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摘要:通過某工程高大模板支撐體系施工方案成功實例,探究了模板支撐體系基礎(chǔ)處理、材料和合理技術(shù)參數(shù)的選擇與設(shè)計驗算,總結(jié)了有效安全構(gòu)造措施,以期提高施工水平和輔助方案設(shè)計。
關(guān)鍵詞:高支模,施工技術(shù),安全構(gòu)造
公共建筑中常見的高支模體系多用于危險性較大分部分項工程,其建筑工程項目本身的特點表現(xiàn)為復(fù)雜性、不可復(fù)制性和多樣性,需要對危險性較大工程必須進(jìn)行專項施工方案設(shè)計,并指導(dǎo)于實踐工程。本文從某學(xué)校民用航空實驗實訓(xùn)樓空管實訓(xùn)大廳危險性較大分部分項工程施工方案分析入手,探究本工程高支模體系,進(jìn)而總結(jié)有效的安全構(gòu)造措施,從而有效指導(dǎo)施工,確保工程施工的安全和質(zhì)量。
1工程概況
本工程為某學(xué)校民用航空實驗實訓(xùn)樓,總面積24000m2,建筑高度23.9m,框架結(jié)構(gòu)。②軸~⑦軸/J軸~M軸之間為空管實訓(xùn)大廳,大廳南、北各有一棟單體,現(xiàn)均澆筑完三層主體。區(qū)域東西跨度17.4m,南北梁跨度26.5m,板頂標(biāo)高9.00m。根據(jù)規(guī)定,搭設(shè)高度5m及以上,搭設(shè)跨度10m及以上混凝土模板支撐工程為危險性較大分部分項工程,而上述區(qū)域模板支撐系統(tǒng)屬于高支模體系范疇,模板支撐腳手架的安全等級為Ⅰ級,需要編制專項施工方案,且指導(dǎo)實踐施工。經(jīng)過現(xiàn)場勘查、成熟的技術(shù)及有關(guān)設(shè)計等,采用扣件式鋼管腳手架作體系。
2高支模區(qū)域地面及材料
2.1地基情況
空管實訓(xùn)大廳基礎(chǔ)形式為柱承臺基礎(chǔ),基礎(chǔ)已采用回填土回填。對立桿實際所處的素填土進(jìn)行驗算,地基承載力特征值100kPa,按照立桿下鋪設(shè)施工墊板,面積約0.24m2,立桿實際所處的素填土環(huán)境下地基承載力折減系數(shù)為0.5,立桿底墊板的底面平均壓力119.0kPa,小于地基折減承載力136.3kPa,滿足要求。為保證高支模支撐腳手架的地基承載力及排架的布置,先對此區(qū)域的地面作150厚的3∶7灰土,用C20混凝土鋪設(shè)100mm墊層硬化,作為承重地面,并做好排水措施,及時安排人員排除。
2.2主要材料
采用48.3mm×3.6mm以上的鋼管,12mm鋼筋制作M12對拉螺栓。設(shè)計出于安全考慮,計算按鋼管壁厚2.5mm取值,進(jìn)而采用48mm×2.5mm鋼管計算,抗彎強(qiáng)度205N/mm2,抗剪強(qiáng)度125N/mm2。梁板模板面板為12mm厚膠合板,抗彎強(qiáng)度設(shè)計值[f]=26N/mm2。次楞材料、梁、板底支撐均用45×70方木,抗彎強(qiáng)度15.44N/mm2。用于體系的鋼管、扣件、方木、板材均要符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,必要時并對強(qiáng)度進(jìn)行測試驗收。
3高支模體系主要技術(shù)參數(shù)及設(shè)計驗算
3.1主要技術(shù)參數(shù)
高支模區(qū)域范圍:②軸~⑦軸/J軸~M軸,850mm×1500mm梁,350mm×700mm梁,現(xiàn)澆頂板厚130mm,支撐地面標(biāo)高-0.15mm,支模高度均為9.150m。850mm×1500mm梁模板支撐,梁板立柱共用,梁跨度方向立柱間距為475mm,梁兩側(cè)立柱間距為1600mm,步距1500mm,梁底增加立柱根數(shù)2根,小梁(鋼管)最大懸挑長度50mm。本梁側(cè)模板,新澆混凝土梁計算跨度9.1m,主梁合并根數(shù)2根,對拉螺栓水平間距600mm。350mm×700mm梁模板支撐見圖1,梁跨度方向立柱間距950mm,梁兩側(cè)立柱間距1100mm,步距1500mm,梁底增加立柱根數(shù)1根,梁底支撐小梁為方木,梁底支撐主梁為鋼管。130mm厚板模板下支撐如圖1,圖2所示,每一根主梁均為平行緊靠一起的兩根鋼管組成,方向為平行于拉桿縱向,水平拉桿步距1500mm。模板下小梁橫向與主梁,小梁端部懸出主梁,梁底增加立桿依次距梁左立桿距離600mm,1000mm,間距150mm,模板下立桿縱向和橫向距離均為950mm。
