9.0米高支模设计与施工分析

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:carjitar
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  摘要:本文结合站前街住宅楼(配建廉租房)等2项工程9m高大模板工程在材料选用、高支撑架设计验算、模板安装与拆除等方面进行阐述,并采用相应合理的施工工艺。通过实践检验,模板与其支架安全、可靠,保证了工程的施工质量及施工安全。
  关键词:高支模荷载计算施工工艺
  Abstract: in this paper, combined with the station street residential building (housing built with cheap) 2 projects such as 9m tall template engineering in material selection, design and calculation of high support frame, formwork installation and removal are discussed, and the corresponding construction technology and reasonable. Through the test of practice, the template and scaffold safety, reliable, ensure the construction quality and construction safety engineering.
  Keywords: Construction Technology of High-formwork calculation load
  中图分类号:TU755.2+2文献标识码:A
  一、 前言
  随着我国改革开放和市场经济的快速发展,在城市现代化建设中,出现了许多建筑规模较大的混凝土结构。这种钢筋混凝土建筑物空间跨度和自重比较大,在进行施工时要求高度较高和跨度较大的模板支撑,这无疑增加了对支模系统的强度和稳定性等的要求。高支模大体积混凝土施工一旦发生坍塌事故,必将造成重大安全事故,应当引起施工人员的高度重视。本文将通过一个具体工程实例,详细介绍高支模系统从设计到施工的技术过程,从而保证高支模工程的安全以及可靠性。
  二、工程概况:
  站前街住宅楼(配建廉租房)等2项工程地下三层总面积42000㎡其中地下二层井字梁顶板部分,总面积5212.56㎡,结构层高为3.8m。框梁截面尺寸600×1200,井字梁400×900。由于变配电间暂时不浇筑,形成K-G轴/14-16轴支模高度达到9m。其余部分为低跨,高度4m。混凝土强度等级C50、抗渗等级P8。
  三、方案选择及材料选用
  (一)方案选择:
  根据现场情况,顶板采用落地多立杆满堂支模架方案。
  (二)材料选择:
  模板采用1830*915,15mm厚胶合板模板,木枋用80*80木枋作背楞;
  钢管选用Φ48×3.0mm,无严重锈蚀,变形压扁或裂纹的钢管,钢管应有出厂合格证。
  表一:材料规格及力学性能表
  
  
  在施工前应结合本工程结构及特点合理预算,确定模板用量;
  扣件应符合建设部颁发的钢管脚手架扣件标准的要求,其规格型号必须与钢管相配,不得使用脆裂、变形或滑丝的扣件。
  (三)支撑架搭设方案:
  1.立杆及纵横杆布置:
  立杆以主梁为布置重点,水平杆与已经浇筑完的混凝土柱进行固定,主梁两侧按1000mm的间距布置,并在梁中部设二排支撑立杆,其余按结构进行均匀布置,纵横向间距均为1.0m左右。纵横杆件步距采用1.5m,最上部步距为0.75m。具体布置如附图所示。
  2.剪刀撑布置:
  1)满堂模板支架四边与中间每隔4排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑由底至顶连续设置;
  2)模板支架其兩端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑(仅用于高跨部分)。
  (四)施工顺序:
  屋面梁板支模考虑待地面结构板达到标准强度后,支撑钢管并设置垫板及底座,以增加整体稳固性。
  四、荷载及变形值的规定:
  (一)永久荷载标准值应符合下列规定
  1.1模板及其支架自重标准值(G1k)应根据模板设计图纸计算确定。详见下表:
  
  
  1.2新浇筑混凝土自重标准值(G2k),对普通混凝土可采用24KN/m3。
  1.3钢筋自重标准值(G3k),应根据工程设计图确定。对一般梁板结构每立方米钢筋混凝土的钢筋自重标准值:楼板可取1.1KN;梁可取1.5KN。
  1.4当采用内部振捣密实,新浇筑的混凝土作用于模板的侧压力标准值(G4k),可按下列公式计算,并取其中的较小值:
  F=0.22γc t0β1β2υ1/2;
  F=γc H ;
  (二)可变荷载标准值应符合下列规定
  2.1施工人员及设备荷载标准值(Q1k),一般可取2.5KN/m2;
  2.2振捣混凝土时产生的荷载标准值(Q2k),对水平模板可采用2KN/m2,对垂直面模板可采用4KN/m2,且作用范围在新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度之内;
  2.3倾倒混凝土时,对垂直面模板产生的水平荷载标准值(Q3k)按下表采用;
  
