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【摘 要】模板的设计既要满足施工需要,又要为保证工程质量和提高工作效率创造条件,同时还应为快速组织施工提供工作面,确保结构和施工安全。本文通过实例超高超跨模板的抗弯、抗剪、最大挠度、稳定性验算等结构设计以及施工工艺和施工质量管理入手,进一步阐述了超高超跨模板的结构设计和施工管理工作要求。
【关键词】超高超跨模板;结构设计;施工管理
The structure design and construction management of extremely high and super to across parts of template
Liu Hong-chi
(Longyan Fujian 364000)
【Abstract】Template of design since want satisfy construction demand, again want for assurance engineering quality and exaltation the work efficiency create a condition, in the meantime return should for fast organization construction provide work noodles, insure structure and construction safety.This text pass solid the example be extremely high and super to across the anti- of template curved, the anti- shear, the biggest Nao degree, stability check calculate etc. structure design and construction craft and construction quality management commence, elaborated further extremely high and super across the structure of template design and construction management work request.
【Key words】Extremely high and super to across template;Structure design;Construction management
1. 工程简介
龙岩市交通公路管理中心位于龙岩市新罗区龙岩大道与金鸡路交汇点,主楼为现浇钢筋混凝土框架-抗震墙结构,裙楼为现浇钢筋混凝土框架结构,总建筑面积44978m2,地下建筑面积11904.37m2,建筑层数为地上24层,地下2层,建筑高度96.75m,室内±0.000相当于绝对标高(黄海)336.10m。
超高超跨部分设计概况。本工程四层监控大厅(4～8轴交F～K轴,层高为9m,33.15m×19.8m=656.4m2,见图1)的部分,其中F～K轴间梁跨度达到19m,成井字梁布置,属超高超跨支撑;其主梁断面为250mm×450mm、300mm×700mm、350mm×800mm、400mm×1500mm,板厚为100mm,砼强度等级C35。
图1
2. 模板结构设计
超高超跨部分模板设计。(1)100厚板模板采用18厚胶合板(915×1830),次龙骨采用100×100松方木顺九合板短边方向布置间距300mm,主龙骨采用100×100松方木,支撑采用48×3.0 钢管纵横向@900间距布置,立柱高度方向每间距1.2m设置纵横向双向水平杆,距地200mm处设扫地杆,并且每4榀设一道剪刀撑;且水平杆须与已浇筑好的柱相连接每2步布置一道(图2)。(2)400×1500梁模板采用18厚胶合板,横楞采用100×100松方木,上下纵楞采用100×100松方木。纵向支撑采用48×3.0钢管@900,横向四根4.8×3.0钢管@300连结衍架,立柱高度方向每间距1.2m设置纵横向双向水平杆,距地200mm处设扫地杆,并且每4榀设一道剪刀撑,并与已浇筑好的柱相连接(图3)。
2.1 模板面板计算。面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算。
考虑0.9的结构重要系数,静荷载标准值
q1 = 0.9×(25.000×0.100×0.900+0.350×0.900)=2.308KN/m
考虑0.9的结构重要系数,活荷载标准值
q2 = 0.9×(2.000+2.000)×0.900=3.240KN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 90.00×1.80×1.80/6 = 48.60cm3;
I = 90.00×1.80×1.80×1.80/12 = 43.74cm4;
(1)抗弯强度计算
f = M / W < [f]
其中 f ——面板的抗弯强度计算值(N/mm2);
M ——面板的最大弯距(N•mm);
W ——面板的净截面抵抗矩;
[f]——面板的抗弯强度设计值,取15.00N/mm2;
M = 0.100ql2
其中 q ——荷载设计值(KN/m);
经计算得到 M = 0.100×(1.20×2.308+1.4×3.240)×0.300×0.300=0.066KN•m
经计算得到面板抗弯强度计算值
f = 0.066×1000×1000/48600=1.353N/mm2
面板的抗弯强度验算 f < [f],满足要求!
(2)抗剪计算[可以不计算]
T = 3Q/2bh < [T]
其中最大剪力 Q=0.600×(1.20×2.308+1.4×3.240)×0.300=1.315KN
截面抗剪强度计算值
T=3×1315.0/(2×900.000×18.000)=0.122N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=1.40N/mm2
抗剪强度验算 T < [T],满足要求!
(3)挠度计算
v = 0.677ql4/ 100EI < [v]= l / 250
面板最大挠度计算值
v = 0.677×2.308×3004/(100×6000×437400)=0.048mm
面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求!
2.2 模板支撑木方的计算。木方按照均布荷载下连续梁计算。
2.2.1 荷载的计算
(1)钢筋混凝土板自重(KN/m):
q11 = 25.000×0.100×0.300=0.750KN/m
(2)模板的自重线荷载(KN/m):
q12 = 0.350×0.300=0.105KN/m
(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(KN/m)
经计算得到,活荷载标准值
q2 = (2.000+2.000)×0.300=1.200KN/m
考虑0.9的结构重要系数,静荷载
q1 = 0.9×(1.20×0.750+1.20×0.105)=0.923KN/m
考虑0.9的结构重要系数,活荷载 q2 = 0.9×1.40×1.200=1.512KN/m
2.2.2 木方的计算。按照三跨连续梁计算,最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:
均布荷载q=2.435/0.900=2.706KN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×2.71×0.90×0.90=0.219KN.m
最大剪力 Q=0.6×0.900×2.706=1.461KN
最大支座力 N=1.1×0.900×2.706=2.679KN
木方的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 10.00×10.00×10.00/6 = 166.67cm3;
I = 10.00×10.00×10.00×10.00/12 = 833.33cm4;
(1)木方抗弯强度计算
抗弯计算强度 f=0.219×106/166666.7=1.32N/mm2
木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!
