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一、工程概况
河北博物馆工程，位于石家庄市中心区，总建筑面积33180m2。建筑总长153.8 m，总宽111.8 m。主体为钢筋砼结构和钢结构。地下一层，地上三层。该工程规模大，结构复杂，施工难度大，采用新技术多等特点。
工程的室外环廊里侧是建筑物的外墙体，环廊外侧是多边形独立异形柱，多边形异形柱从独立基础生根一直到三层顶。整根柱子只靠柱顶的拉梁板和主体相连。柱子的净高为24.4米。也是拉梁、板的净高。拉梁及板的净长为7.9米，宽2.8米。独立柱共100根，与主体相连的拉梁共100根。环廊净宽7.9米，室外环廊的投影面积为6525m2，环廊的底为地下室地面，环廊顶为异形柱拉梁的底标高，环廊的净空高为24.4米。见图一：
二．提出方案，确定最佳方案
工程开工后，项目部成员通过“头脑风暴法”集思广益“对其高空支撑模板方案进行讨论，按支撑结构形式提出了三种方案，第一种：拉梁板下范围内搭设落地式满堂脚手架，第二种：在二层楼板处（标高12.96米处）搭设架空模板支撑体系，支撑底座采用16号槽钢桁架（见图二）。第三种：在二层楼板处（标高12.96米处）搭设架空模板支撑，支撑底座采用22号的槽钢（见图三）。
项目部组织小组成员，假想对施工过程中易产生的不利因素进行分析，以便于施工过程中进行严格控制，假想问题归纳如下：
1、钢梁的端部与钢板焊接质量差。
2、钢梁两端与楼板及异形柱的连接不牢固：螺母松动，没有用双螺母，螺栓外露丝头短等。
3、浇筑砼时，若不对称浇筑，脚手架会受力偏心。
4、脚手架及支撑未按规范以及批准的方案实施，违反操作规程。
5、施工操作时，上人超过施工方案规定的人数。
对以上不利因素，小组成员在施工过程中应该加强监督和检查。
三、确定对策
1、钢梁两端的节点设计，钢梁与楼板固定的一端满焊300×300的扁钢，钢板厚5mm，钢板与穿过楼板的M10螺栓固定，螺栓两端均加双螺母。使槽钢达到固接状态。钢梁与异形柱的连接：钢梁端部焊接，400×400×5的钢板，钢板通过2根穿过异形柱的φ25的螺栓连接，螺栓两端均用双螺母拧紧固定，螺母与钢板点焊，在用绑在异形柱的水平架管柱箍加强对钢梁的支撑，对槽钢进行支撑补强。
2、对钢梁的承载力进行验算，确定其足够承受立杆传递下来的荷载。
钢梁选用[22的槽钢，竖向放置：钢梁两端与钢板的焊接均满焊，焊缝的高度和宽度必须符合设计要求。
钢梁与异形柱固定的穿柱螺栓两端采用双螺母，并拧紧。外露丝扣的长度不小于5cm，螺母与钢板点焊。这样钢梁两端形成固结连接。经计算钢梁远远满足应力和挠度的要求，为了防止浇筑砼时产生的动荷载对钢梁的挠度产生的不利影响。用一根φ18的钢丝绳套住钢梁，在钢梁的此位置焊接短钢筋，防止钢丝绳产生滑移。钢丝绳的另一端固定在预埋在三层楼板的吊环上，这样对钢梁又多一道保险。
浇筑砼时，为了使钢梁受力均匀。我们采取了由梁板两端向中间同时浇筑的方法。避免了钢梁受过大的集中荷载。
3、确保支撑体系的稳定性。
支撑体系使用的所有架管和扣件必须经过严格的检查，保证架管的垂直度和壁厚的尺寸。有裂纹、丝扣破损等不合格的扣件严禁使用。立杆间距、水平杆间距、拉杆、剪刀撑严格按方案搭设。
4、确保施工人员的安全，做到万无一失。
施工操作面的临边防护栏杆高度均为1.5 m，下设扫地杆。上端、中间各设一道水平杆。外挂钢丝网+密目网。钢梁底面设二层水平兜网，兜网每边宽出工作面6 m。
四、有关计算
工程异形柱标高为17.90米，在此标高处设有300*500钢筋混凝土梁和厚140mm的混凝土板，板宽2.2m，与主体结构连接。梁，板模板支设面拟按下图进行施工。
模板支架搭设高度为5.0米，基本尺寸为：梁截面 B×D=300mm×500mm，梁支撑立杆的横距(跨度方向) l=1.30米，立杆的步距 h=1.50米。支撑架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《施工手册》、《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。
（一）钢梁的荷载：
1.荷载：
⑴静载：
静载为均布荷载 = 新浇混凝土自重 + 模板重
（0.8×0.14 + 0.5×0.3）×25 + 1.96×（0.14 + 0.12）= 7.06 KN/m ；
架管重：0.298×4.51 = 1.34 KN/m ；
槽钢自重：22.637×9.8×10-3 = 0.22 KN/m ；
合计：8.62 KN/m