  
  (三)荷载设计值
  3.1计算模板及支架结构或构件的强度、稳定性和连接强度时,应采用荷载设计值(荷载标准值乘以荷载分项系数:永久荷载取1.2,可变荷载取1.4)。
  3.2计算正常使用极限状态的变形时,应采用荷载标准值。
  (四)荷载组合
  模板及其支架荷载效应组合的各项荷载标准值组合
  
  
  五.模板设计:
  (一)支撑架稳定性计算:
  1.1取荷载最大的主次梁交接部位进行验算,最不利荷载出现在主次梁交界处及主梁部位。
  
  主次梁交界处次梁与板结合处
  可知最大处为主次梁交接部位,以此部位验算。
  1.2主次梁交接部位模板立杆稳定性及地基承载力计算:
  作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
  1.2.1静荷载标准值包括以下内容:
  (1)脚手架的自重(kN):
  NG1=0.138×8.5=1.173kN;
  钢管的自重计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录A。
  (2)模板的自重(kN):
  NG2 = 0.5×1×1 = 0.5 kN;
  (3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
  NG3 = 25×(0.25×1×1 +0.6×0.8×0.95+0.4×0.4×0.48)=19.57kN;
  经计算得到,静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 21.24kN;
  1.2.2活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。
  经计算得到,活荷载标准值 NQ=(2.5+2 )×1×1=4.5kN;
  1.2.3不考虑风荷载时,单根立杆的轴向压力设计值计算
  N = (0.9×1.2NG + 0.9×1.4NQ )=21.24 kN;
  1.2.4立杆的稳定性计算:
  立杆的稳定性计算公式:
  
  
  其中N ---- 立杆的轴心压力设计值(kN) :N = 19.775kN;
  ψ---- 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到;
  i ---- 计算立杆的截面回转半径(cm) :i = 1.59 cm;
  A ---- 立杆净截面面积(cm2):A = 4.24 cm2;
  W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3):W=4.49 cm3;
  σ-------- 钢管立杆最大应力计算值 (N/mm2);
   [f]---- 钢管立杆抗压强度设计值 :[f] =205 N/mm2;
  L0---- 计算长度 (m);
  ωk——风荷载标准值,取0.85KN/m2;
  h——纵横水平拉杆的计算步距;
   la——立柱迎风面的间距;
   lb——与迎风面垂直方向的立柱间距。
  如果完全参照《扣件式规范》,按下式计算
   l0 = h+2a
  k1---- 计算长度附加系数,取值为1.155;
  u ---- 计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3;u = 1.7;
  a ---- 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a = 0.1 m;
  上式的计算结果:
  如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由下式计算
  l0 = k1k2(h+2a)
  k1 -- 计算长度附加系数按照表1取值1.167;
  k2 -- 计算长度附加系数,h+2a = 1.7 按照表2取值1.022 ;
  上式的计算结果:
  立杆计算长度 Lo = k1k2(h+2a) = 1.167×1.022×(1.5+0.1×2) = 2.028 m;
  Lo/i = 2027.546 / 15.9 = 128 ;
  由长细比 Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数ψ= 0.406 ;
  钢管立杆的最大应力计算值 ;
  σ= 21240/(0.406×424)+(0.9×1.4×0.85×15002)/(10×4490)=177.04N/mm2;
  钢管立杆的最大应力计算值 σ= 181.04 N/mm2 小于钢管立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求!
  模板承重架应尽量利用柱作为连接连墙件。
  1.2.5立杆下地基承载力计算:
  立杆支撑在垫设了木方基础底板上,故地基承载力满足要求!
  1.3次梁与板交接处立杆稳定性及地基承载力计算:
  立杆的稳定性计算公式同主次梁交接处立杆稳定性计算;
  1.3.1梁两侧立杆稳定性验算:
  其中 N -- 立杆的轴心压力设计值,它包括:
   (1)脚手架的自重(kN):
  NG1=0.138×8.50=1.173 kN;
  钢管的自重计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录A。
  (2)模板的自重(kN):
  NG2 = 0.5×1×1 = 0.5 kN;
  (3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
  NG3 = 25×(0.25×1×1 +0.4×1×0.65)=12.75kN;
  经计算得到,静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 =14.423kN;
  1.3.2活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。
  经计算得到,活荷载标准值 NQ=(2.5+2 )×1×1=4.5kN;
  1.3.3不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算
  N = 0.9×1.2NG + 0.9×1.4NQ = 21.24kN;
  立杆计算长度 Lo = k1k2(h+2a) = 1.167×1.022×(1.5+0.1×2) = 2.028 m;
  Lo/i = 2027.546 / 15.9 = 128 ; ;
  由长细比 lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数ψ= 0.406;
  钢管立杆受压应力计算值 ;
  σ=21240/(0.406×424)+(0.9×1.4×0.85×15002)/(10×4490)
  =177.04N/mm2;
  钢管立杆稳定性计算 σ = 131.65N/mm2 小于钢管立杆抗压强度的设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求!
  1.3.4立杆下地基承载力计算:
  立杆支撑在垫设了木方的混凝土底板上,满足要求!
  1.4、高跨架体高度及结构梁板尺寸都大于低跨,满堂脚手架布置按相同的原则设计,脚手架稳定性计算略。
  1.5立杆下垫板强度计算
  因各单体立杆均落在混凝土地板上,故立杆下垫板无需计算,满足强度要求。
  六、 高架支模施工
  (一) 施工工艺
  高架支模施工工艺流程如图5所示。
  
