混凝土电梯井塔翻模.doc

混凝土电梯井塔翻模、爬模、支架设计电梯井施工属高空作业，工作面狭小，本着利用现有的起重设备(塔吊)，配合可多处使用的支架来进行模型、钢筋和混凝土施工。为确保模板的结构安全、可靠，模板必须具有足够的强度和刚度，在施工中不变形，不错位，不漏浆，且结构简单合理，便于制作、安装、调整定位、拆除与重复使用。在模板使用前，需对其进行刚度、强度等的检算，检算合格后才能使用。顶层电梯机房悬挑部位，待钢结构施工到其下层标高后，在钢结构梁上搭设架设进行悬挑悬挑梁板浇筑，期后仍用翻模施工到顶标高。塔吊根据使用荷载确定型号，塔吊与已经施工的井塔进行附着设置的安装。井塔施工应选择经验丰富的施工队伍进行施工。材料的选用模板面采用5mm厚的钢板进行加工制作；纵肋可采用槽钢、角钢或方管；横肋采用2根槽钢组合成“工”字形。模板骨架采用型钢制成桁架式。拉紧螺栓和穿墙螺栓采用Q235钢制作加工；工作平台采用型钢制作，附着在模型骨架上。翻模首先拟定每套模板的组成，按照实际情况设定模板高度和宽度，再按照模板所受的力来确定模板材料的型号。施工平台附着在模形骨架上，所以在设计模型骨架时还应考虑两个方面：（1）竖向受重力方面：除模型骨架自身重力以外，还应考虑施工荷载。（2）模型组合方面：模型是通过模型骨架将数块单位模型组合成整块模型的，在考虑安装和拆除模型方便的同时，还应根据起吊设备的起吊能力来设计单位模型的组合。爬模爬模设计采用在井道内设48mm钢管内井架，用钢管扣件联结；顶部拼装网架桁片结构来增加刚度；为保证井架稳定性，须设置齐全的剪力撑。井架顶部安置10mm钢板焊成的箱形横挑梁，固定后悬挂手动倒链葫芦作提升动力来安拆模型，接高内井架支撑柱和提高顶部网架桁片结构来循环作用。在设计模板时，要根据混凝土振捣情况、模板的重力、起重能力的限制等来确定一节钢模的高度。支架电梯井塔施工具有一定的高度，且施工作业面较小。针对种种实际情况，施工所需的支架可考虑使用万能杆件配合碗扣式支架搭设。主要结构的组成模型的主要结构包括了：模板、纵肋、横肋、模型骨架以及拉紧螺栓。模板和纵肋、横肋组成了单位模板，再用过模型骨架拼组成大块钢模，通过拉紧螺栓的作用，便可构成完整的一套模型。力学检算：力学模型的建立、力学检算模型主要受混凝土的侧压力、模型自身重力以及施工荷载。通过计算出混凝土对模板侧面的最大压力值，便可以计算确定模板厚度和支撑的间距等。混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，是随混凝土浇注高度而增加的，当浇注高度达到某一临界值时，侧压力便不再增加，此时便为混凝土对模板的最大侧压力。计算此侧压力可用下式计算：式中 F混凝土对模板的最大侧压力(kN/m2) C混凝土的重力密度(kN/m3) t0混凝土的初凝时间(h)，可按实测确定。缺乏试验资料时，可采用200/(T+15)计算 T混凝土的温度(o) v混凝土的浇注速度(m/h) H混凝土侧压力计算位置处至混凝土顶面的总高度(m)1外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.22混凝土塌落度影响修正系数，当塌落度小于30mm时，取0.85；5090mm时，取1.0；110150mm时取1.15知道了混凝土对模板的最大侧压力后，便可以对模板所受的弯距、横肋所受的弯距、拉紧螺栓所受拉力等进行计算，进一步来确定模板的厚度、横肋的间距以及截面大小和拉紧螺栓的数量以及截面大小。模型设计模型工艺根据塔体高度（顶层机房以下）来进行模板设计，主要是从顶层机房底标高向下排，不足整节模板高度者称为零节，零节模板可单做，也可用整节模板代用，但需要注意脱模后重新立上一节模的支垫和与零节混凝土的锁固，不得出现接缝错台、漏浆。根据井筒横截面配板设计，主要是先整块模型，再根据横截面进行补充异型模板，异型模板需另加工，且在设计时需注意异型模板可重复使用。（1）翻模翻模系统依靠混凝土对模板的粘着力自成体系，且制造简单，构件种类少，模板的大小可根据施工能力灵活选用，混凝土接缝较易处理，施工速度快。但模型本身不能爬升，要依靠塔吊等起重设备提升。如图1所示：图1 翻模系统示意图每套模板由内外模、对拉螺杆、护栏及工作平台等组成，不必另设脚手架。模型一般分两种：一种为标准板，一般高000m（按照层高及设计所允许留施工缝位置定）；一种为接缝板，高1.0m1.5m。