(2)木方抗剪计算 [可以不计算]
最大剪力的计算公式如下:
Q = 0.6ql
截面抗剪强度必须满足:
T = 3Q/2bh < [T]
截面抗剪强度计算值 T=3×1461/(2×100×100)=0.219N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=1.60N/mm2
木方的抗剪强度计算满足要求!
(3)木方挠度计算
均布荷载通过上面变形受力图计算的最大支座力除以跨度得到0.855KN/m
最大变形 v=0.677×0.855×900.04/(100×9500.00×8333333.5)=0.048mm
木方的最大挠度小于900.0/250,满足要求!
2.3 托梁的计算。托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。
集中荷载取木方的支座力 P= 2.679KN
均布荷载取托梁的自重 q= 0.096KN/m。
图4 托梁计算简图
图5 托梁弯矩图(KN.m)
图6 托梁剪力图(KN)
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
图7 托梁变形计算受力图图8 托梁变形图(mm)
经过计算得到最大弯矩 M= 0.771KN•m
经过计算得到最大支座 F= 8.980KN
经过计算得到最大变形 V= 0.173mm
顶托梁的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 10.00×10.00×10.00/6 = 166.67cm3;
I = 10.00×10.00×10.00×10.00/12 = 833.33cm4;
(1)顶托梁抗弯强度计算
抗弯计算强度 f=0.771×106/166666.7=4.63N/mm2
顶托梁的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!
(2)顶托梁抗剪计算[可以不计算]
截面抗剪强度必须满足:
T = 3Q/2bh < [T]
截面抗剪强度计算值 T=3×4918/(2×100×100)=0.738N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=1.60N/mm2
顶托梁的抗剪强度计算满足要求!
(3)顶托梁挠度计算
最大变形 v =0.173mm
顶托梁的最大挠度小于900.0/250,满足要求!
2.4 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下式计算:
R ≤ Rc
其中 Rc —扣件抗滑承载力设计值,取8.00KN;
R — 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
上部荷载没有通过纵向或横向水平杆传给立杆,无需计算。
2.5 模板支架荷载标准值(立杆轴力)。作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
2.5.1 静荷载标准值包括以下内容:
(1)脚手架的自重(KN):
NG1 = 0.118×9.000=1.064KN
(2)模板的自重(kN):
NG2 = 0.350×0.900×0.900=0.284KN
(3)钢筋混凝土楼板自重(KN):
NG3 = 25.000×0.100×0.900×0.900=2.025KN
考虑0.9的结构重要系数,经计算得到静荷载标准值
NG = 0.9×(NG1+NG2+NG3)= 3.035KN。
2.5.2 活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。
考虑0.9的结构重要系数,经计算得到活荷载标准值
NQ = 0.9×(2.000+2.000)×0.900×0.900=2.916KN
2.5.3 不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.20NG + 1.40NQ
2.6 立杆的稳定性计算。不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
σ= N A [f]
其中 N——立杆的轴心压力设计值,N=7.72KN
i ——计算立杆的截面回转半径,i=1.60cm;
A ——立杆净截面面积,A=4.239cm2;
W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3;
[f] ——钢管立杆抗压强度设计值,[f] = 205.00N/mm2;
a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度,a=0.30m;
h——最大步距,h=1.40m;
l0 ——计算长度,取1.400+2×0.300=2.000m;
λ——由长细比,为2000/16=125;
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到0.424;
经计算得到σ=7724/(0.424×424)=43.011N/mm2;
不考虑风荷载时立杆的稳定性计算σ < [f],满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
σ=NW A +MWW[f]
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式
MW=0.9×0.9×1.4Wklah2/10
其中Wk —风荷载标准值(KN/m2);
Wk=0.7×0.300×1.200×0.600=0.216KN/m2
h——立杆的步距,1.40m;
la ——立杆迎风面的间距,0.90m;
lb——与迎风面垂直方向的立杆间距,0.90m;
风荷载产生的弯矩
Mw=0.9×0.9×1.4×0.216×0.900×1.400×1.400/10=0.043KN.m;
Nw ——考虑风荷载时,立杆的轴心压力最大值;
Nw=1.2×3.035+0.9×1.4×2.916+0.9×0.9×1.4×0.043/0.900=7.371KN
经计算得到σ=7371/(0.424×424)+43000/4491=50.662N/mm2;
考虑风荷载时立杆的稳定性计算 σ< [f],满足要求!