⑵施工荷载：（0.8+0.3）×2.5 = 2.75 KN/m ；
2. 荷载标准值组合：
⑴静载：1.2×7.2KN/M =10.34 KN/M
⑵活载：1.4×2.75 KN/M = 3.85 KN/M
3.钢梁线荷载合计：q = 10.34 KN/M + 3.85 KN/M = 14.2 KN/M
（二）、钢梁两端螺栓抗剪验算：
⑴钢梁剪力： σ= 14.2 KN/M×6.9m/2 = 48.99 KN
⑵两根螺栓各受剪力：N = 48.99 KN/2 =24.5KN
拟采用φ25圆钢螺栓，φ24螺栓受剪承载力设计值为：58.8 KN＞24.5 KN满足要求。
（三）、钢梁的最大弯矩：（按兩端固接）
1、弯矩：Mmax = QL2/24 = 14.2×6.92 /24= 28.2 KN.M
2、应力：σ = M/rw = 28.2×106/1.05×178×106 = 150.7N/mm2＜[δ]=215 N/mm2
满足要求。
（四）、挠度计算：
Y max = QL4/384EIX max = 14.2×6.94×1012/384×2.06×103×1.78×106
= 22.9mm＜[δ] = l/250 = 27.6mm ；
满足要求。
五、结论
钢梁的强度和挠度均满足要求，为了保险起见，施工时在钢梁的中部拉一道钢丝绳，以减少钢梁的挠度。
五、总体效果
1.安全方面：在砼浇筑过程中，通过全过程沉降观测，钢梁的最大扰度仅为1.5cm。砼浇筑完成后，又进行定期沉降观测。钢梁的挠度从1.5cm又回弹到0.8cm（见图四），竖向杆件的侧向变形仅为0.5Cm（见图五），整个支撑体系始终处于稳定状态，未发生任何事故。
2.质量方面：拉梁及板拆模后，梁板起拱高度明显，符合规范要求，通过观察砼：表面平整光滑，楞角分明，阴阳角顺直，几何尺寸正确，无扭曲和变形等现象。
3.进度方面，比预计工期提前15天。
4.经济效益。使用本支撑系统节省了大量的架管扣件、人工安装拆卸费用，和满堂脚手架支撑相比。大大节约了成本，由于架空支模，架体高度仅为4.64米，搭设方便快捷，节省了人工费，经济效益显著。
5.社会效益，河北博物馆主体结构达到了高质量的优良标准，得到了河北省质量协会及质检站等同仁专家的一致好评。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
河北博物馆工程，位于石家庄市中心区，总建筑面积33180m2。建筑总长153.8 m，总宽111.8 m。主体为钢筋砼结构和钢结构。地下一层，地上三层。该工程规模大，结构复杂，施工难度大，采用新技术多等特点。
工程的室外环廊里侧是建筑物的外墙体，环廊外侧是多边形独立异形柱，多边形异形柱从独立基础生根一直到三层顶。整根柱子只靠柱顶的拉梁板和主体相连。柱子的净高为24.4米。也是拉梁、板的净高。拉梁及板的净长为7.9米，宽2.8米。独立柱共100根，与主体相连的拉梁共100根。环廊净宽7.9米，室外环廊的投影面积为6525m2，环廊的底为地下室地面，环廊顶为异形柱拉梁的底标高，环廊的净空高为24.4米。见图一：
二．提出方案，确定最佳方案
工程开工后，项目部成员通过“头脑风暴法”集思广益“对其高空支撑模板方案进行讨论，按支撑结构形式提出了三种方案，第一种：拉梁板下范围内搭设落地式满堂脚手架，第二种：在二层楼板处（标高12.96米处）搭设架空模板支撑体系，支撑底座采用16号槽钢桁架（见图二）。第三种：在二层楼板处（标高12.96米处）搭设架空模板支撑，支撑底座采用22号的槽钢（见图三）。
项目部组织小组成员，假想对施工过程中易产生的不利因素进行分析，以便于施工过程中进行严格控制，假想问题归纳如下：
1、钢梁的端部与钢板焊接质量差。
2、钢梁两端与楼板及异形柱的连接不牢固：螺母松动，没有用双螺母，螺栓外露丝头短等。
3、浇筑砼时，若不对称浇筑，脚手架会受力偏心。
4、脚手架及支撑未按规范以及批准的方案实施，违反操作规程。
5、施工操作时，上人超过施工方案规定的人数。
对以上不利因素，小组成员在施工过程中应该加强监督和检查。
三、确定对策
1、钢梁两端的节点设计，钢梁与楼板固定的一端满焊300×300的扁钢，钢板厚5mm，钢板与穿过楼板的M10螺栓固定，螺栓两端均加双螺母。使槽钢达到固接状态。钢梁与异形柱的连接：钢梁端部焊接，400×400×5的钢板，钢板通过2根穿过异形柱的φ25的螺栓连接，螺栓两端均用双螺母拧紧固定，螺母与钢板点焊，在用绑在异形柱的水平架管柱箍加强对钢梁的支撑，对槽钢进行支撑补强。
2、对钢梁的承载力进行验算，确定其足够承受立杆传递下来的荷载。
