高层建筑转换层模板设计及施工技术.doc

高层建筑转换层模板设计及施工技术邓 卓中铁十一局建安公司 湖北襄樊【摘要】 结合成都市配套投资建设新鸿南路项目高层建筑转换层施工的工程实例，浅谈转换层模板的施工过程，介绍转换层模板设计计算及施工技术要点，为类似工程提供理论借鉴。【关键词】 高层建筑 转换层 模板 施工技术1 工程概况该工程由1栋34层高层商住楼(29432.44)和一栋5层农贸市场(5442.08)通过下部地下室联成一体，总建筑面积为34874.52；商住楼部分地下2层，地上34层，高99.9m，采用框支剪力墙结构，农贸市场地下2层，局部1层，地上5层，采用现浇混凝土框架结构。在主楼三层设置转换层，梁顶结构标高为10.05米，层高5.9米，板厚180mm，框支梁截面：（500-800）x（1200-3000），最大的为800x3000，框支梁主要采用三级钢筋。砼强度等级:柱C60,剪力墙C50,梁C50，板C30（主楼部分楼板混凝土加入微膨胀剂）。2 转换层模板设计方案2.1 楼板支架及模板转换层楼板支模架采用483.0钢管，满堂支模架，立杆间距800mm*800mm，距地上200mm设纵横向扫地杆，中间按步距1500mm设置水平杆，顶部一道钢管上按间距200mm铺50mm100mm木枋，木枋上铺设18mm厚胶合板，见下图。满堂支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;因支架高度大于4米,其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。2.2转换梁支架及模板针对转换层框支梁尺寸较大，选取800 x3000做为本次模板设计计算模型。模板拟采用板规格计划为183091518mm覆膜防水木模板，底模板下用50mm100mm木方作小楞，木方立放，间距100mm，大楞采用483.0钢管，间距400mm,立杆采用483.0钢管。立杆搭设间距为梁跨度方向400mm, 梁横向立柱排距400 mm，步距1500mm，梁下立杆采用U形顶托支撑，立杆尽量选用整根钢管，截面高度在2米的梁按此方案布设立杆。详见下图。板满堂架立面布置图梁支架立面图 侧模用50mm100mm木方做水平楞，间距100mm, 竖向外楞采用483.0双钢管加强,间距50cm。侧模采用12高墙拉杆对拉，两端用高强螺帽固定,间距为300mm500mm。3 模板设计方案验算3.1 梁底模验算(梁截面尺寸800x3000)3.1.1主要荷载:查施工手册模板结构自重:g1=0.5KN/m3新浇混凝土自重: g2=25KN/m3钢筋自重: g3=1.5KN/m3施工人员及施工设备荷栽：g4=1.0KN/m2振捣混凝土产生的荷载: g5=2.0KN/m2倾倒混凝土时产生的荷载：g6=2.0KN/m2（1）抗弯强度验算 按三跨连续梁验算，q =1（g1+ g2+ g3）hl+2g5l=1.2(0.5+25+1.5)30.1+1.42.00.1 =10N/mm1、 2为模板及支架分项系数，1=1.2,2=1.4l为木方的横距 l=0.1m M=1/10ql2=1/1010 N/mm100mm2=10000N.mm= M/Wfm W =bh2/6=800182/6=43200 mm3= M/W =10000N.mm/43200 mm3=0.231N/mm210 N/mm2符合要求（2）挠度验算= ql4/（150EI）=l/250(I= bh3/12) =101004/(15010000800183/12)=0.002mm l/250=0.4mml/250符合要求3.1.2小楞验算（1）抗弯强度验算第一层木枋按三等跨连续梁计算。计算跨度按第二层钢管作为支座，跨度为第二层两钢管之间的间距，l1取0.4m。第一层木枋计算模型见图1-1。图1-1 第一层木枋计算模型图q= 1（g1+ g2+ g3）hl+2g5l=1.2(0.5+25+1.5)30.4+1.42.00.4 =40N/mm木枋的计算最大弯矩：M=ql2/8 =40N/mm4002/8=800000 N.mm= M/Wfm W =bh2/6=501002/6=83333 mm3= M/W =800000N.mm/ 83333 mm3=9.6N/mm2fm =11 N/mm2 符合要求（2）挠度验算= 0.99ql4/（100EI）l/250=0.99404004/(10090004.17106)=0.27 mm 0.27mml/250=1.6mm符合要求3.1.3大楞验算（1）计算模型与计算荷载第二层采用48钢管，钢管按三等跨连续梁计算。