3. 施工工艺
3.1 材料要求。
进场材料由材料负责人、质检员等共同验收,不符合要求的材料,经材料负责人和技术负责人评审后退货处置。
3.1.1 钢管
(1)钢管截面尺寸为外径48mm,壁厚3.0mm。用于立杆、纵向水平杆、剪刀撑和斜杆的钢管长度为4~6m,大横杆长5~6m;用于横向水平杆的长度为1.5m左右。
(2)钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》(GB/T13793)或《低压流体输送用焊接钢管》(GB/T3092)中规定的3号普通钢管,其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB700)中Q235-A级钢的规定。
(3)钢管质量要求:
a钢管表面应无裂纹,两端面平整,严禁打孔;
b钢管外观质量检验按表1进行:
检查项目验收要求
表面质量表面应平直光滑,不应有裂缝、分层、硬弯、压痕和深的划道
外径、壁厚外径和壁厚允许偏差:-0.5mm
端面钢管两端面应平整,切斜允许偏差:1.7mm
防锈处理钢管必须刷防锈漆进行防锈处理,外表面锈蚀深度允许偏差≤0.5mm
3.1.2 扣件
a、使用与钢管的管径相配合的可锻铸铁制作的扣件,其材质应符合国家现行标准《钢管支撑架扣件》(GB15831)的规定;
b、扣件与钢管的贴合面必须严格整形,应保证与钢管扣紧时接触良好;
c、扣件活动部位应能灵活转动,旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm;
d、当扣件紧夹钢管时,开口处的最小距离应小于5mm;
3.1.3 木方。木方宜采用衫木,木方要求无翘曲,表面顺直,符合《木结构工程施工及验收规范》和《木结构设计规范》中的有关规定。
3.1.4 木模板。采用胶合板,应符合《木结构工程施工及验收规范》和《木结构设计规范》中的有关规定。
3.1.5 其它。立杆下垫的木跳板选用50mm厚,200mm宽的木方或木跳板,要求无破损和腐朽。
3.2 工艺要点
3.2.1 模板制作
a、模板制作应依据施工图和施工方案进行制作,模板制作尺寸应准确,板缝紧密,板面平整,板边方正、顺直,板面接缝处应平整。
b、每搭完一步支撑架后,应按规范规定校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。
c、底座、垫板均应准确地放在定位线上;垫板宜采用长度不小于2跨、厚度不小于50mm的木垫板。
3.2.2 铺模板
a、铺模板时可从四周铺起,在中间收口。楼板模板压在梁侧模时,梁侧角位模板应拉通线钉固。
b、模板安装就位后应采用水平仪进行板面标高的检查、调整。
c、楼面模板铺完后,应认真检查支架是否牢固,模板梁板面应清扫干净,上好脱模剂。
3.2.3 梁模板安装
a、在柱上定出梁的中心线和梁底标高,依次布设支撑架、主龙骨、次龙骨等,以固定底模位置。
b、先铺设底模,侧模落于次龙骨上,侧边采用纵向水平方木固定;侧模高度方向设置方木短竖楞支承梁顶纵楞;单梁梁面应设锁口横楞,固定于梁顶两侧纵楞上,并设斜撑。
c、应设水平对拉螺栓。应先立单边侧模,钢筋安装后再封闭另一侧模。
3.3 模板支架
3.3.1 模板支架立柱安装前,本工程在地下室底板上。
3.3.2 模板支架立柱安装前,应根据模板设计的立柱平面布置图,在地面或楼层上作出标志,确定立柱的支设位置,安装应首尾立柱拉通线。
3.3.3 支架立柱宜加设底托,其伸出不宜大于200mm,托底应加设垫木。模板支架的高度应可调整,宜采用可调顶托,顶托伸出长度不宜大于1/2顶托长度。
3.4 模板拆除
3.4.1 基本要求。
模板拆除顺序应按施工方案进行,并应符合后支的先拆,先支的后拆;先拆非承重部分;拆除大跨度支撑立柱时,先从跨中开始向两端对称进行的拆除顺序。
底模及支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求;当设计无具体要求时,混凝土强度应符合表2的规定。
底模拆除还应同时满足拆模时间要求,一般情况下冬季不得小于15d,夏季不得小于10d,悬臂构件不得小于28d。
多层模板及支架立柱的拆除,应验算最下层已拆除支撑的楼板的承载能力。一般情况下,上层楼板正在浇灌混凝土时,其下层的模板立柱不得拆除。再下一层的模板立柱可拆除一部分,但大于跨度≥4mm的梁,应保留的立柱其间距不得大于3m。
3.4.2 梁板模板拆除施工工艺
a、工艺流程
拆除对拉螺栓及梁侧模→下调模板支柱顶托→拆除梁及板底模板→拆除支撑系统
b、施工要点
下调立柱顶托后,再拆除梁板底模板,用钢钎轻轻撬动模板,或用木锤轻击,拆下第一块,然后逐块逐段拆除。切不可用钢钎或铁锤猛击乱撬。每块模板拆下时,用人工托扶放于地上,在原有支撑上适量搭设脚手板,以托住拆下的模板。严禁使拆下的模板自由坠落于地面。
支撑系统拆除先拆除支架部分水平拉杆和剪刀撑,若立柱水平拉杆超过两层时,先拆两层以上的水平拉杆,最下一道水平杆与立柱同时拆除。
4. 施工注意事项
(1)每根立柱底部应设置底座。
(2)立柱结长严禁搭接,必须采用对接扣件连接,相邻两立柱的对接街头不得在同步内,且对接接头沿竖向错开的距离不宜小于500mm,各接头中心距主节点不宜大于步距的1/3。
(3)严禁将上段的钢管立柱与下段钢管立柱错开固定在水平拉杆上。
(4)满堂模板和共享空间模板支架立柱,在外侧周圈应设由下至上的竖向连续式剪刀撑;中间在纵横向应每隔10m左右设由下至上的竖向连续式剪撑,其宽度宜为4～6m,并在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑。剪刀撑杆件的底端应与地面顶紧,夹角宜为45°～60°。
(5)超跨超重梁砼浇筑:应由中间向两侧,分层浇筑,每层约500mm.
