超高支模架专项施工方案.docx
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超高支模架专项施工方案
绍兴文理学院教学实验综合楼工程
超
高
支
模
架
施
工
方
案
浙江中成建工集团有限公司
二OO六年四月三日
绍兴文理学院教学实验综合楼工程
超高支模架施工方案
一、工程概况
本项目为绍兴文理学院南山校区二期建设中的教学、实验综合楼工程,由绍兴文理学院出资兴建,位于绍兴文理学院南山校区内。
建筑面积44998㎡,其中地下一层3997㎡,地上6~12层(局部2或4层)41001㎡,框架、剪力墙结构,安全等级二级。
本工程为现浇框架、剪力墙结构,层高3.9米,梁板构件截面都不大,采用拼装木模板,扣件式钢管搭设支撑架,属常规做法;但个别部位楼层缺失(门厅和廊桥处),还原层模板支撑架高度较大(架子搭设高度达16.5m和19.5m),其承重架系超高支模架,为了保证其有足够的强度、刚度和稳定性,采取常规做法时搭设过程中尽量利用柱作为连接连墙件。
二、结构施工分析
(一)承载受力体系
1、梁板荷传力线路:
上部荷载→模板→木楞、钢楞→钢管排架→底座。
(二)支撑结构构件连接
1、九夹板与木楞采用铁钉固定
2、钢管之间、钢管与木楞之间采用模板工程中的各连接件连接。
(三)需要材料
1、楼板、梁模板均采用九夹板;
2、支撑材料采用60mm×80mm的木楞,48mm×3.5钢管;
3、连接结构构件采用模板工程中的各种连接件。
三、模板施工工艺
1、梁模板安装顺序:
复核梁底标高、检查轴线位置→搭设梁模支架→安装梁模板→绑扎梁钢筋→复核梁模尺寸、位置→与相邻桁架及梁模、剪力墙或柱模连接固定。
楼板模板安装顺序:
搭设排架→安装木楞→调整楼板模板的板底标高→铺设九夹板→检查模板平整度并调平
2、拆模顺序
模板拆除前,先拆除柱模板及梁侧模,再拆除楼板底模,最后拆除梁底模。
其顺序为:
拆除支撑侧模的水平拉杆、剪力撑→拆除剪力墙、柱模板→拆除梁连接件及侧模→松动支撑楼板模板的钢楞、木楞→分段、分片拆除楼板模板及支撑→拆除梁底模板和支撑。
四、模板安装质量要求
1、组装的模板必须规范要求,模板拼装缝不漏浆。
2、各种连接件、加固配件必须安装牢固,无松动现象。
模板拼装要求严密。
各种预埋件、预留孔洞位置要求准确,固定要牢固。
3、安装允许偏差
(1)现浇结构安装允许偏差应符合下表:
序号
项目
允许偏差(mm)
1
轴线位置
5
2
底模上表面标高
±5
3
截面内部尺寸
基础
±10
柱、墙、梁
+4、-5
4
层高垂直
全高≤5m
6
全高>5m
8
5
相邻两板表面高低差
2
6
表面平整(2m长度上)
5
五、安全注意事项
1、遵守国家有关建筑安装工程施工安全防火等规范、规定。
2、装拆模板必须有稳固的登高工具。
3、在模板的紧固件、连接件、支撑件未安装完毕前,不得站立在模板上操作。
4、模板的预留孔洞等处应架设防护架、防护网,防止人员和物体坠落。
5、在拆模时,在脚手架和操作台上堆放模板、钢管等物件时,应按规定要求放平稳,防止脱落,并不得超载。
6、操作工具及模板的连接件要随手放入工具袋内。
严禁放在脚手架或操作平台上。
7、模板上架设的电线和使用的电动工具应采用36V的低压电。
六、运输、维修和保管
(一)运输
运输时必须采取有效措施,防止模板滑动、倾倒,支撑件应捆扎牢固,连接件应分类装箱。
(二)维修和保管
1、安装和拆模时不得抛扔,以免损坏板面或造成模板变形。
吊运时不得碰撞混凝土结构。
2、振捣混凝土时,不得用振捣棒触动板面,绑扎焊接钢筋时不得砸坏或烧坏九夹板。
3、拆下的模板应及时清除灰浆,对损坏和变形的模板应及时报废,不得再用于工程结构中。
4、清除好的模板必须及时涂刷脱模剂,开孔部位涂封边剂。
5、模板应存放在室内木工棚内的干燥通风处,露天堆放要加盖蓬布。
6、模板及零配件应设专人保管和维修,并按规格、种类分别存放或装箱。
7、建立模板管理、使用维修制度。
七、注意事项
1、柱模板的根部要求用水泥砂浆堵缝严密,防止跑浆。
2、梁跨度大于4m时,应起拱0.1%-0.3%。
3、梁模起拱应在搭设排架时,相应设置好,等起拱后再连接侧模并加固好,紧固对拉螺栓、调整梁模口平直。
4、楼板模板就位拼装时,宜以每个节间从四周先角模板与梁模板连接,然后向中央铺设。
5、模板的拆除,除了侧模应保证混凝土表面及棱角不受损坏时方可拆除外,底模应按《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)的有关规定执行。
6、模板拆除的顺序和方法应按照配板设计的规定进行,遵循先支后拆,后支先拆,先非承重部位以及自上而下的原则。
拆模时严禁用大锤和橇棒硬砸硬撬。
7、拆模时,操作人员应站在安全处,以免发生安全事故。
待该片段模板全部拆除后,方准将模板等运出、堆放。
8、拆下的模板等严禁抛掷。
要有人接应传递,按指定地点堆放。
9、任何达不到规范要求的模板、扣件、钢管等均不得使用。
八、施工要求
1.整体性构造层的设计:
a.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置,四周和中部每10--15m设竖向斜杆,使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层;
b.在任何情况下,高支撑架的顶部和底部(扫地杆的设置层)必须设水平加强层。
2.剪刀撑的设计:
沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑;
3.顶部支撑点的设计:
a.最好在立杆顶部设置支托板,其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm;
