高支模施工方案解析.docx
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高支模施工方案解析.docx
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高支模施工方案解析
长沙嘉年华交通综合服务中心
高
支
模
专
项
施
工
方
案
编制单位:
湖南万宝建设工程有限公司
编制人:
黄清芳
审核人:
李德应
编制日期:
2016年2月18日
1、工程概况
2、编制依据
3、施工方法
4、安装安全技术措施
5、拆除安全技术措施
6、设计计算
长沙嘉年华交通综合服务中心高支模专项施工方案
第一章工程概况
1.1工程概况
本工程为长沙嘉年华交通综合服务中心工程,位于湖南长沙雨花环保工业园。
工程由长沙嘉年华巴士有限公司新建,湖南大学设计研究院有限公司设计,中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司勘察,湖南长顺项目管理有限公司监理,湖南万宝建设工程有限公司施工。
1.2设计概况表
本工程建筑面积:
18388.50m2;建筑层数:
地上8层,地下2层;结构形式为:
框剪结构;设计使用年限:
50年(主体结构);总建筑高度为38.41m,防火设计耐火等级:
二级;抗震设防裂度:
7度。
1.3该工程大堂、电梯井及首层庭院上空处层高都大于4.5米,所以此部份结构施工时,模板的支设都属于高支架模板。
计算中按层高4.5米支模进行计算设计,其他几层高支模施工做法参照此层。
第二章编制依据
该设计计算依据:
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
3、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
4、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
因本工程首层支架高度均大于4.5米,根据有关文献建议,如果仅按规范计算,架体安全性仍不能得到完全保证。
为此计算中还参考了《施工技术》2002,《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分内容。
第三章施工方法
、严格遵守《建筑施工钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)要求。
支撑架采用Φ48×3.0钢管。
、立杆纵向间距1m,横向间距为1m,横杆间距(步高)为1.50m。
第一步架步高不得大于1.8m,且大横杆水平偏差不得大于5cm。
搭设时拉线对齐。
、沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑。
、中部剪刀撑可根据需要并依构架框格的大小,每隔6--10m设置。
、支模架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑,由底至顶连续设置。
、其两端与中间每隔四排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。
、剪刀撑搭设时,斜杆两端扣件与立杆节点距离不得大于15cm,最下面的斜杆与立杆连接点离地面不宜大于50cm。
、脚手架各杆件相交伸出的端头均应大于10cm,以防杆件滑落。
、操作层上必须满铺脚手板,用铁丝固定。
、立杆应长短错开,以防接头在同一步架上,左右相邻立杆和上下相邻平杆的接头应互相错开。
、垂直度的偏差控制在±50mm以内,横杆在每一面脚手架范围内的纵向水平高差不得超过20mm,局部高低差不得超过5cm。
、纵向或横向水平杆的轴线对立杆轴线的偏心距不大于55mm
、高支模架不得与外架相连。
、支架立杆下砼硬底化,并采用工字钢垫底。
、浇注梁板砼前,应组织专门小组检查支撑体系中各种坚固件的固体程度。
、浇注梁板砼时,应专人看护,发现紧固件滑动或杆件变形异常时,应立即报告,由值班施工员组织人员,采用事前准备好的10t千斤顶,把滑移部位顶回原位,以及加固变形杆件,防止质量事故和连续下沉造成意外坍塌。
、模板安装详见模板施工方案。
第四章安装安全技术措施
、应遵守高处作业安全技术规范有关规定。
、架子作业时,必须戴安全帽,系紧安全带,穿工作鞋,戴工作卡,铺脚手架不准马虎操作,操作工具及零件放在工具袋内,搭设中应统一指挥,思想集中,相互集中,相互配合,严禁在脚手架搭设过程中,嘻笑打闹,材料工具不能随意乱意乱抛乱扔,吊运材料工具的下方不准站人。
、凡遇六级以上大风、浓雾、雷雨时,均不得进行高空作业,特别是雨后施工,要注意防滑,对脚手架进行经常检查,凡遇大风或停工段时间再使用脚手架时,必须对脚手架进行全面检查,如发现连接部分有松动,立杆、打横杆、小横杆、顶撑有左右上下位移,铁丝解除,脚手板断裂、跷头等现象,应及时加固处理。
、立杆应间隔交叉有同长度的钢管,将相邻立杆的对接接头位于不同高度上,使立杆的薄弱截面错开,以免形成薄弱层面,造成支撑体系失稳。
、扣件的紧固是否符合要求,可使用矩扳手实测,要40~60N.M过小则扣件易滑移,过大则会引起扣件的铸铁断裂,在安装扣件时,所有扣件的开口必须向外。
、所有钢管、扣件等材料必须经检验符合规格,无缺陷方可使用。
、模板及其支撑系统在安装过程中必须设置防倾覆的可靠临时措施。