计算跨度按脚手架作为支座，跨度为脚手架之间的间距，为40cm。第二层钢管计算模型见图1-2。图1-2 第二层钢管计算模型图q=40kN/m0.1m=4 kN/m（2）钢管最大弯矩计算计算最大弯矩：M=KmPl2，式中Km为弯矩系数，l2取0.4m，Km=0.289M= KmPl2=0.28940.4=0.4624kN.m=462400 N.mm（3）强度验算抗弯拉应力：=M/W48钢管，则W= 4490mm3= M/W =462400/4490=102.98N/mm2故：=205N/mm2，满足强度要求。（4）刚度验算第二层钢管的挠度：fA=KPl23/(100EI)式中挠度系数K取2.716， E取2.1105N/mm2，l2=0.4m, I= 107800mm4fA = 2.71640004003/(1002.1105107800)=0.307mm故：fAf=400/400=1mm，满足刚度要求。3.1.4扣件抗滑移的计算 梁底采用U形顶托时，上部荷载没有通过纵向或横向水平杆传给立杆，无需计算。3.1.5钢管立柱验算（1）强度验算荷载设计值=(0.5+1.5+25)*3*1.2+(1+2+2)*1.4=104.2 KN/m2每根立杆实际承受的荷载N=0.4*0.4*104.2=16.67 KN26.2N=16.67 KN N =26.2KNN -立柱允许荷载，查施工手册（2）稳定性验算 = N/Af 其中 N 每根立杆承受的荷载(kN)； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到；i 计算立杆的截面回转半径 (cm)；i = 1.58A 立杆净截面面积 (cm2)； A = 4.24f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2；l 横杆步距,即水平支撑间距 (mm)；根据立杆间距可计算立杆的长细比=l/i=1500/15.8=94.9200(钢结构设计规范要求受压杆件的容许长细比不大于200),杆件长细比满足要求。根据钢结构设计规范GB50017-2003附录C-2可查得杆件得稳定系数=0.586 = N/A=16.67KN/0.586*424 mm2=67.1 N/mm2f=205 N/mm2稳定性满足要求。3.2 侧模验算3.2.1 荷载计算 查施工手册参数取定： 混凝土自重c为25KN/m3,强度等级C60，采用混凝土泵输送，浇注速度为2m/h，混凝土温度为25，t o=200/（25+15）=5，1=1.2,2=1.15（1）混凝土侧压力标准值:F1=0.22ct o12v1/2 =0.222500051.21.1521/2=53.7KN/m2F2=cH=253（梁高3米）=75KN/m2取两者小值，F1=53.7 KN/m2,混凝土侧压力设计值F= F1分项系数折减系数=F11.20.9=58 kn/m2（2）倾倒混凝土产生的水平荷载取4kN/m2荷载设计值41.40.9=5.04 kN/m2 荷载组合F=58+5.04=63.04 kN/m23.2.2验算模板的强度和刚度（1）验算木模板的强度计算模型：按三跨连续梁计算，计算跨度按木枋作为支座，跨度为两木枋之间的间距，l取0.1m，模板宽度0.91m，模型见1-3图：图1-3 木模板计算模型图根据公式: Mmax/W=(0.084ql2)/Wf 进行验算W=(1/6)bh2, l为模板跨度即内木楞间距, b为模板宽度, h为模板厚度, f为模板弯曲强度, q为作用于模板的线荷载 , W为模板的截面模量, W=(1/6)bh2将数据代入公式可得:Mmax/W =63.04*0.91*0.12*0.084/(1/6*0.91*0.0182)=980.62KN/m2=0.98Mpf=10Mp,符合要求（2） 验算模板的刚度侧压力F2=53.7*1.2 64.44 KN/m2 根据公式: = 0.677*ql4/（100EI）l/400)进行验算为容许挠度值，梁侧模板不超过l/400=100/400=0.25mmI为模板截面惯性距(mm4 ), I=(1/12)bh3将数据带入公式可得,=0.677*64.44*910*1004/（100*10000*(1/12)*910*183）=0.09 mm,l/400满足要求。