(6)超跨部分大梁必须单边支侧板,待梁钢筋安装完毕后再进行另一侧板安装、龙骨等安装。
5. 施工质量管理
5.1 质量管理基本要求。
为保证支撑架施工质量,控制安全风险,设置四个停工验收点,即:回填土验收、支撑架基础验收、支撑架验收和预应力验收。由安全员、技术员负责停工验收,验收合格后,方可插入下一道工序施工。
支撑架搭设时,应先搭设一个区域,进行区域验收后,才能大面积搭设。
5.2 支撑架的施工验收要求。
5.2.1 验收人员:施工完由项目工程项目生产负责人、技术和安全、施工人员进行验收,确认合格后方可投入使用。
5.2.2 检查验收必须严肃认真进行,要对检查情况、整改结果填写记录内容,并签字齐全。
5.2.3 重点验收项目
(1)扣件验收:安装后的扣件应按随机均布原则进行抽样检查,检查扣件主要看其连接是否紧固,不合格时,必须整体重新拧紧或更换扣件,并经复验合格方可验收(表3)。
(2)杆件设置是否齐全,连接件、挂扣件、承力件和建筑物的固定件是否牢固可靠。
(3)安全设施(安全网、护栏、挡脚板等)、脚手板导向和防坠装置是否齐全和安全可靠。
(4)基础是否平整坚实,支垫是否符合要求。
(5)连墙件的数量、位置和竖向水平间距是否符合要求。
(6)垂直度及水平度是否合格,其偏差应符合以下要求:
a、立杆垂直偏差:因本支撑架搭设高度小于40m,要求纵向偏差不大于H/400,且不大于100mm;横向偏差不大于H/600,且不大于50mm。
b、纵向水平杆水平偏差不大于总长度的1/300,且不大于20 mm,同跨内外高度差不得大于10mm;横向水平杆水平偏差不大于10mm,外伸尺寸的误差不应大于50mm。
c、支撑架的步距、立杆横距偏差不大于20mm;立杆纵距偏差不大于50mm。
d、中心节点处各扣件距中心节点的偏差不得大于150mm、相邻立杆对接扣件高差小于50mm;大横杆、立杆对接扣件位置据中心节点不大于相邻杆件跨距的1/3。
5.3 支撑架维护与保养。
(1)检查支撑架是否变形或沉陷。若有异常,应随时上报、及时处理。
(2)检查支撑架整体和局部尤其是预应力梁下立杆的垂直度,若有异常,应及时加固和消除隐患。
(3)检查扣件时,先看其外观,视情况对其进行涂油和紧固。
(4)检查脚手板是否松动、悬挑,如有问题,及时修正。
(5)检查连接件是否齐全、松动、位移等,因施工需要移动,必须在专人负责下在相邻位置补足。
(6)检查安全网、挡板、栏杆等是否完整、牢固,若有损坏及时调换、整改。
(7)检查支撑架的荷载情况。支模架上不准堆放大量材料、过重的设备,以免超过设计荷载,如发现有处于不安全位置和不稳定状态的,应及时纠正。此外,还要逐日清除脚手板上的垃圾。
(8)支撑架维护和保养应设专人定期完成,遇大风、大雨天气应重新维护验收后投入使用。
5.4 支撑架的拆除。
5.4.1 拆除条件
(1)对拆除外架造成安全隐患的事项已经处理完毕,已经采用明确标识区别可拆除部份杆件和不可拆除部分杆件。
(2)已由技术人员向操作人员做详细的技术交底。
(3)已在支撑架周围于坠落范围四周设置“禁止入内”的标志,并有专人监护。
(4)已做好对建筑物的成品保护。
(5)已在支撑架周围设警戒线,并由安全员专人看管,禁止不相关人员入内。
5.4.2 拆除顺序。支撑架的拆除与搭设顺序正好相反,即后搭设的先拆除,顺序为:安全网→挡脚板、脚手板→纵横水平杆→斜撑→立杆。拆除时应自上而下,逐步地进行拆除。斜撑要先拆中间,后拆两端。支撑架拆除后,应及时清理、归堆、保养、入库。
6. 结语
现浇混凝土结构浇筑,特别是超高超跨混凝土结构浇筑时应控制好施工荷载与浇筑路径,同时严格按照超高超跨模板结构设计要求和专项施工方案要求,认真把好每一个环节,保证超高超跨模板支撑体系的结构安全。
参考文献
[1] 《建筑施工扣件式钢管支撑架安全技术规范》(JGJ130-2001)
[2] 《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)
[3] 《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001)
[4] 《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-2002)
[5] 《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)
[6] 《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-88)
[7] 《建筑施工手册》第三版
[8] 工程建设标准强制性条文-房屋建筑部分(2002年版)
[文章编号]1006-7619(2010)07-26-689
【关键词】超高超跨模板;结构设计;施工管理
The structure design and construction management of extremely high and super to across parts of template
Liu Hong-chi
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【Abstract】Template of design since want satisfy construction demand, again want for assurance engineering quality and exaltation the work efficiency create a condition, in the meantime return should for fast organization construction provide work noodles, insure structure and construction safety.This text pass solid the example be extremely high and super to across the anti- of template curved, the anti- shear, the biggest Nao degree, stability check calculate etc. structure design and construction craft and construction quality management commence, elaborated further extremely high and super across the structure of template design and construction management work request.