、施工现场应搭设工作梯,作业人员不得爬支架上下。
、高支模上高空临边要有足够的操作平台和安全防护,特别在平台外缘部分应加强防护。
、模板安装、钢筋绑扎、砼浇筑时,应避免材料、机具、工具过于集中堆放。
、不准架设探头板及未固定的杆。
、模板支撑不得使用腐朽、扭裂、劈裂的材料。
顶撑要垂直、底部平整坚实、并加工字钢。
工字钢要顶牢,并用横顺拉杆和剪刀撑。
、安装模板应按工序进行,当模板没有固定前,不得进行下一道工序作业。
、支模时,支撑、拉杆不准连接在门窗、脚手架或其他不稳固的物件上。
在混凝土浇灌过程中,要有专人检查,发现变形、松动等现象。
要及时加固和修理,防止塌模伤人。
、在现场安装模板时,所有工具应装入工具袋内,防止高处作业时,工具掉下伤人。
、二人抬运模板时,要互相配合,协同工作。
传送模板、工具应用运输工具或绳子绑扎牢固后升降,不得乱仍。
、安装柱、梁模板应设临时工作台,应作临时封闭,以防误踏和堕物伤人。
第五章拆除安全技术措施
、模板拆除须待受力结构板达到规范要求强度后进行,防止倒塌事故发生。
、拆模板,应经施工技术人员按试块强度检查,确认砼已达到拆模强度时,方可拆除。
、拆模应严格遵守从上而下的原则,先拆除非承重模板,后拆除重模板,禁止抛掷模板。
、高处、复杂结构模板的拆除,应有专人指挥和切实可靠的安装措施,并在下面标出作业区,严禁非操作人员靠近,拆下的模板应集中吊运,并多点捆牢,不准向下乱仍。
、工作前,应检查所有的工具是否牢固,扳手等工具必须用绳链系挂在身上,工作时思想集中,防止钉子扎脚和从空中滑落。
、拆除模板采用长撬杆,严禁操作人员站在拆除的模板下。
在拆除楼板模板时,要注意防止整块模板掉下,尤其是用定型模板作平台模板时,更要注意,防止模板突然全部掉下伤人。
、拆除间歇时,应将已活动模板、拉杆、支撑等固定牢固,严防突然掉落,倒塌伤人。
、已拆除的模板、拉杆、支撑等应及时运走或妥善堆放,严防操作人员因扶空、踏空堕落。
、在混凝土墙体、平台上有预留洞时,应在模板拆除后,随即在墙洞上做好安全防护,或将板的洞盖严。
第六章设计计算
一、参数信息
1.模板支架设计
横向间距或排距(m):
1.00;纵距(m):
1.00;步距(m):
1.50;
立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):
0.10;模板支架搭设高度(m):
4.5.00;
采用的钢管(mm):
Φ48×3.0;
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):
0.350;混凝土与钢筋自重(kN/m3):
25.000;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
2.500;
3.材料参数
面板采用胶合面板,厚度为18mm。
面板弹性模量E(N/mm2):
9500;面板抗弯强度设计值(N/mm2):
13;
板底支撑采用方木;
工字钢弹性模量E(N/mm2):
9500.000;工字钢抗弯强度设计值(N/mm2):
13.000;
工字钢抗剪强度设计值(N/mm2):
1.400;工字钢的间隔距离(mm):
250.000;
工字钢的截面宽度(mm):
50.00;工字钢的截面高度(mm):
100.00;
托梁材料为:
钢管(单钢管):
Φ48×3.5;
4.楼板参数
钢筋级别:
三级钢HRB400(20MnSiV,20MnSiNb,20MnTi);楼板混凝土强度等级:
C40;
每层标准施工天数:
7;每平米楼板截面的钢筋面积(mm2):
360.000;
楼板的计算宽度(m):
4.00;楼板的计算厚度(mm):
200.00;
楼板的计算长度(m):
6.40;施工平均温度(℃):
25.000;
图2楼板支撑架荷载计算单元
二、模板面板计算:
面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度,取单位宽度1m的面板作为计算单元
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=100×1.82/6=54cm3;
I=100×1.83/12=48.6cm4;
模板面板的按照三跨连续梁计算。
面板计算简图
1、荷载计算
(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m):
q1=25×0.20×1+0.35×1=5.35kN/m;
(2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN):
q2=2.5×1=2.5kN/m;
2、强度计算
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:
其中:
q=1.2×5.35+1.4×2.5=9.92kN/m
最大弯矩M=0.1×9.92×0.252=0.062kN·m;
面板最大应力计算值σ=62000/54000=1.148N/mm2;
面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2;
面板的最大应力计算值为1.148N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!
