着周转次数增加，综合效益将会更高。
4 结语
模板支撑系统选型合理与否直接影响到施工安全、工期、成本乃至工程质量。标准车站主体结构模板支撑系统搭设高度通常在15m以上，施工跨度超过20m，考虑顶板厚度800mm，中板400mm，施工总荷载和集中线荷载较大，属于需要专家论证的高大模板专项施工。市场上模板支撑形式较多，在选型上需综合考虑多方面因素。目前，地铁车站朝着大跨度、多功能、异形结构多的方向发展，对主体结构安全快速施工提出了更高要求，承插型盘扣钢管脚手架由于工效高、承载能力高、成本较低，在车站高支模工程使用中应用逐渐增多，具有较好的应用前景。碗扣式和扣件式模板支撑，应用经验较多，还需要从工效上进一步做更深入的研究，同时还需要开展车站主体结构高大模板支撑体系新技术研究。
参考文献：
[1]柴守强.承插型盘扣式钢管脚手架搭设技术[J].铁道建筑技术，2015，（3）：110-116
[2]刘双武，裴洪涛.明挖地铁车站模板支撑体系设计与施工[J].山西建筑，2008，34（29）：170-172
[3]蔣卓生.浅析高支模支撑系统优化选型[J].城市建筑，2013，（16）：212-215
[4]袁兴信.建筑小钢模板的配板设计和荷载组合[J].华北科技学院学报，2002，4（1）：26-29
[5]周雪梅，于海祥.满堂式钢管模板支撑架结构计算模型综述[J].重庆建筑，2014，（13）：36-39
[6]施旋.碗扣式高支模施工技术的研究与应用[D].安徽建筑大学，2016
[7]周洪涛，郭志鑫.扣件式钢管满堂脚手架ANSYS受力性能分析[J].施工技术，2013，42（14）：98-101
[8]钱晓军.盘扣式及碗扣式钢管支架节点试验及应用技术研究[D].东南大学，2016