3.2高支模體系主要設(shè)計驗算
根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、實際情況和技術(shù)參數(shù)等,以850mm×1500mm梁為例,進(jìn)行設(shè)計計算。自重標(biāo)準(zhǔn)值有:模板及其支架自重標(biāo)準(zhǔn)值1.65kN/m2,新澆筑混凝土24kN/m2,混凝土梁鋼筋1.5kN/m2,混凝上板鋼筋1.1kN/m2;施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值3.0kN/m2;集中堆放的物料自重標(biāo)準(zhǔn)值1.0kN。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值W=0.045,梁底支撐小梁間距為170mm。
3.2.1梁底支撐系統(tǒng)驗算面板驗算取單位寬度b=1.0m,截面模量W=bh2/6=2.4×103mm3,最大撓度計算值為ω,[ω]為面板的最大容許撓度值,按四等跨連續(xù)梁計算:彎曲應(yīng)力計算值σ=M/W=7.80N/mm2≤[f]=26N/mm2;ω=0.156mm≤[ω]=170/250=0.68mm。梁底主梁(鋼管)彎曲應(yīng)力σ=M/W=132N/mm2≤[f]=205N/mm2;抗剪應(yīng)力τ=2V/A=44.75N/mm2≤[τ]=125N/mm2。梁底小梁(鋼管)間距170mm,彎曲應(yīng)力σ=M/W=86.14N/mm2≤[f]=205N/mm2;ω=0.26mm≤[ω]=475/250=1.9mm。立桿長度1500mm,回轉(zhuǎn)半徑i=16.1mm,支架自重標(biāo)準(zhǔn)值0.15kN/m:長細(xì)比λ=l0/i=93.17≤[λ]=210。風(fēng)荷載計算為0.004,查得ψ=0.641;抗壓強(qiáng)度f=63.44≤[f]=205N/mm2。參照GB51210—2016:在單元風(fēng)荷載作用下的傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值為31.53kNm,計算得最大允許組合傾覆力矩為104.3kNm,而最大設(shè)計的支撐體系本身的傾覆力矩為598.63kNm,滿足要求;高跨比9.15/174=0.53≤3,滿足此情況下不應(yīng)大于3.0的規(guī)定。
3.2.2梁側(cè)模板體系驗算以圖3中梁左側(cè)模板為例,模板厚度12mm,梁左側(cè)小梁(方木)9道,主梁(鋼管)合并2根。梁左側(cè)模板與梁底面板驗算方法相同,彎曲應(yīng)力計算值σ=M/W=6.31N/mm2≤[f]=26N/mm2;ω=0.18mm≤[ω]=188/400=0.47mm。左側(cè)主梁(鋼管),因主梁2根合并,以0.6的受力不均勻系數(shù)驗算,彎曲應(yīng)力σ=M/W=67.29N/mm2≤[f]=205N/mm2;抗剪應(yīng)力τ=2V/A=27.28N/mm2≤[τ]=120N/mm2;ω=0.18mm≤[ω]=400/400=1.0mm。左側(cè)小梁(方木),彎曲應(yīng)力σ=M/W=8.41N/mm2≤[f]=15.44N/mm2;抗剪應(yīng)力τ=1.47N/mm2≤[τ]=1.66N/mm2;ω=0mm≤[ω]=50/400=0.13mm。對M12拉螺栓驗算,軸向拉力設(shè)計值N=12.9kN,其計算受力為11.32kN,滿足要求。因與850mm×1500mm梁支撐體系的設(shè)計驗算過程相同,圖2為350mm×700mm梁支撐體系的支撐現(xiàn)場。通過對高支模梁板支撐進(jìn)行了相應(yīng)的驗算,佐證了設(shè)計的可行性和優(yōu)越性,各驗算滿足要求。