施工程序为先安装第一层模板(接缝节+标准节+接缝节)，浇注混凝土，完成一个基本节段的施工；以已浇混凝土为依托，拆除最下一层接缝节和标准节(顶节接缝节不拆)，向上提升，将标准节接于第一层的顶节接缝节上，并将拆下的接缝节立于标准节上，安装对拉螺杆和内撑，完成第二层模板安装。如此由下至上依次交替上升，直至达到设计的施工高度为止。（2）爬模爬模由内外模、提升桁架、脚手架、对拉螺杆、护栏及工作平台等组成，接高内井架支撑柱和提高顶部网架桁片结构来提升模型达到循环施工的目的。如图2所示：图2 爬模系统示意图1）横挑梁采用10mm厚钢板焊成箱形梁，两端悬挂手动倒链葫芦，其结构为一简支梁，截面尺寸选定应检算其强度和挠度。如图3、4所示。跨中弯矩为：Mmax=RA*L/2-P*（L/2-a）式中：Mmax-跨中弯矩（N.cm） P-内井架力柱传来的力（N） L-跨度（cm），即两端手动倒链葫芦吊点距离 a-手动倒链葫芦吊点至内井架第一根立柱间距（cm）。截面矩量：W= Mmax /式中：W-截面矩量（cm3）Mmax-跨中弯矩（N.cm） -钢的力容许应力14000N/cm2箱形梁截面尺寸按下式选用：W（BH3-bh3）/（6H）挠度按下式计算：fmax=P L3/（48EJ）1/200式中：P-内柱传来的轴力（N） L-跨度（cm） E-钢的弹性模量2.1107（N/cm2） J-截面惯矩（BH3-bh3）/12（cm4）。2）内井架支撑顶面网架工作平台传来的力，用48mm钢管以扣件相联。由于钢管直径、壁厚太小，承受轴力不大，必须检算钢管的容许承载力，控制组合节间间距。钢管容许承载力按下列程序检算：钢管外径D（cm），钢管内径d（cm），钢管计算长度l（cm）（取横杆间距），钢管横截面积F=（D2-d2）/4（cm2），钢管横截面惯矩J=（D4-d4）/64（cm4），回转半径i=1/4（D2+d2）1/2，长度系数=1（两端铰支），长细比=l/i，弹性模量E=2.1107（N/cm2），临界力Pcr=2EJ/(l)2(N),临界应力cr=Pcr/F（N/cm2），折减系数=cr/24000*1.6/2，容许应力= 14000（N/cm2），钢管节间长度容许承载力P= *F（N）。3）内井架按双向偏心受压的格构柱检算其整体稳定性=N/（f）+0.9M/W式中：N-轴向力（N），M-弯矩（N.cm），F-截面面积（cm2），W-截面抵抗矩（cm3），-格构式偏心受压构件在弯矩作用平面内的稳定系数，其值根据（=lc/i）和（=M/N*F.x0/J）查金属结构P488表。-长细比，lc 计算长度（cm），i-回转半径（cm），-偏心率，x0=/2-e（cm），-肢柱轴线间的距离，J-截面矩量（cm4），e-单根肢柱的重心矩（cm）。模板检算（1） 模板检算模板主要是由5mm厚钢面板、槽钢、角钢或矩管纵肋、两根槽钢组合的横肋和穿墙螺栓等组成，其结构如图5： 图5 模板构造图模板按照简支梁考虑，模板承受得弯距值M需要的厚度按下式计算：M=1/8q1S2=1/6bh2 fm整理得 hS/4.2(q1/b)1/2按挠度需要的厚度按下式计算：A5q2S4/384EIS/400整理得 hS/5.3(q2/b)1/3式中 M模板承受的弯距(Nmm) q1,q2分别为模型所承受的设计和标准线荷载(N/mm) S横肋的间距(mm) (在横肋检算中有介绍) b模板的宽度(mm) E槽钢的弹性模量 I模板截面得惯性距，I1/12bh3（2） 肋条（纵、横）或背楞检算模板主要承受混凝土的侧压力和倾倒混凝土时的冲击荷载，其倾倒混凝土时的冲击荷载按照2kPa采用。其计算简图如图6：图6 模板计算简图横肋为模板的支撑和支承，其间距S由柱的侧模板刚度来控制。