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论高大模板支撑体系的设计及施工控制

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建筑工程 企业科技与发展 2010年第20期(总第290期) Constructional Engineering Enterprise Science And Technology&Development NO.20,2010(Cumulatively NO.290) 论高大模板支撑体系的设计及施工控制 肖玉明 (广西建工集团第一建筑工程有限责任公司,广西南宁53O001) 【摘要】文章结合工程实例,系统阐述了高大模板支撑系统的设计及施工过程控制,并进行设计计算,提出了 相应的安全技术措施。 【关键词】高大模板;建筑施工;安全技术;施工控制 【中圈分类号1TU755.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674一o688(201o)2o一0i24—04 On the Design of the Supporting System of Large and High Template and its Construction Control XIAO Yu——ruing (The First Construction Co.,Lid.of Guangxi Constuctrion En ̄neenng Group,Nmming Guangxi 530001) 【Abstract】Based on the practical engineering project,the article systematically expounds the design of the support system of large and high template and its construction control,calculates this design and puts forward the related nleasures of safety technology. 【Key words】large and high template;architecture construction;safety technology;construction control 1工程概况 某工程总建筑面积30 001 m。,地下1层,地上23层,框 2_2方案的设计 模板采用l8厚胶合板,支撑枋木为50mm x 100mnl杉木枋。 梁模板设计:截面尺寸为700 mill×1 800 lnm的梁,宽度 方向立杆间距采用1 200mm;截面尺寸为500mm x l 500mm 架一剪力墙结构。裙房:地下室2层(位于⑧轴~⑩轴×⑩ 轴一②轴间),地上5层,为框架结构。裙房大厅层高9.55 m, 最大的梁截面为700 mm×1 800 mm,跨度为16.8 m,其次梁 截面为500mm x 1 500mm,跨度为20.4m。其余的梁截面分别 为300 mm x 1 000 mm,300 mm×800 mm,300 mm x 750 mm, 的梁,宽度方向立杆间距采用l 000 him。截面尺寸为700 mm×1 800 mm和截面尺寸为500 mm x 1 500 mm的梁底中间增 加1排立杆。沿梁高设 14 m 寸拉螺杆,内龙骨为枋木,外龙 骨为双钢管,梁底支撑枋木间距为250 nlnl。700 mill×1 800 mm 梁模板安装见图l。 次梁截面为250 mm×550 mm,框架柱最大截面为1 000 mm x 1 000 mm,楼板厚度为120 m,柱砼强度等级为C40,梁板砼 强度等级C25。裙楼大厅属高大支模,自重大,跨度大及施工 荷载大。 楼板模板设计:楼板厚度为120 mm,模板支撑立杆纵横 向间距采用1 000 mm,步距为1 400 mm,板底支撑枋木间距 为300mm 2高大模板施工方案 2.1方案的选择 在本工程的模板方案选择方面,经优化选定技术上可行、 安全可靠、经济适用、施工简便,并可利用现有资源的最佳 纵横向扫地杆距地下室顶板面高度为200 mm,钢管迂杆 底设计垫板,垫板规格为200 inn x 500 mm,厚度为50 mm 构造设计:支撑体系外围设南下而上的竖向连续剪刀撑, 体系中间纵横向每隔10 m设南下而上的竖向连续式剪刀撑, 宽度为4 m,并在剪刀撑部位的顶部、中间及扫地杆处设置水 平剪刀撑。模板支撑体系平面布置见图2。模板支撑体系剖面 见图1。梁支架与楼板支架水平拉杆连通并与浇筑完成的柱子 方案。根据本工程模板支架搭设高度为9.43 m,考虑到梁板 较重、跨度大、架体搭设高度较高,故支撑体系采用048 X 3.5 mm钢管搭满堂架布置形式。 拉结牢固,以防止支撑系统侧向位移。 【作者简介1肖玉明,广西建工集团第一建筑工程有限责任公司工程师。 1 24 匿翟 !i 咎 挫 上 矗 //, ≠ — 。/  l.