4高支模安全構(gòu)造要求
4.1桿件系統(tǒng)構(gòu)造要求
桿件支撐如圖1,圖2,圖4,圖5所示,腳手架底部設(shè)通長掃地桿;設(shè)置水平加固桿,加固桿設(shè)置的時間必須與腳手架同步,方向為縱向,設(shè)置在腳手架立桿的內(nèi)側(cè),兩相對的加固桿要用扣件扣緊,加固桿和加固桿相連,形成連續(xù)的閉合圈;梁底水平桿應(yīng)跨連到板下立桿兩節(jié)點以上;立桿之間必須按步距滿設(shè)雙向水平桿,確保兩方向足夠的設(shè)計剛度;腳手架立桿基礎(chǔ)底防沉降措施采用立桿墊板和鋼管底座;梁板立桿布置采用首尾縱橫向拉線,檢查立桿順直情況,及時調(diào)整;縱向支撐桿必須用頂托與支撐立桿頂牢,支撐立桿高出水平橫桿不得超過450mm;剪刀撐設(shè)置的時間必須與腳手架同步;剪刀撐設(shè)置于腳手架立桿外側(cè),水平剪刀撐設(shè)置到掃地桿,垂直剪刀撐設(shè)置到頂部水平桿,斜桿與地面的傾角宜為45°~60°,剪刀撐寬度宜為4m~8m。安排專人多次檢查立桿和水平桿縱橫向扣件的扣緊情況,及時調(diào)整。
4.2高支模施工要求
4.2.1與周邊結(jié)構(gòu)拉結(jié)1)柱墻與梁板應(yīng)分開澆筑。即先澆筑柱墻豎向結(jié)構(gòu),再澆筑梁板水平結(jié)構(gòu),以便利用柱墻與架體連接,形成可靠支撐整體,要求柱墻體混凝土強(qiáng)度不少于20N/mm2。2)要求模板支架遇框架柱時,全數(shù)設(shè)置拉結(jié)點,連接方式為抱柱,抱柱的形式如連墻件如圖6所示,提高腳手架體系的整體穩(wěn)定性和側(cè)向變形的能力。抱柱連接按每步一抱,即每步橫桿一連接抱柱。
4.2.2特殊要求1)對于縱橫向剪刀撐,要確保形成大剪刀,與層間柱接觸適當(dāng)增加支撐點。橫豎向剪刀撐設(shè)在框梁面立桿上,縱豎向剪刀撐設(shè)在框梁側(cè)面立桿上,以方便搭設(shè)。如圖4,圖5所示,對于水平剪刀撐,梁板高支架共設(shè)2道,第一道位于第四步水平橫桿上,第二道在最低處梁底的水平桿上,設(shè)置掃地桿水平剪刀。2)梁板高支架與相鄰區(qū)域非高支架的架體,要充分依靠水平桿連接成整體,以提高梁板高支架架體的整體穩(wěn)定性。3)立桿承重區(qū)立桿鋪設(shè)50mm厚300mm寬的完整腳手木架板。
4.2.3高支?;炷翝仓?)梁、板澆筑時,由梁板中間區(qū)域向兩端對稱澆筑,確保梁板的支架均勻受載,用“趕漿法”即先澆筑梁,再澆筑板。2)澆筑外側(cè)梁時,在梁跨度范圍內(nèi),沿梁長度進(jìn)行水平均勻澆筑,根據(jù)梁截面高度為1.5m和0.7m,進(jìn)而采用階梯形分層澆筑,澆筑時腳手架體系的均勻受力,當(dāng)澆筑到板底位置時再與板的混凝土一起澆筑,同時要求各工種人員相互配合,確保了安全措施的實施。3)澆筑板混凝土?xí)r,絕對不允許集中放料造成模板支架承受過大的荷載,不允許用振搗棒鋪攤混凝土。
5結(jié)語
通過對本高支模梁板支撐進(jìn)行驗算和分析,佐證了設(shè)計的可行性和優(yōu)越性,從而確保建筑工程的安全實施和施工質(zhì)量。在實施前,組織了相關(guān)人員對方案進(jìn)行論證審查,優(yōu)化了方案,施工過程中,各工種相互配合,有效的指導(dǎo)了實踐。
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[5]GB50009—2012,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].
作者:沈鴻珍 單位:濱州學(xué)院