  图 5高架支模施工工艺流程
  
  
  (二)模板安装
  1.模板安装的一般要求
  竖向结构钢筋等隐蔽工程验收完毕、施工缝处理完毕后准备模板安装。安装柱模前,要清除杂物,焊接或修整模板的定位预埋件,做好测量放线工作,抹好模板下的找平砂浆。模板组装要严格按照模板配板图尺寸拼装成整体,模板在现场拼装时,要控制好相邻板面之间拼缝,两板接头处要加设卡子,以防漏浆,拼装完成后用钢丝把模板和竖向钢管绑扎牢固,以保持模板的整体性。
  2.板模板施工时注意以下几点:
  1)横板支撑钢管必须在楼面弹线上垫木方;
  2)钢管排架搭设横平竖直,纵横连通,上下层支顶位置一致,连接件需连接牢固,水平拉撑连通;
  3)模板底第一排楞需紧靠墙板,如有缝隙用密封条封孔,模板与模板之间拼接缝小于1mm,否则用腻子封条;
  4)根据房间大小,决定顶板模板起拱大小:<4 开间不考虑起拱,4≤L<6起拱10mm,≥6的起拱15mm;
  5)模板支设,下部支撑用满堂脚手架支撑下垫垫板。顶板縱横格栅用压刨刨成同样规格,并拉通线找平。特别是四周的格栅,弹线保持在同一标高上,板与格栅用50mm 长钉子固定,格栅间距300mm,板铺完后,用水准仪校正标高,并用靠尺找平。铺设四周模板时,与墙齐平,加密封条,避免墙体"吃模",板模周转使用时,将表面的水泥砂浆清理干净,涂刷脱模剂,对变形和四周破损的模板及时修整和更换以确保接缝严密,板面平整;模板铺完后,将杂物清理干净,刷好脱模剂。
  6)从墙根起步300mm 立第一根立杆以后按900mm 和1200mm 的间距立支撑,这样可保证立柱支撑上下层位置对应。水平拉杆要求设上、中、下三道,考虑到人行通道,在支撑中留一条通道,中、下两道水平不设(在顶板支撑完善之后拆除部分横杆形成人行通道)。
  3.梁模板施工时注意以下几点:
  1)横板支撑钢管必须在楼面弹线上垫木方;
  2)钢管排架搭设横平竖直,纵横连通,上下层支顶位置一致,连接件需连接牢固,水平拉撑连通;
  3)根据梁跨度,决定顶板模板起拱大小:<4不考虑起拱,4≤L<6起拱10mm,≥6 的起拱15mm;
  4)梁侧设置斜向支撑,采用钢管+U型托,对称斜向加固(尽量取45°)
  (三)模板拆除
   1、模板拆除根据现场同条件的试块指导强度,符合设计要求的百分率后,由技术人员发放拆模通知书后,方可拆模。
   2、模板及其支架在拆除时混凝土强度要达到如下要求。在拆除侧模时,混凝土强度要达到1.2MPa(依据拆模试块强度而定),保证其表面及棱角不因拆除模板而受损后方可拆除。混凝土的底模,其混凝土强度必须符合下表规定后方可拆除。
   3、拆除模板的顺序与安装模板顺序相反,先支的模板后拆,后支的先拆。