—zz 二 f 0 }0本5澎 6lx _db 雾 、 、\ \ ≯ 颤向@350 / 一 、 剪 J抟 5/ ——— Ⅲ双扪 。 nK 50x1 纵;旬@25 J \ 、 舳 /J撑 跨越5 五 j r 为4 == 话扳支撑、 \ OO \ 水。 乃撵 、 之I mJ刚 的, 啤 1 字撑 /一 // _\ ≤ 『0侧@5盘00十 \ —/ . —\  ii 此竖I r J翦 撑 、 一一 f , 删立朴处 \ i纵 ∞水、 \ \ f  l横向水、 十 {模…j十I地十l 纵r j{ 件f 世卜 』!!_扳 帐’f孰H樽 、_ _I _… 图1 700mm×1 800mm大梁模板的支撑体系图(单位:mm) . 3 000 l 7 H(1(1  I3 300 I 3 300 I 2 100 j 500 fl 3 900 l 3 900 、}}  I【 ~ i臣i 广 一 ■ 三j . 一 一■ 一I = _)I一_l_ 。霉一1“… 。 i。 墨 …] r——寸Ⅸ1上1_上城1 f \ 善’‘。羹_  一 l \ / 目8。--  . . f 2 撑目 .目 } .  . 。一/ !;  蓥 ‘:一 善_ 一 藿 . 墓 ●一 : =_= 厂 I/\ Zl Z 2 一 密; I .一  ̄///k:/'/:'////////.:.:, ; 一 lI  誊 - 蓥 =一 J( _ g —— 一 S一 : 剪Jj撑之 z . 杆密 。 。  太粱砖’ 侧 轷连’巷  :/荐ll  i:::’  J一 一 i 星一 g _ _ 彩 l… 一 兰口墨。一   i r \ i、’l  ≈00I 0 目 kzL317(1A / 目一曰  1r 0 OOC 1I  \ ‘4 000。 /;i )( 曼 连续- 向剪 J捧、J 2 ‘ : : 。g . … 』 … …… 一 … I… … ÷ o00.1 00。,1。oo.1∞o.1。o。。J。∞.1 【1 .’ 0 1 000. i000 ̄1 o0。. 。。。.㈤00 oO0Il o I。。。.I 。, _一 。 ’  ’l。 ’  。3 900 J 3 900 、 J 啊 oo J 7 8DO I 9 000 I l 图2模板支撑体系颊布置图(单位:mm) 3梁高支撑架计算 3.1 梁底支撑枋木的计算 本 支撑体系设计采用PKPM安全计算软件验算,下 3・】・ 梁底枋木计算 面支架强度验算和稳定验算取安伞因素最小利Ff.具有代表忭 3・1・1・1 菏载的计算 7()(】 m×l 8f)(】mm大梁模板为洌。 (1)钢筋混凝上梁自重(kN/m) 1 25 ql=24.000×1.800×0.250=10.800 kN/m 经过连续梁的计算得到: (2)模板的自重线衙载(kN/m): 最大弯矩 =0.812 kN・m;最大变形z 一=0.534mrn;最 g2=0.350×0.250×(2×1.800+0.700)/0.700=0.538 kN/m 大支座力Q一=19.954kN;抗弯计算强度_厂=0.812×l0 080.0= (3)活荷载为施r荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载 1 59.86 N/mm 。 (见 3)。 支撑钢管的抗弯计算强度小l丁205.0 N/arm ,满足要求 3.1.2.2梁底支撑横向钢管计算 横向钢管只起构造作用,通过扣件连接到立杆。 A B 3.1.3扣件抗滑移的计算 纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照 图3木方计算简图 下式计算: 经计算得到,活荷载标准值:P =(1.000+2.000)×0.700× R≤R 0.250=0.525 kN: 其中,R ——扣件抗滑承载力设计值,取8.0 kN;R—— 均布荷载:目=1.2×10.800+1.2 x 0.538=l3.605 kN/m; 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值,计算中尺 集中荷载:P=1.4×0.525=0.735 kN。 取最大支鹰反力,R=19.95 kN。 经过计算,从 到右各支摩力分别为:Ⅳ =0.921 kN; 单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用 N2=9.281 kN;N3=0.921 kN。 双扣件。 经过计算,最大弯矩: =0.455 kN・m? 当直角扣件的拧紧力矩达40~65 N・m时,试验表明:单 经过计算得到最大支座:, =9.281 kN。 扣件在12 kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0 kN;双 经过计算得到最大变形:V=0.1 llqm。 扣件在2O kN的荷载下会滑动,其抗滑承载 可取12.0 kN 3.1.1.2木方的截面力学参数 3.2立杆的稳定性计算 本算例中,截面惯性矩,和截面抵抗矩 分别为: 市杆的稳定性计算公式: ,=5.00×l0.00×10.00×10.00/12=416.67 CH1 l厂 W:5.O0×10.O0×10.00,6:83.33 CIll 其中,Ⅳ—— 杆的轴心压力设计值。