【Key words】Extremely high and super to across template;Structure design;Construction management
1. 工程简介
龙岩市交通公路管理中心位于龙岩市新罗区龙岩大道与金鸡路交汇点,主楼为现浇钢筋混凝土框架-抗震墙结构,裙楼为现浇钢筋混凝土框架结构,总建筑面积44978m2,地下建筑面积11904.37m2,建筑层数为地上24层,地下2层,建筑高度96.75m,室内±0.000相当于绝对标高(黄海)336.10m。
超高超跨部分设计概况。本工程四层监控大厅(4～8轴交F～K轴,层高为9m,33.15m×19.8m=656.4m2,见图1)的部分,其中F～K轴间梁跨度达到19m,成井字梁布置,属超高超跨支撑;其主梁断面为250mm×450mm、300mm×700mm、350mm×800mm、400mm×1500mm,板厚为100mm,砼强度等级C35。
图1
2. 模板结构设计
超高超跨部分模板设计。(1)100厚板模板采用18厚胶合板(915×1830),次龙骨采用100×100松方木顺九合板短边方向布置间距300mm,主龙骨采用100×100松方木,支撑采用48×3.0 钢管纵横向@900间距布置,立柱高度方向每间距1.2m设置纵横向双向水平杆,距地200mm处设扫地杆,并且每4榀设一道剪刀撑;且水平杆须与已浇筑好的柱相连接每2步布置一道(图2)。(2)400×1500梁模板采用18厚胶合板,横楞采用100×100松方木,上下纵楞采用100×100松方木。纵向支撑采用48×3.0钢管@900,横向四根4.8×3.0钢管@300连结衍架,立柱高度方向每间距1.2m设置纵横向双向水平杆,距地200mm处设扫地杆,并且每4榀设一道剪刀撑,并与已浇筑好的柱相连接(图3)。
2.1 模板面板计算。面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算。
考虑0.9的结构重要系数,静荷载标准值
q1 = 0.9×(25.000×0.100×0.900+0.350×0.900)=2.308KN/m
考虑0.9的结构重要系数,活荷载标准值
q2 = 0.9×(2.000+2.000)×0.900=3.240KN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 90.00×1.80×1.80/6 = 48.60cm3;
I = 90.00×1.80×1.80×1.80/12 = 43.74cm4;
(1)抗弯强度计算
f = M / W < [f]
其中 f ——面板的抗弯强度计算值(N/mm2);
M ——面板的最大弯距(N•mm);
W ——面板的净截面抵抗矩;
[f]——面板的抗弯强度设计值,取15.00N/mm2;
M = 0.100ql2
其中 q ——荷载设计值(KN/m);
经计算得到 M = 0.100×(1.20×2.308+1.4×3.240)×0.300×0.300=0.066KN•m
经计算得到面板抗弯强度计算值
f = 0.066×1000×1000/48600=1.353N/mm2
面板的抗弯强度验算 f < [f],满足要求!
(2)抗剪计算[可以不计算]
T = 3Q/2bh < [T]
其中最大剪力 Q=0.600×(1.20×2.308+1.4×3.240)×0.300=1.315KN
截面抗剪强度计算值
T=3×1315.0/(2×900.000×18.000)=0.122N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=1.40N/mm2
抗剪强度验算 T < [T],满足要求!
(3)挠度计算
v = 0.677ql4/ 100EI < [v]= l / 250
面板最大挠度计算值
v = 0.677×2.308×3004/(100×6000×437400)=0.048mm
面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求!
2.2 模板支撑木方的计算。木方按照均布荷载下连续梁计算。
2.2.1 荷载的计算
(1)钢筋混凝土板自重(KN/m):
q11 = 25.000×0.100×0.300=0.750KN/m
(2)模板的自重线荷载(KN/m):
q12 = 0.350×0.300=0.105KN/m
(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(KN/m)
经计算得到,活荷载标准值
q2 = (2.000+2.000)×0.300=1.200KN/m
考虑0.9的结构重要系数,静荷载
q1 = 0.9×(1.20×0.750+1.20×0.105)=0.923KN/m
考虑0.9的结构重要系数,活荷载 q2 = 0.9×1.40×1.200=1.512KN/m
2.2.2 木方的计算。按照三跨连续梁计算,最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:
均布荷载q=2.435/0.900=2.706KN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×2.71×0.90×0.90=0.219KN.m
最大剪力 Q=0.6×0.900×2.706=1.461KN
最大支座力 N=1.1×0.900×2.706=2.679KN
木方的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 10.00×10.00×10.00/6 = 166.67cm3;
I = 10.00×10.00×10.00×10.00/12 = 833.33cm4;
(1)木方抗弯强度计算
抗弯计算强度 f=0.219×106/166666.7=1.32N/mm2
木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!