钢梁选用[22的槽钢，竖向放置：钢梁两端与钢板的焊接均满焊，焊缝的高度和宽度必须符合设计要求。
钢梁与异形柱固定的穿柱螺栓两端采用双螺母，并拧紧。外露丝扣的长度不小于5cm，螺母与钢板点焊。这样钢梁两端形成固结连接。经计算钢梁远远满足应力和挠度的要求，为了防止浇筑砼时产生的动荷载对钢梁的挠度产生的不利影响。用一根φ18的钢丝绳套住钢梁，在钢梁的此位置焊接短钢筋，防止钢丝绳产生滑移。钢丝绳的另一端固定在预埋在三层楼板的吊环上，这样对钢梁又多一道保险。
浇筑砼时，为了使钢梁受力均匀。我们采取了由梁板两端向中间同时浇筑的方法。避免了钢梁受过大的集中荷载。
3、确保支撑体系的稳定性。
支撑体系使用的所有架管和扣件必须经过严格的检查，保证架管的垂直度和壁厚的尺寸。有裂纹、丝扣破损等不合格的扣件严禁使用。立杆间距、水平杆间距、拉杆、剪刀撑严格按方案搭设。
4、确保施工人员的安全，做到万无一失。
施工操作面的临边防护栏杆高度均为1.5 m，下设扫地杆。上端、中间各设一道水平杆。外挂钢丝网+密目网。钢梁底面设二层水平兜网，兜网每边宽出工作面6 m。
四、有关计算
工程异形柱标高为17.90米，在此标高处设有300*500钢筋混凝土梁和厚140mm的混凝土板，板宽2.2m，与主体结构连接。梁，板模板支设面拟按下图进行施工。
模板支架搭设高度为5.0米，基本尺寸为：梁截面 B×D=300mm×500mm，梁支撑立杆的横距(跨度方向) l=1.30米，立杆的步距 h=1.50米。支撑架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《施工手册》、《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。
（一）钢梁的荷载：
1.荷载：
⑴静载：
静载为均布荷载 = 新浇混凝土自重 + 模板重
（0.8×0.14 + 0.5×0.3）×25 + 1.96×（0.14 + 0.12）= 7.06 KN/m ；
架管重：0.298×4.51 = 1.34 KN/m ；
槽钢自重：22.637×9.8×10-3 = 0.22 KN/m ；
合计：8.62 KN/m
⑵施工荷载：（0.8+0.3）×2.5 = 2.75 KN/m ；
2. 荷载标准值组合：
⑴静载：1.2×7.2KN/M =10.34 KN/M
⑵活载：1.4×2.75 KN/M = 3.85 KN/M
3.钢梁线荷载合计：q = 10.34 KN/M + 3.85 KN/M = 14.2 KN/M
（二）、钢梁两端螺栓抗剪验算：
⑴钢梁剪力： σ= 14.2 KN/M×6.9m/2 = 48.99 KN
⑵两根螺栓各受剪力：N = 48.99 KN/2 =24.5KN
拟采用φ25圆钢螺栓，φ24螺栓受剪承载力设计值为：58.8 KN＞24.5 KN满足要求。
（三）、钢梁的最大弯矩：（按兩端固接）
1、弯矩：Mmax = QL2/24 = 14.2×6.92 /24= 28.2 KN.M
2、应力：σ = M/rw = 28.2×106/1.05×178×106 = 150.7N/mm2＜[δ]=215 N/mm2
满足要求。
（四）、挠度计算：
Y max = QL4/384EIX max = 14.2×6.94×1012/384×2.06×103×1.78×106
= 22.9mm＜[δ] = l/250 = 27.6mm ；
满足要求。
五、结论
钢梁的强度和挠度均满足要求，为了保险起见，施工时在钢梁的中部拉一道钢丝绳，以减少钢梁的挠度。
五、总体效果
1.安全方面：在砼浇筑过程中，通过全过程沉降观测，钢梁的最大扰度仅为1.5cm。砼浇筑完成后，又进行定期沉降观测。钢梁的挠度从1.5cm又回弹到0.8cm（见图四），竖向杆件的侧向变形仅为0.5Cm（见图五），整个支撑体系始终处于稳定状态，未发生任何事故。
2.质量方面：拉梁及板拆模后，梁板起拱高度明显，符合规范要求，通过观察砼：表面平整光滑，楞角分明，阴阳角顺直，几何尺寸正确，无扭曲和变形等现象。
3.进度方面，比预计工期提前15天。
4.经济效益。使用本支撑系统节省了大量的架管扣件、人工安装拆卸费用，和满堂脚手架支撑相比。大大节约了成本，由于架空支模，架体高度仅为4.64米，搭设方便快捷，节省了人工费，经济效益显著。
5.社会效益，河北博物馆主体结构达到了高质量的优良标准，得到了河北省质量协会及质检站等同仁专家的一致好评。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看