b.顶部支撑点位于顶层横杆时,应靠近立杆,且不宜大于200mm;
c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算,梁底和板底均使用双扣件连接。
4.支撑架搭设的要求:
a.严格按照设计尺寸搭设,立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置;
b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于规范的要求;
c.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的,每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m,钢管不能选用已经长期使用发生变形的;
d.梁底和板底钢管均采用双扣件搭接。
e.地基支座的设计要满足承载力的要求。
5.施工使用的要求:
a.精心设计混凝土浇筑方案,确保模板支架施工过程中均衡受载,最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式;
b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载,对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施,钢筋等材料不能在支架上方堆放;
c.浇筑过程中,派人检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。
附计算书:
门厅屋面结构部位标高为+19.650,连廊屋面结构部位标高为+15.600,梁板模板支模架采取一样布置:
板支模架间距为900×900;梁支模架间距为(450+450)×900,梁底中间立一根支撑承重钢管。
●门厅屋面板支模架计算:
一、计算参数:
门厅屋面板厚为120mm,支模架间距为900×900
1.脚手架参数
横向间距或排距(m):
0.90;纵距(m):
0.90;步距(m):
1.60;
立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):
0.10;脚手架搭设高度(m):
19.50;
采用的钢管(mm):
Φ48×3.5;
扣件连接方式:
双扣件,考虑扣件的保养情况,扣件抗滑承载力系数:
0.80;
板底支撑连接方式:
方木支撑;
2.荷载参数
模板与木板自重(kN/m2):
0.35;混凝土与钢筋自重(kN/m3):
25.0;
楼板浇筑厚度(m):
0.12;倾倒混凝土荷载标准值(kN/m2):
2.0;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
2.5;
3.木方参数
木方弹性模量E(N/mm2):
9500;木方抗弯强度设计值(N/mm2):
13.0;
木方抗剪强度设计值(N/mm2):
1.40;木方的间隔距离(mm):
250;
木方的截面宽度(mm):
60;木方的截面高度(mm):
80;
楼板支撑架荷载计算单元
二、模板支撑方木的计算:
方木按照简支梁计算,其惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=6.0×8.0×8.0/6=64cm3;
I=6.0×8.0×8.0×8.0/12=256cm4;
方木楞计算简图
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土板自重(kN/m):
q1=25.0×0.25×0.12=0.750kN/m;
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.350×0.25=0.088kN/m;
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN):
p1=(2.5+2.0)×0.9×0.25=1.013kN;
2.方木抗弯强度验算:
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=1.2×(0.750+0.088)=1.005kN/m;
集中荷载p=1.4×1.013=1.418kN;
最大弯距M=Pl/4+ql2/8=1.418×0.9/4+1.005×0.92/8=0.421kN.m;
最大支座力N=P/2+ql/2=1.418/2+1.005×0.9/2=1.161kN;
方木的最大应力值σ=M/w=0.421×106/64×103=6.573N/mm2;
方木抗弯强度设计值[f]=13.0N/mm2;
方木的最大应力计算值为6.573N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13.0N/mm2,满足要求!
3.方木抗剪验算:
最大剪力的计算公式如下:
Q=ql/2+P/2
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力:
V=0.900×1.005/2+1.418/2=1.161kN;
方木受剪应力计算值T=3×1161/(2×60×80)=0.363N/mm2;
方木抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2;
方木受剪应力计算值为0.363N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.40N/mm2,满足要求!