(2)木方抗剪计算 [可以不计算]
最大剪力的计算公式如下:
Q = 0.6ql
截面抗剪强度必须满足:
T = 3Q/2bh < [T]
截面抗剪强度计算值 T=3×1461/(2×100×100)=0.219N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=1.60N/mm2
木方的抗剪强度计算满足要求!
(3)木方挠度计算
均布荷载通过上面变形受力图计算的最大支座力除以跨度得到0.855KN/m
最大变形 v=0.677×0.855×900.04/(100×9500.00×8333333.5)=0.048mm
木方的最大挠度小于900.0/250,满足要求!
2.3 托梁的计算。托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。
集中荷载取木方的支座力 P= 2.679KN
均布荷载取托梁的自重 q= 0.096KN/m。
图4 托梁计算简图
图5 托梁弯矩图(KN.m)
图6 托梁剪力图(KN)
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
图7 托梁变形计算受力图图8 托梁变形图(mm)
经过计算得到最大弯矩 M= 0.771KN•m
经过计算得到最大支座 F= 8.980KN
经过计算得到最大变形 V= 0.173mm
顶托梁的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 10.00×10.00×10.00/6 = 166.67cm3;
I = 10.00×10.00×10.00×10.00/12 = 833.33cm4;
(1)顶托梁抗弯强度计算
抗弯计算强度 f=0.771×106/166666.7=4.63N/mm2
顶托梁的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!
(2)顶托梁抗剪计算[可以不计算]
截面抗剪强度必须满足:
T = 3Q/2bh < [T]
截面抗剪强度计算值 T=3×4918/(2×100×100)=0.738N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=1.60N/mm2
顶托梁的抗剪强度计算满足要求!
(3)顶托梁挠度计算
最大变形 v =0.173mm
顶托梁的最大挠度小于900.0/250,满足要求!
2.4 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下式计算:
R ≤ Rc
其中 Rc —扣件抗滑承载力设计值,取8.00KN;
R — 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
上部荷载没有通过纵向或横向水平杆传给立杆,无需计算。
2.5 模板支架荷载标准值(立杆轴力)。作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
2.5.1 静荷载标准值包括以下内容:
(1)脚手架的自重(KN):
NG1 = 0.118×9.000=1.064KN
(2)模板的自重(kN):
NG2 = 0.350×0.900×0.900=0.284KN
(3)钢筋混凝土楼板自重(KN):
NG3 = 25.000×0.100×0.900×0.900=2.025KN
考虑0.9的结构重要系数,经计算得到静荷载标准值
NG = 0.9×(NG1+NG2+NG3)= 3.035KN。
2.5.2 活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。
考虑0.9的结构重要系数,经计算得到活荷载标准值
NQ = 0.9×(2.000+2.000)×0.900×0.900=2.916KN
2.5.3 不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.20NG + 1.40NQ
2.6 立杆的稳定性计算。不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
σ= N A [f]
其中 N——立杆的轴心压力设计值,N=7.72KN
i ——计算立杆的截面回转半径,i=1.60cm;
A ——立杆净截面面积,A=4.239cm2;
W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3;
[f] ——钢管立杆抗压强度设计值,[f] = 205.00N/mm2;
a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度,a=0.30m;
h——最大步距,h=1.40m;
l0 ——计算长度,取1.400+2×0.300=2.000m;
λ——由长细比,为2000/16=125;
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到0.424;
经计算得到σ=7724/(0.424×424)=43.011N/mm2;
不考虑风荷载时立杆的稳定性计算σ < [f],满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
σ=NW A +MWW[f]
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式
MW=0.9×0.9×1.4Wklah2/10
其中Wk —风荷载标准值(KN/m2);
Wk=0.7×0.300×1.200×0.600=0.216KN/m2
h——立杆的步距,1.40m;
la ——立杆迎风面的间距,0.90m;
lb——与迎风面垂直方向的立杆间距,0.90m;
风荷载产生的弯矩
Mw=0.9×0.9×1.4×0.216×0.900×1.400×1.400/10=0.043KN.m;
Nw ——考虑风荷载时,立杆的轴心压力最大值;
Nw=1.2×3.035+0.9×1.4×2.916+0.9×0.9×1.4×0.043/0.900=7.371KN
经计算得到σ=7371/(0.424×424)+43000/4491=50.662N/mm2;
考虑风荷载时立杆的稳定性计算 σ< [f],满足要求!