3、挠度计算
挠度计算公式为
其中q=5.35kN/m
面板最大挠度计算值v=0.677×5.35×2504/(100×9500×4166666.667)=0.004mm;
面板最大允许挠度[V]=250/250=1mm;
面板的最大挠度计算值0.004mm小于面板的最大允许挠度1mm,满足要求!
三、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=5×10×10/6=83.33cm3;
I=5×10×10×10/12=416.67cm4;
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=25×0.25×0.2=1.25kN/m;
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.35×0.25=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)×1×0.25=1.125kN;
2.工字钢抗弯强度验算:
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×(1.25+0.088)=1.605kN/m;
集中荷载p=1.4×1.125=1.575kN;
最大弯距M=Pl/4+ql2/8=1.575×1/4+1.605×12/8=0.594kN.m;
最大支座力N=P/2+ql/2=1.575/2+1.605×1/2=1.59kN;
工字钢的最大应力值σ=M/w=0.594×106/83.333×103=7.132N/mm2;
工字钢抗弯强度设计值[f]=13.0N/mm2;
工字钢的最大应力计算值为7.132N/mm2小于工字钢的抗弯强度设计值13.0N/mm2,满足要求!
3.工字钢抗剪验算:
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=1×1.605/2+1.575/2=1.59kN;
工字钢受剪应力计算值T=3×1590/(2×50×100)=0.477N/mm2;
工字钢抗剪强度设计值[T]=1.4N/mm2;
工字钢受剪应力计算值为0.477N/mm2小于工字钢的抗剪强度设计值1.4N/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=1.25+0.088=1.377kN/m;
集中荷载p=1.125kN;
工字钢最大挠度计算值V=5×1.377×10004/(384×9500×4166666.67)+1125×10003/(48×9500×4166666.67)=1.032mm;
工字钢最大允许挠度值[V]=1000/250=4mm;
工字钢的最大挠度计算值1.032mm小于工字钢的最大允许挠度值4mm,满足要求!
四、托梁材料计算:
托梁按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;
托梁采用:
钢管(单钢管):
Φ48×3.5;
W=5.08cm3;
I=12.19cm4;
托梁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=1.155×1+1.575=2.73kN;
托梁计算简图
托梁计算弯矩图(kN.m)
托梁计算变形图(mm)
托梁计算剪力图(kN)
最大弯矩Mmax=1.024kN.m;
最大变形Vmax=2.874mm;
最大支座力Qmax=11.944kN;
托梁最大应力σ=1.024×106/5080=201.558N/mm2;
托梁抗压强度设计值[f]=205N/mm2;
托梁的计算最大应力计算值201.558N/mm2小于托梁的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!
托梁的最大挠度为2.874mm小于1000/150与10mm,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=0.138×6=0.83kN;
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=0.35×1×1=0.35kN;
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
NG3=25×0.2×1×1=5kN;
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=6.18kN;
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;
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=13.716kN;
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=11.916kN;
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]=205N/mm2;
L0----计算长度(m);
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=0.1m;
上式的计算结果:
立杆计算长度L0=h+2a=1.5+0.1×2=1.7m;
L0/i=1700/15.8=108;
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=0.53;
钢管立杆的最大应力计算值;σ=13716.48/(0.53×489)=52.925N/mm2;
钢管立杆的最大应力计算值σ=52.925N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
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1.185;
k2--计算长度附加系数,h+2a=1.7按照表2取值1.007;
上式的计算结果:
立杆计算长度Lo=k1k2(h+2a)=1.185×1.007×(1.5+0.1×2)=2.029m;