它包括:横杆的最 (1)木方抗弯强度计算。 大支座反力N。:19.95 kN(已经包括组合系数1.4),脚手架钢 _厂=0.455×106/83 333.3=5.46 N/mm 管的自重 =1.2×0.138×9.430=1.560 kN,N=19.954+ 木力 的抗弯计算慢度小丁13.0 N/mmz,满足要求。 1.560=21.514 kN: (21木方抗剪计算。 ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比1O/i查表得 截面抗剪强度必须满足: 到。 T=3Q/2bh<l刊 ~一计算、 杆的截面回转半径(CIYI),i=1.58; 截面抗剪强度计算值T=3×4.272/(2×50×100)=1.282 A——立杆净截面面积(CIn。),A=4.89; N/arm ,小于截面抗剪强度设计值 71l_1.30 N/mm 。 r广一钢管立杆抗压强度计算值(N/mm ); 木方的抗剪强度计算满足要求: [厂]——钢管立杆抗压强度设计值,l1厂_=205.00 N/mm 。 (3)木方挠度计算。 如果完全参照付口件式规范》不考虑高支撑架,由公式 最大变形: =0.1 inIll 木方的直支大挠度小于600.0/250, (1)或公式(2)计算: 满足要求。 1o=k1uh (1) 3.1.2梁底支撑钢管计算 f=、(^+2a) (2) 3.1.2.1梁底支撑纵阳钢管计算(见 4) 公式(1)、公式(2)中, .——计算长度附加系数,取值为 28 kN 9.28 9.28 kN 9.28 kN 9.28 kN 9.28 kN 9.28 1.185;“——计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3, 公式(1)的计算结果:r,=195.16 N/into .立杆的稳定性计 图4支撑钢管计算简图 算 < ,满足要求。 纵向衷撑钢管按照集中荷教作用下的连续梁计算。 公式(2)的计算结果:O-=73.04N/mm ,立杆的稳定性计 集中荷载P取横向支撑钢管传递力。 算 < ,满足要求。 1 26 如果考虑到高支撑架的安全凶素,适宜南公式(3)i,t‘算: = 1 !(^+2a) (3) 公式(3)中,A ——计算长度附JJⅡ系数,取值为1.021。 公式(3)的计算结果:17"=96.06 N/arm ,立杆的稳定性计 算盯<[门,满足 求。 模板承重架 尽量利用翦力墙或柱作为连接连墙件。 3.3立杆基础地基承载力验算 本r程的支撑架、’l厂杆基础落在地下室顶板上,因此地基承 载力验算是对顶板 楼板强度的验算。 3.3.1 计算楼板强度说明 ‘ 验算楼板强度时按照最不利情况考虑,楼板的跨度取1.00 m,楼板承受的荷载按}!《{线均椰考虑。 宽度范 内配HBB335级,配筋面积A =700.O/'/11/1 , = 300.0 N/mIll 板的截面尺寸为6×h=1 000 lIltll X 200 flllll,截面有效高 度h =180mm。 按照楼板10 d浇筑完成,所以需要验算10 c{。 3.3.2计算楼板混凝土10 d的强度是否满足承载力 要求 楼板计算K边1.O0Ill,短边1.O0×1.00=1.00In。 楼板计算范Ⅲ内摆放3×2排脚手架,将其荷载转换为计 算宽度内均 荷载 顶板所需承受的荷载为: q=1 X 1.2 X(0.35+24.00 X O.20)+1 X 1.2 X(1.30 X 3 X 2/1.00/1.00)+l_4 X(2.()0+2.00)=33.50 kN/m 计算单元板带所承受均布荷载q=1.00×33.50=33.50 kN/m 。 板带所需承担的最大弯矩按照四边同接双向板计算: =0.051 3 ql =0.051 3×33.50 X 1.00 =1.72 kN・m 验算楼板混凝上强度的平均气温为20℃,查温度、龄期对 混凝土强度影响曲线,得到10 d后混凝土强度达到69.10%, C25.0混凝土强度近似等效为c17-3。 混凝上弯曲抗压强度设计值为 =8.29 N/arm ,则可以得 到矩形截面相对受压 高度: =A /6^ =700.00×300.00/(1 000.00×l8O.00×8.29) =0.14 钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力计算系数为O/ = 0.130。此层楼板所能承受的皱大弯矩为: Ml=O/ bhoY; =0.130×l 000.000×180.000 x 8.3×10 =34.9 kN・I11 结论:南丁 =34.93>:11,…=1.72,所以第10 d以后的 顶板砼强度足以承受以 楼 传递下来的荷载: 1 27 4 梁侧模板及楼板高支撑架验算(略) 5施工过程控制 5.1施工质量控制 施I 前依据高大模板施丁方案对施丁 作业人员进行安伞技 术交底,对搭设的疑问、难点与班组作业人员进行详细的交 流,使每个施】 作业人员对高大支模分项_I 程的施T难度、危 险性有一个清醒的认识。 (1)由施一 人员在地下室顶板j:面弹出结构架的外边线及 为各立杆纵横向十字控制线,按满堂钢管支撑架(见罔1)进 行搭设。钢管立杆应准确设置在定位线上,不得悬空,严格控 制纵横杆、立杆及楞木间距 (2)纵向扫地杆用直角扣件Ⅲ定在底座 不大于200 mm 处的立杆 ,横向扫地杆应用直角扣件固定紧靠纵向扫地杆 上。 (3)确保立杆的垂直偏差和纵横向杆的水平偏差小于《建 筑施r_-t ̄件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130—2【)(】1)的 要求值。模板支撑架立杆、水半杆采用对接扣连接,并且接头 均要错开在不同的框格层巾。 (4)扣件拧紧批力矩应在4O~65N・m之间,以防构件未能 有效承力或构件破坏,搭设完成后应用扭力矩扳手随机抽检。 (5)连墙件采用钢管支架节点与已浇筑的砼性子箍紧。从 第一步水半杆开始,每隔二步设置连墙件一道,以增强水半方 向的稳定性。 (6)剪刀撑斜撑杆搭设接长度不少于1 111,要求不少于3 个扣件连接。 (7)住支撑架梁底纵横向水平杆与直杆相交处设置双扣 件,以增强扣件竖向抗滑力 (8)本工程的高大模板支撑体系 杆全部落住地下室顶板 上,为了增强顶板的刚度和强度, 拆除地下室原来的模板支 撑体系,局部还要加强。 (9)模板支撑体系的稳定与浇筑砼的先后和振动时产生的 震动有很大的关系。严格按照指定的砼浇筑施 颐序进行浇 筑。 (10)砼泵送时会引起支架结构振动,故应做好减震、隔 振措施。砼泵送管垂直方ruJ设々用支架,在楼层楼板面上的管 道用『H的午轮胎铺垫起,间距为2 000 iI'1Ill一道。 5.2安全控制 (1)高大模板支撑体系专项施工方案,必须经单位技术负 责人和总监审批并交由专家组论证审查,以把好安令第一关。 (2)钢管及其配件的材质对整个支撑系统的安全至关重 要。进场时要检验钢管及其配件的质量,要求其备齐出厂质量 证明书,并按有关规定抽样送榆。 (3)施lr前明确模板施]一现场安全责任人,由其负责施1: (下转第132页) 3结论 综上所述,采取以上节能措施后,建筑能耗较改造前节省 (Passive Design)。 计 (6)改善维护结构的保温性和气密性。 (7)尽可能地采用可再生能源(风能、太阳能、潮汐能、 了60%,而降低碳消耗量势必减少CO:排放量。总结有效减 少电、气的消耗量的措施如下: (1)采用高效节能的设备(针对供暖和制冷系统,以及照 明设备等)。 生物能等)。固 参考文献 [1]英国能源目标服务公司.英国建筑设备工程师协会总部大楼能量 调查报告[R].伦敦:英国能源目标服务公司,2002. [2]麦克马伦.建筑环境学EMI.第5版.张振南,李溯,译.北京: 机械工业出版社,2003. (2)采用简单有效的智能控制方法。 (3)最大化地获得良好的日照采光。 (4)通过采用太阳辐射获得热量。 (5)尽可能采用自然通风和采光方式,进行被动式能源设 [责任编辑:蒙薇] (上接第127页) 伞过程的安伞管理Tl 作。施一1 现场安全责任人应在支模搭设、 拆除和砼浇筑前向作业人员进行安全技术交底: 6结语 本丁程高大支模钢筋砼结构自重、跨度及施一1 荷载大,依 (4)操作层的施下荷载应符合设计要求,不得超载,不得 在其上集巾堆放模板、钢筋等,并设置限载警示牌。 据住建部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质 [2009]87号)的要求进行设计和施T,搭设过程严格按照施 工方案施 【,通过了质监、业主、监理及施T单位等的联合验 收。施T过程模板支架稳固,无沉降及位移,支架基础(地下 室顶板)未发现下沉开裂现象,达到预期效果。固 (5)竖向剪刀撑、水平剪刀撑、连墙件等杆件施工按照施 T方案实施,施 1 期间不得拆除。 (6)模板安装完毕,应认真检查支架是甭紧崮,并组织有 关人员按规定进行专项验收.做好检查记录及验收签证工作。 (7)砼浇筑过程巾,安排专人进行监测,一旦发现支撑系 统有变形、松动等异常现象,要立即停止施工,组织人员进行 加固,确保施 安全。 (8)住现场采用钢尺、线锤、水准仪和经纬仪对模板支撑 系统进行监测监控,并做好监测记录。监测预警值:大梁支架 沉降及位移预警值均为20 rtlnl,支座沉降量预警值为1 0 mrn。 参 考 文 献 [1]Ic,J 1 3()一2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S:. [2]1GJ 162—20O8,建筑施工模板安全技术规范『S]. [3]中国建筑科学研究院.PKPM安全计算软件fM].北京:中国建 筑科学研究院建筑工程软件研究所,2004. [责任编辑:刘新英] 1 32 

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