  1)墙模板拆除
   墙模板在混凝土强度达到1.2MPa,能保证其表面及棱角不因拆除而损坏时方能拆除,模板拆除顺序与安装模板顺序相反,先外墙后内墙,先拆外墙外侧模板,再拆除内侧模板,先模板后角模。拆墙模板时,首先拆下穿墙螺栓,再松开地脚螺栓,使模板向后倾斜与墙体脱开。不得在墙上撬模板,或用大锤砸模板,保证拆模时不晃动混凝土墙体,尤其拆门窗阴阳角模时不能用大锤砸模板。门窗洞口模板在墙体模板拆除结束后拆除,先松动四周固定用的角钢,再将各面模板轻轻振出拆除,严禁直接用撬棍从混凝土与模板接缝位置撬动洞口模板,以防止拆除时洞口的阳角被损坏,跨度大于1m 的洞口拆模后要加设临时支撑。
  2)楼板模板拆除
  ⑴、高支模支架拆除必须提供混凝土的强度报告,以同条件养护试件强度试验报告为依据。在梁板砼达到设计强度后,模板支撑体系经项目技术负责人检查验证确认不再需要,并监理单位审批同意后,方可拆除。
  ⑵、拆除多层梁楼板支柱时,应确认上部施工荷载不需要传递的情况下方可拆除下部支柱。
  ⑶、拆除前,由项目部技术负责人进行拆除安全技术交底。
  ⑷、支架的拆除应从一端走向另一端、自上而下逐层地进行,严禁上下同时作业。
  ⑸、拆除顺序:先松开顶托、然后按照先支的后拆,先拆主承重模板后拆次承重模板顺序拆除模板和支撑体系。同一层的构配件和加固件应按先上后下、先外后里的顺序进行。
  ⑹、在拆除过程中,支架的自由悬臂高度不得超过两步,当必须超过两步时,应加设临时拉结。严禁站在悬臂结构上面巧拆底模,严禁在同一垂直平面上操作。
  ⑺、通長水平杆和剪刀撑等,必须在支架拆卸到相关的立杆时方可拆除。
  ⑻、拆卸连接部件时,应先将锁座上的锁板与卡钩上的锁片旋转至开启位置,不得硬拉,严禁敲击。
  ⑼、模板拆除应按规定逐次进行,不得采用大面积撬落方法,严禁使用榔头等硬物击打、撬挖。各拆除的模板、支撑、连接件等构配件严禁抛掷至地面,应用槽滑下或用绳系下。不得留有悬空模板。
  七、 结语
  本文以站前街住宅楼(配建廉租房)等2项工程高9.0m高大模板工程实例,介绍了高支模以及其支撑系统设计、施工一般工艺、并详细阐述了本工程模板安装及拆除施工注意事项,取得了良好的效果。同时,本文工作可为类似工程的设计及施工起到一定的借鉴作用。
  参考文献:
  建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 中国建筑工业出版社
  建筑施工模板规范 中国建筑工业出版社
  建筑专业标准规范大全 中国建筑工业出版社
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