3.2.3 验算内木楞的强度和刚度（1）验算木楞的强度已知内木楞的间距L1=100mm,跨度L2=500mm,惯性距W1=1/6(50*1002) f-木材的抗弯强度设计值,取11 Mp按照强度公式Mmax/W=(ql2/10)/Wf 进行验算(ql2/10)/W=63.04*0.1*0.52/10/(1/6)*0.05*0.12=1891.2KN/m2=1.89Mp11 Mp满足要求（2）验算木楞的刚度E-木材的弹性模量,取E =9.0*103 Mp,I-内木楞的截面惯性距, I=50*1003/12按照强度公式= ql4/（150EI）l/250 即l3150 EI/( F2*L1*250)进行验算将数据带入公式, = ql4/（150EI）=58*10-3*100*5004/150*9000*50*1003/12=0.064mm 0.064mm l/250=500mm/250=2mm, 满足要求3.2.4横杆验算外楞采用间距0.5m的2排48钢管。（1）计算模型与计算荷载横杆按三跨等跨连续梁计算。跨度取0.5m(对应纵向拉杆间距50mm)。计算模型见图1-4。图1-4 竖带计算模型图计算荷载P为：P=63.04kN/m20.1m0.50m=3.152N竖带计算最大弯矩：M=KmPl2，式中Km为弯矩系数，l2取0.5m，Km=0.289M=0.2893.5120.5=0.455kN.m=455000N.mm（2）强度验算抗弯拉应力：=M/W，W =8980mm3=455000/8980=50.67N/mm2故：=205N/mm2，满足强度要求。（3）刚度验算钢管的挠度：fA=KPl23/(100EI)式中挠度系数K取2.716，E取2.1105 N/mm2，l2=0.5m, I= 215600 mm3fA = 2.7163.1525003/1002.1105215600=0.236mm故：fAf=500/400=1.25mm，满足刚度要求。3.2.5拉杆强度验算梁侧模板使用12高强对拉拉杆,拉杆间距300*500mm,用公式PP=fA进行验算P拉杆承受的实际拉力, P=F1*0.3*0.5=63.04*0.3*0.5=9.456 KNP拉杆的容许拉力f拉杆的抗拉强度设计值，f210 MpaA拉杆的截面积，A3.14*36=113.04mm2所以, P=9.456KN210*113.04=23.7KN拉杆设置满足要求。4 转换梁模板安装施工技术为确保支撑系统的整体稳定，在立杆搭设成排架以后，应在梁两侧模板支撑系统加设斜撑，并加设二道纵横水平向连结杆和在立杆下端设一道水平扫地杆，以保证支撑系统的稳定。横向水平连结杆并与邻近的梁板支撑系统连成一个整体，以增加整个转换层模板支撑体系的稳定性。为保证立杆处于轴心受压状态下受力，在立杆顶端与底部配有顶托和底座。顶托为可调U型托架，通过对托架支撑部分长度调节保证立杆体系全部采用对接连接，确保轴心受压，保证立杆承载能力。在立杆根部安装底座，能使立杆较好地将上层荷载传递给下层楼面，底座可采用5cm厚木方制作。梁模板安装需注意的几点技术措施： 按梁模板支撑设计方案及脚手架施工规范要求支搭钢管脚手架。先安第一排立杆，上好连接杆，再安第二排立杆，二者之间用横杆连接好，依次逐排安装。 按梁底设计标高调整立杆支撑头的标高，然后安装梁底模板，并要拉线找直，此时，应进行梁底模板起拱，注意起拱应在支模开始时进行，而后将侧模和底模连成整体。梁模板安装采取梁侧模包底模，板模压梁侧模方法。 注意梁模与柱模的接口处理，主梁模板与次梁模板的接口处理，以及梁模板与楼板模板接口处的处理，谨防在这些部位发生漏浆或构件尺寸偏差等现象。 梁模板安装完毕，按模板支撑方案侧模内楞的位置及间距用木楞夹紧梁侧模板，然后安装水平向钢管外楞，之后再安装螺栓拉杆。 梁模板标高经校正无误后，支撑系统加二道纵、横水平向连结杆，并加设剪刀撑以保证支撑系统的稳定。5 结束语 转换层是高层建筑中极其重要的结构，制定转换层大梁模板支撑体系合理优化的施工方案及采取可靠的施工技术措施和质量控制要点，才能确保转换层结构的施工质量。