3. 施工工艺
3.1 材料要求。
进场材料由材料负责人、质检员等共同验收,不符合要求的材料,经材料负责人和技术负责人评审后退货处置。
3.1.1 钢管
(1)钢管截面尺寸为外径48mm,壁厚3.0mm。用于立杆、纵向水平杆、剪刀撑和斜杆的钢管长度为4~6m,大横杆长5~6m;用于横向水平杆的长度为1.5m左右。
(2)钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》(GB/T13793)或《低压流体输送用焊接钢管》(GB/T3092)中规定的3号普通钢管,其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB700)中Q235-A级钢的规定。
(3)钢管质量要求:
a钢管表面应无裂纹,两端面平整,严禁打孔;
b钢管外观质量检验按表1进行:
检查项目验收要求
表面质量表面应平直光滑,不应有裂缝、分层、硬弯、压痕和深的划道
外径、壁厚外径和壁厚允许偏差:-0.5mm
端面钢管两端面应平整,切斜允许偏差:1.7mm
防锈处理钢管必须刷防锈漆进行防锈处理,外表面锈蚀深度允许偏差≤0.5mm
3.1.2 扣件
a、使用与钢管的管径相配合的可锻铸铁制作的扣件,其材质应符合国家现行标准《钢管支撑架扣件》(GB15831)的规定;
b、扣件与钢管的贴合面必须严格整形,应保证与钢管扣紧时接触良好;
c、扣件活动部位应能灵活转动,旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm;
d、当扣件紧夹钢管时,开口处的最小距离应小于5mm;
3.1.3 木方。木方宜采用衫木,木方要求无翘曲,表面顺直,符合《木结构工程施工及验收规范》和《木结构设计规范》中的有关规定。
3.1.4 木模板。采用胶合板,应符合《木结构工程施工及验收规范》和《木结构设计规范》中的有关规定。
3.1.5 其它。立杆下垫的木跳板选用50mm厚,200mm宽的木方或木跳板,要求无破损和腐朽。
3.2 工艺要点
3.2.1 模板制作
a、模板制作应依据施工图和施工方案进行制作,模板制作尺寸应准确,板缝紧密,板面平整,板边方正、顺直,板面接缝处应平整。
b、每搭完一步支撑架后,应按规范规定校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。
c、底座、垫板均应准确地放在定位线上;垫板宜采用长度不小于2跨、厚度不小于50mm的木垫板。
3.2.2 铺模板
a、铺模板时可从四周铺起,在中间收口。楼板模板压在梁侧模时,梁侧角位模板应拉通线钉固。
b、模板安装就位后应采用水平仪进行板面标高的检查、调整。
c、楼面模板铺完后,应认真检查支架是否牢固,模板梁板面应清扫干净,上好脱模剂。
3.2.3 梁模板安装
a、在柱上定出梁的中心线和梁底标高,依次布设支撑架、主龙骨、次龙骨等,以固定底模位置。
b、先铺设底模,侧模落于次龙骨上,侧边采用纵向水平方木固定;侧模高度方向设置方木短竖楞支承梁顶纵楞;单梁梁面应设锁口横楞,固定于梁顶两侧纵楞上,并设斜撑。
c、应设水平对拉螺栓。应先立单边侧模,钢筋安装后再封闭另一侧模。
3.3 模板支架
3.3.1 模板支架立柱安装前,本工程在地下室底板上。
3.3.2 模板支架立柱安装前,应根据模板设计的立柱平面布置图,在地面或楼层上作出标志,确定立柱的支设位置,安装应首尾立柱拉通线。
3.3.3 支架立柱宜加设底托,其伸出不宜大于200mm,托底应加设垫木。模板支架的高度应可调整,宜采用可调顶托,顶托伸出长度不宜大于1/2顶托长度。
3.4 模板拆除
3.4.1 基本要求。
模板拆除顺序应按施工方案进行,并应符合后支的先拆,先支的后拆;先拆非承重部分;拆除大跨度支撑立柱时,先从跨中开始向两端对称进行的拆除顺序。
底模及支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求;当设计无具体要求时,混凝土强度应符合表2的规定。
底模拆除还应同时满足拆模时间要求,一般情况下冬季不得小于15d,夏季不得小于10d,悬臂构件不得小于28d。
多层模板及支架立柱的拆除,应验算最下层已拆除支撑的楼板的承载能力。一般情况下,上层楼板正在浇灌混凝土时,其下层的模板立柱不得拆除。再下一层的模板立柱可拆除一部分,但大于跨度≥4mm的梁,应保留的立柱其间距不得大于3m。
3.4.2 梁板模板拆除施工工艺
a、工艺流程
拆除对拉螺栓及梁侧模→下调模板支柱顶托→拆除梁及板底模板→拆除支撑系统
b、施工要点
下调立柱顶托后,再拆除梁板底模板,用钢钎轻轻撬动模板,或用木锤轻击,拆下第一块,然后逐块逐段拆除。切不可用钢钎或铁锤猛击乱撬。每块模板拆下时,用人工托扶放于地上,在原有支撑上适量搭设脚手板,以托住拆下的模板。严禁使拆下的模板自由坠落于地面。
支撑系统拆除先拆除支架部分水平拉杆和剪刀撑,若立柱水平拉杆超过两层时,先拆两层以上的水平拉杆,最下一道水平杆与立柱同时拆除。
4. 施工注意事项
(1)每根立柱底部应设置底座。
(2)立柱结长严禁搭接,必须采用对接扣件连接,相邻两立柱的对接街头不得在同步内,且对接接头沿竖向错开的距离不宜小于500mm,各接头中心距主节点不宜大于步距的1/3。
(3)严禁将上段的钢管立柱与下段钢管立柱错开固定在水平拉杆上。
(4)满堂模板和共享空间模板支架立柱,在外侧周圈应设由下至上的竖向连续式剪刀撑;中间在纵横向应每隔10m左右设由下至上的竖向连续式剪撑,其宽度宜为4～6m,并在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑。剪刀撑杆件的底端应与地面顶紧,夹角宜为45°～60°。
(5)超跨超重梁砼浇筑:应由中间向两侧,分层浇筑,每层约500mm.