4.方木挠度验算:
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和,计算公式如下:
均布荷载q=q1+q2=0.750+0.088=0.838kN/m;
集中荷载p=1.013kN;
方木最大挠度计算值V=5×0.838×9004/(384×9500×2560000)+1012.5×9003/(48×9500×2560000)=0.926mm;
方木最大允许挠度值[V]=900/250=3.60mm;
方木的最大挠度计算值0.926mm小于方木的最大允许挠度值3.6mm,满足要求!
三、木方支撑钢管计算:
支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;
集中荷载P取纵向板底支撑传递力,P=1.005×0.90+1.418=2.322kN;
支撑钢管计算简图
支撑钢管计算弯矩图(kN.m)
支撑钢管计算变形图(kN.m)
支撑钢管计算剪力图(kN)
最大弯矩Mmax=0.761kN.m;
最大变形Vmax=1.661mm;
最大支座力Qmax=9.214kN;
钢管最大应力σ=0.761×106/5080=149.715N/mm2;
钢管抗压强度设计值[f]=205N/mm2;
支撑钢管的计算最大应力计算值149.715N/mm2小于钢管的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于900/400=2.25mm与10mm,满足要求!
四、扣件抗滑移的计算:
双扣件承载力设计值取16.0kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.8kN。
纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R=9.214kN;
R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
五、模板支架立杆荷载标准值(轴力):
作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
1.静荷载标准值包括以下内容:
(1)脚手架的自重(kN):
NG1=0.149×19.5=2.904kN;
钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。
(2)模板的自重(kN):
NG2=0.35×0.9×0.9=0.284kN;
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
NG3=25.0×0.12×0.9×0.9=2.430kN;
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=5.617kN;
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+2.0)×0.9×0.9=3.645kN;
3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算
N=1.2NG+1.4NQ=11.843kN;
六、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=11.843kN;
φ----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=1.58cm;
A----立杆净截面面积(cm2):
A=4.89cm2;
W----立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3):
W=5.08cm3;
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]=205.000N/mm2;
L0----计算长度(m);
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1.243;
k2--计算长度附加系数,h+2a=1.400按照表2取值1.079;
上式的计算结果:
立杆计算长度Lo=k1k2(h+2a)=1.243×1.079×(1.20+0.10×2)=1.878m;
Lo/i=1877.676/15.8=119.0;
由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.458;
钢管立杆的最大应力计算值;σ=11843.46/(0.458×489)=52.882N/mm2;
钢管立杆的最大应力计算值σ=52.882N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
●门厅屋面梁支模架计算:
一、计算参数:
门厅屋面梁取400×850计算,支模架间距为(450+450)×900
1.模板支撑及构造参数
梁截面宽度B(m):
0.40;梁截面高度D(m):
0.85混凝土板厚度(mm):
0.12;
立杆纵距(沿梁跨度方向间距)La(m):
0.9;
立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):
0.10;
脚手架步距(m):
1.20;
梁支撑架搭设高度H(m):
18.80;梁两侧立柱间距(m):
0.9;
承重架支设:
1根承重立杆,木方支撑垂直梁截面;
立杆横向间距或排距Lb(m):
0.9;
采用的钢管类型为Φ48×3.5;
扣件连接方式:
单扣件,考虑扣件质量及保养情况,取扣件抗滑承载力折减系数:
0.8;
2.荷载参数
模板自重(kN/m2):
0.35;钢筋自重(kN/m3):
1.50;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
2.5;振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):
2.0
新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):
20.4。
3.材料参数
木材品种:
杉木;木材弹性模量E(N/mm2):
9500;
木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):
13.0;木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):
1.4;
面板类型:
胶合面板;
钢材弹性模量E(N/mm2):
210000;钢材抗弯强度设计值fm(N/mm2):
205.0;
面板弹性模量E(N/mm2):
9500.0;面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):
13.0;
4.梁底模板参数
梁底模板支撑的间距(mm):
300;面板厚度(mm):
18.0;
5.梁侧模板参数
主楞间距(mm):
500;主楞龙骨材料:
钢楞;截面类型为圆钢管48×3.5;主楞合并根数:
2。
次楞间距(mm):
300;次楞龙骨材料:
木楞,宽度60mm,高度80mm;
穿梁螺栓水平间距(mm):
300;穿梁螺栓直径(mm):
M12;设一道。
二、梁模板荷载标准值计算
1.梁侧模板荷载
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:
其中γ--混凝土的重力密度,取24.0kN/m3;
t--新浇混凝土的初凝时间,取5h;
T--混凝土的入模温度,取25℃;
V--混凝土的浇筑速度,取1.5m/h;
H--混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取0.850m;
β1--外加剂影响修正系数,取1.2;
β2--混凝土坍落度影响修正系数,取1.15。
根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;
分别为44.62kN/m2、20.40kN/m2,取较小值20.4kN/m2作为本工程计算荷载。
三、梁侧模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。
面板计算简图
1.抗弯验算
其中,σ--面板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M--面板的最大弯距(N.mm);
W--面板的净截面抵抗矩,W=50×1.8×1.8/6=27.00cm3;
[f]--面板的抗弯强度设计值(N/mm2);
按以下公式计算面板跨中弯矩:
其中,q--作用在模板上的侧压力,包括:
新浇混凝土侧压力设计值:
q1=1.2×0.5×20.4×0.9=11.02kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值:
q2=1.4×0.5×2.0×0.9=1.26kN/m;
q=q1+q2=11.016+1.260=12.276kN/m;
计算跨度(内楞间距):
l=300mm;
面板的最大弯距M=0.1×12.28×300.002=1.10×105N.mm;
经计算得到,面板的受弯应力计算值:
σ=1.10×105/2.70×104=4.092N/mm2;
面板的抗弯强度设计值:
[f]=13.0N/mm2;
面板的受弯应力计算值σ=4.092N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13.0N/mm2,满足要求!