按两跨连续梁计算其挠度，按下式计算，并应满足以下条件：KfqS4/100EtIS/400整理得 S= (EtI/4Kfq)1/3式中：S横肋间距(mm) 模板挠度(mm) 模板容许挠度(mm) Et槽钢弹性模量I模板截面得惯性距，I1/12bh3b模板宽度(mm)h模板厚度(mm)KW系数，两跨连续梁，KW0.521q侧压力线荷载，如模板每块拼板宽度为100mm ,则q0.1FF模型受到的混凝土侧压力(kN/m2)（3）横肋的截面选择如图7所示:图7 横肋长短边计算简图对于长边，假定设置钢拉杆，则按悬臂简支梁计算，不设钢拉杆，则按简支梁计算Mmax=(1-42)q1d2/8横肋长边需要的截面抵抗距W=Mmax/fm=(d4-4a2)q1/104对于短边按简支梁计算，其最大弯距按下式计算：Mmax=(2-)q2cl/8横肋短边需要的截面抵抗距：W=Mmax/fm=(2l-c)q2c/104式中 Mmax横肋长、短边最大弯距(Nmm) d长边跨中长度(mm) 悬臂部分长度a与跨中长度d的比值，即a/d q1作用于长边的线荷载(N/mm) q2作用于短边的线荷载(N/mm) c短边线荷载分布长度(mm) l短边计算长度(mm) c与l的比值，即c/l W1、W2横肋长、短边截面抵抗距(mm3) fm槽钢抗弯强度（4）拉紧螺栓的选用横肋多采用双根槽钢组合成“工”字形，拉紧螺栓与两槽钢之间穿过，配合垫板利用螺母拉紧。螺栓收到的拉力N，等于横肋处的反力。拉紧螺栓的拉力N和需要的截面积按下式计算：N=1/2q3l1A0=N/ftb=q3l1/170式中 q3作用于横肋上的线荷载(N/mm) l1横肋的计算长度(mm) A0螺栓需要的截面面积(mm) ftb螺栓抗拉强度计算值，采用Q235钢，f170MPa预埋件（对爬模）图8 爬模预埋件示意图爬模的施工需要预埋预埋件来承受模型重量和施工荷载，其预埋位置如图8：预埋件可采用直罗纹套筒加“L”型钢筋制成，也可采用型钢制成。预埋件主要受剪力，其检算方法详见预埋件施工平台模型施工平台是附着在模板上的，采用型钢焊接，下部设置斜支撑杆，横梁采用型钢于斜支撑杆焊接成一整体，如图9所示：横梁面铺设钢筋网片或者木板，并与横梁固定牢固。围栏立杆焊接横向钢筋，并在其上面挂安全网。平台上严禁堆放钢材，施工机械等重物。支架设计和检算预埋件在预埋件的计算中，通常应用“剪力摩擦”理论，即假定：（1）预埋铁件承受剪力时，由垂直于受剪面的锚筋阻止其变位，因混凝土无法对钢筋时间剪力，全靠最前面一段混凝土将锚筋握裹住，因而使锚筋实际是在受拉状态下工作；（2）受剪面不论采用哪种粘接形式，受剪钢筋的锚固长度大于或者等于10倍锚筋直径时，即可充分发挥其作用，它的强度可认为已经达到了屈服点T，其极限抗剪力V可用下式表示：V0AST由试验可知，预埋件被破坏之前，剪切面先开裂，使锚固筋受拉，剪切面将产生摩阻力来承担剪力。抗剪能力是由剪切面的摩擦所决定。(a)承受剪力荷载 (b)承受纯弯荷载(c)承受轴心受拉荷载 (d)承受弯剪荷载图10 预埋件计算简图图10为几种常用的不同受力情况下的预埋件计算：(a)承受剪力荷载的预埋件计算：K1Vj(As1+As2)fsv(b)承受纯弯荷载的预埋件计算：K2Mjh0As1fst(c)承受轴心受拉荷载的预埋件计算：K3VjAsfst/(sin+ cos/12)(d)承受弯剪荷载的预埋件计算：K1Vj1.5 As1fst1+ As2fst2K2Mj0.85h0As1fst1式中 V锚筋的极限抗剪力 0相当于摩擦系数，随剪面的粘接形式而变化，越粗糙，值越大 As受剪钢筋的截面面积 T钢筋的极限屈服强度 Vj作用于预埋件的剪切荷载 K1抗剪强度设计安全系数 摩擦系数，一般取1AS1、AS2下部及上部钢筋截面面积，当为双排钢筋时AS1AS2 fsv钢筋在混凝土中抗剪强度设计值，取0.7 fst Mj作用于预埋件的纯弯距，MjFl K2抗弯强度设计安全系数 h0加荷牛腿顶点至受拉钢筋的距离 fst锚筋抗拉强度设计值 Fj作用于预埋件的拉力 K3抗拉剪强度设计安全系数 As总锚筋面积，即As1+As2 外力F与预埋件的轴线夹角 1系数，与角大小有关，当300时，10.9；当450时，10.8；当600时，10.7 2摩擦系数，取11 fst1、fst1分别为锚筋As1、As2的计算抗拉强度设计值加工过程的工艺要求在模型加工前对加工平台用水准仪抄平，加工过程中，严格控制几何此尺寸和平整度，保证焊接质量。使用前要进行整体组装，模板面要平整、光滑，无凹凸现象；模板之间的接缝要闭合严密、平直，无错台现象，合格后才能投入使用。施工安全控制要点（1）模型的各种连接螺栓，必须严格按照设计要求全部上齐并拧紧。（2）模型的各种横肋、拉紧螺栓，必须严格按照设计要求设置齐全，并加固牢靠。严禁擅自更改横肋和拉紧螺栓的型号、数量及间距，防止模型加固体系失稳导致模型跨塌。（3）横肋和拉紧螺栓采用