(6)超跨部分大梁必须单边支侧板,待梁钢筋安装完毕后再进行另一侧板安装、龙骨等安装。
5. 施工质量管理
5.1 质量管理基本要求。
为保证支撑架施工质量,控制安全风险,设置四个停工验收点,即:回填土验收、支撑架基础验收、支撑架验收和预应力验收。由安全员、技术员负责停工验收,验收合格后,方可插入下一道工序施工。
支撑架搭设时,应先搭设一个区域,进行区域验收后,才能大面积搭设。
5.2 支撑架的施工验收要求。
5.2.1 验收人员:施工完由项目工程项目生产负责人、技术和安全、施工人员进行验收,确认合格后方可投入使用。
5.2.2 检查验收必须严肃认真进行,要对检查情况、整改结果填写记录内容,并签字齐全。
5.2.3 重点验收项目
(1)扣件验收:安装后的扣件应按随机均布原则进行抽样检查,检查扣件主要看其连接是否紧固,不合格时,必须整体重新拧紧或更换扣件,并经复验合格方可验收(表3)。
(2)杆件设置是否齐全,连接件、挂扣件、承力件和建筑物的固定件是否牢固可靠。
(3)安全设施(安全网、护栏、挡脚板等)、脚手板导向和防坠装置是否齐全和安全可靠。
(4)基础是否平整坚实,支垫是否符合要求。
(5)连墙件的数量、位置和竖向水平间距是否符合要求。
(6)垂直度及水平度是否合格,其偏差应符合以下要求:
a、立杆垂直偏差:因本支撑架搭设高度小于40m,要求纵向偏差不大于H/400,且不大于100mm;横向偏差不大于H/600,且不大于50mm。
b、纵向水平杆水平偏差不大于总长度的1/300,且不大于20 mm,同跨内外高度差不得大于10mm;横向水平杆水平偏差不大于10mm,外伸尺寸的误差不应大于50mm。
c、支撑架的步距、立杆横距偏差不大于20mm;立杆纵距偏差不大于50mm。
d、中心节点处各扣件距中心节点的偏差不得大于150mm、相邻立杆对接扣件高差小于50mm;大横杆、立杆对接扣件位置据中心节点不大于相邻杆件跨距的1/3。
5.3 支撑架维护与保养。
(1)检查支撑架是否变形或沉陷。若有异常,应随时上报、及时处理。
(2)检查支撑架整体和局部尤其是预应力梁下立杆的垂直度,若有异常,应及时加固和消除隐患。
(3)检查扣件时,先看其外观,视情况对其进行涂油和紧固。
(4)检查脚手板是否松动、悬挑,如有问题,及时修正。
(5)检查连接件是否齐全、松动、位移等,因施工需要移动,必须在专人负责下在相邻位置补足。
(6)检查安全网、挡板、栏杆等是否完整、牢固,若有损坏及时调换、整改。
(7)检查支撑架的荷载情况。支模架上不准堆放大量材料、过重的设备,以免超过设计荷载,如发现有处于不安全位置和不稳定状态的,应及时纠正。此外,还要逐日清除脚手板上的垃圾。
(8)支撑架维护和保养应设专人定期完成,遇大风、大雨天气应重新维护验收后投入使用。
5.4 支撑架的拆除。
5.4.1 拆除条件
(1)对拆除外架造成安全隐患的事项已经处理完毕,已经采用明确标识区别可拆除部份杆件和不可拆除部分杆件。
(2)已由技术人员向操作人员做详细的技术交底。
(3)已在支撑架周围于坠落范围四周设置“禁止入内”的标志,并有专人监护。
(4)已做好对建筑物的成品保护。
(5)已在支撑架周围设警戒线,并由安全员专人看管,禁止不相关人员入内。
5.4.2 拆除顺序。支撑架的拆除与搭设顺序正好相反,即后搭设的先拆除,顺序为:安全网→挡脚板、脚手板→纵横水平杆→斜撑→立杆。拆除时应自上而下,逐步地进行拆除。斜撑要先拆中间,后拆两端。支撑架拆除后,应及时清理、归堆、保养、入库。
6. 结语
现浇混凝土结构浇筑,特别是超高超跨混凝土结构浇筑时应控制好施工荷载与浇筑路径,同时严格按照超高超跨模板结构设计要求和专项施工方案要求,认真把好每一个环节,保证超高超跨模板支撑体系的结构安全。
参考文献
[1] 《建筑施工扣件式钢管支撑架安全技术规范》(JGJ130-2001)
[2] 《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)
[3] 《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001)
[4] 《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-2002)
[5] 《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)
[6] 《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-88)
[7] 《建筑施工手册》第三版
[8] 工程建设标准强制性条文-房屋建筑部分(2002年版)
[文章编号]1006-7619(2010)07-26-689