Lo/i=2028.602/15.8=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φ=0.406;
钢管立杆的最大应力计算值;σ=13716.48/(0.406×489)=69.089N/mm2;
钢管立杆的最大应力计算值σ=69.089N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件,否则存在安全隐患。
以上表参照:
《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。
七、楼板强度的计算:
1.楼板强度计算说明
验算楼板强度时按照最不利情况考虑,楼板承受的荷载按照线荷载均布考虑。
宽度范围内配置Ⅲ级钢筋,每单位长度(m)楼板截面的钢筋面积As=360mm2,fy=360N/mm2。
板的截面尺寸为b×h=6400mm×140mm,楼板的跨度取4M,取混凝土保护层厚度20mm,截面有效高度ho=120mm。
按照楼板每7天浇筑一层,所以需要验算7天、14天、21天...的
承载能力是否满足荷载要求,其计算简图如下:
2.验算楼板混凝土7天的强度是否满足承载力要求
楼板计算长边6.4m,短边为4m;
q=2×1.2×(0.35+25×0.2)+
1×1.2×(0.83×7×5/6.4/4)+
1.4×(2.5+2)=20.5kN/m2;
单元板带所承受均布荷载q=1×20.5=20.5kN/m;
板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算
Mmax=0.0779×20.5×42=25.554kN.m;
因平均气温为25℃,查《施工手册》温度、龄期对混凝土强度影响曲线
得到7天龄期混凝土强度达到58.4%,C30混凝土强度在7天龄期近似等效C23.36。
混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=11.146N/mm2;
则可以得到矩形截面相对受压区高度:
ξ=As×fy/(αl×b×ho×fcm)=360×360/(1×1000×180×11.146)=0.065
计算系数为:
αs=ξ(1-0.5ξ)=0.097×(1-0.5×0.065)=0.063;
此时楼板所能承受的最大弯矩为:
M1=αs×α1×b×ho2×fcm=0.063×1×1000×1202×11.146×10-6=22.711kN.m;
结论:
由于∑M1=M1=22.711<=Mmax=25.554
所以第7天楼板强度尚不足以承受上面楼层传递下来的荷载。
第2层以下的模板支撑必须保留。
3.验算楼板混凝土14天的强度是否满足承载力要求
楼板计算长边6.4m,短边为4m;
q=3×1.2×(0.35+25×0.2)+
2×1.2×(0.83×7×5/6.4/4)+
1.4×(2.5+2)=28.28kN/m2;
单元板带所承受均布荷载q=1×22.885=22.885kN/m;
板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算
Mmax=0.0779×28.28×42=35.254kN.m;
因平均气温为25℃,查《施工手册》温度、龄期对混凝土强度影响曲线
得到14天龄期混凝土强度达到79.2%,C30混凝土强度在14天龄期近似等效为C26.68。
混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=15.106N/mm2;
则可以得到矩形截面相对受压区高度:
ξ=As×fy/(αl×b×ho×fcm)=360×360/(1×1000×180×15.106)=0.048
计算系数为:
αs=ξ(1-0.5ξ)=0.071×(1-0.5×0.071)=0.047;
此时楼板所能承受的最大弯矩为:
M2=αs×α1×b×ho2×fcm=0.047×1×1000×1202×15.106×10-6=22.929kN.m;
结论:
由于∑M2=∑M1+M2=45.64>Mmax=35.254
所以第14天楼板强度足以承受以上楼层传递下来的荷载。
模板支持可以拆除。
第三章梁模板(扣件钢管高架)设计计算
以结施中KL为计算研究对象。
一、参数信息
1.模板支撑及构造设计
梁截面宽度B(m):
0.30;
梁截面高度D(m):
0.80
混凝土板厚度(mm):
200.00;
立杆梁跨度方向间距La(m):
1.00;
立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):
0.10;
立杆步距h(m):
1.50;
梁支撑架搭设高度H(m):
6.00;
梁两侧立柱间距(m):
0.60;
承重架支设:
多根承重立杆,方木支撑垂直梁截面;
梁底增加承重立杆根数:
4;
板底承重立杆横向间距或排距Lb(m):
1.00;
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:
0.80;
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;
新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):
18.0;
倾倒混凝土侧压力(kN/m2):
2.0;
振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):
2.0
3.材料参数
工字钢弹性模量E(N/mm2):
10000.0;
工字钢抗弯强度设计值fm(N/mm2):
17.0;
工字钢抗剪强度设计值fv(N/mm2):
1.7;
面板类型:
胶合面板;
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
梁底方木截面宽度b(mm):
50.0;
梁底方木截面高度h(mm):
100.0;
梁底纵向支撑根数:
4;
面板厚度(mm):
18.0;
5.梁侧模板参数
主楞间距(mm):
500;
次楞根数:
4;
穿梁螺栓水平间距(mm):
500;
穿梁螺栓竖向根数:
3;
穿梁螺栓竖向距板底的距离为:
200mm,400mm,600mm;
穿梁螺栓直径(mm):
M12;
主楞龙骨材料
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