2.挠度验算
ω=0.677ql4/100EI≤[ω]=l/250
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
q=20.4×0.5=10.20N/mm;
l--计算跨度(内楞间距):
l=300mm;
E--面板材质的弹性模量:
E=9500N/mm2;
I--面板的截面惯性矩:
I=50×1.8×1.8×1.8/12=24.30cm4;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677×10.20×3004/(100×9500×2.43×105)=0.242mm;
面板的最大容许挠度值:
[ω]=l/250=300/250=1.2mm;
面板的最大挠度计算值ω=0.242mm小于面板的最大容许挠度值[ω]=1.20mm,满足要求!
四、梁侧模板内外楞的计算
1.内楞计算
内楞直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,龙骨采用木楞,截面宽度60mm,截面高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=60×80×80/6=64cm3;
I=60×80×80×80/12=256cm4;
内楞计算简图
(1).内楞强度验算
强度验算计算公式如下:
其中,σ--内楞弯曲应力计算值(N/mm2);
M--内楞的最大弯距(N.mm);
W--内楞的净截面抵抗矩;
[f]--内楞的强度设计值(N/mm2)。
按以下公式计算内楞跨中弯矩:
其中,作用在内楞的荷载,q=(1.2×20.4×0.9+1.4×2.0×0.9)×0.3/1=7.37kN/m;
内楞计算跨度(外楞间距):
l=500mm;
内楞的最大弯距:
M=0.1×7.37×5002=1.84×105N.mm;
经计算得到内楞的最大受弯应力计算值σ=1.84×105/6.4×104=2.877N/mm2;
内楞的抗弯强度设计值:
[f]=13.0N/mm2;
内楞最大受弯应力计算值σ=2.877N/mm2内楞的抗弯强度设计值小于[f]=13.0N/mm2,满足要求!
(2).内楞的挠度验算
ω=0.677ql4/100EI≤[ω]=l/250
其中E--面板材质的弹性模量:
9500N/mm2;
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
q=20.4×0.3/1=6.12N/mm;
l--计算跨度(内楞间距):
l=500mm;
I--面板的截面惯性矩:
E=2.56×106N/mm2;
内楞的最大挠度计算值:
ω=0.677×6.12/1×5004/(100×9500×2.56×106)=0.106mm;
内楞的最大容许挠度值:
[ω]=l/250=2.0mm;
内楞的最大挠度计算值ω=0.106mm小于内楞的最大容许挠度值[ω]=2.0mm,满足要求!
2.外楞计算
外楞承受内楞传递的荷载,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,外龙骨采用钢楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
截面类型为圆钢管48×3.5;
外钢楞截面抵抗矩W=5.08cm3;
外钢楞截面惯性矩I=12.19cm4;
外楞计算简图
(1).外楞抗弯强度验算
其中σ--外楞受弯应力计算值(N/mm2)
M--外楞的最大弯距(N.mm);
W--外楞的净截面抵抗矩;
[f]--外楞的强度设计值(N/mm2)。
最大弯矩M按下式计算:
其中,作用在外楞的荷载:
P=(1.2×20.4×0.9+1.4×2.0×0.9)×0.5×0.5/2=3.07kN;
外楞计算跨度(对拉螺栓竖向间距):
l=500mm;
外楞的最大弯距:
M=0.175×3069×500=2.69×105N/mm
经计算得到,外楞的受弯应力计算值:
σ=2.69×105/5.08×103=52.862N/mm2;
外楞的抗弯强度设计值:
[f]=205N/mm2;
外楞的受弯应力计算值σ=52.862N/mm2小于外楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
(2).外楞的挠度验算
其中E--外楞的弹性模量,其值为210000N/mm2;
p--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
p=20.4×0.5×0.5/1=2.55KN;
l--计算跨度(拉螺栓间距):
l=500mm;
I--面板的截面惯性矩
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