8高空大跨度桁架梁高支模施工技术探讨.doc

高空大跨度桁架梁高支模施工技术探讨王涛 王跃进 马惠贤江苏省苏中建设集团股份有限公司 邮编： 226600摘 要 通过介绍某工程桁架梁高支模体系的方案设计、计算方法、管理措施和构造措施，来探讨高支模体系的施工技术。关键词 高支模体系 方法验算 管理措施 构造措施 结论随着建筑业现代化的发展，在公共建筑的设计中，为满足建筑功能及装饰设计的高大空间等特殊要求，高空大跨度钢筋混凝土结构的应用越来越多，而在这些高空大跨度结构施工过程中，安全事故时有发生，尤其是引起的重特大安全事故发生率相应于其它原因引起的事故率高。主要原因是，方案设计的不合理性、构造措施不符合稳定性要求，施工现场管理的混乱等，以下介绍高支模的应用实例。1、工程概况徐州市新城区档案馆工程位于徐州市新城区，建设单位为徐州市新城区国有资产经营有限责任公司，工程建设类别为一级，设计使用年限为五十年，主体为钢筋混凝土框架结构，总建筑面积为36885 m2，总高度为23.4m，建筑主体为5层，地下室为1层。主体结构在与轴间（标高18.55m22.75m处)设计跨度为40.5m，高为4.2m的钢筋混凝土桁架梁，砼强度C30。桁架梁上弦梁、下弦梁截面尺寸均为6001100mm，腹杆（斜杆）截面尺寸600800，次梁截面尺寸为300900mm。其桁架下弦梁模板支架高度为6.70m17.50m。该梁荷载大，空间高，跨度大，危险性高，属于高支模体系，本工程单独编制了安全专项施工方案并经专家论证审查。2、高支模体系设计 桁架梁跨度40.5m，高4.2m，桁架下弦梁支模高度最高为17.5 m，考虑如果整个桁架梁进行一次砼浇筑，应用普通钢管脚手架难以支撑桁架梁荷载，我们提出新的方案：砼分三次浇筑，第一道水平施工缝留在下弦梁与腹杆节点处上部，第二道水平施工缝留在上弦梁与腹杆节点处下部。在下弦梁砼强度达到75%后（保留模板支架），再依次施工腹杆和上弦梁。本方案得到了设计单位和专家组的同意。2.1结构布置梁和板模板均采用18厚复合板，复合板主规格为1220mm2440mm，双面护膜；木枋原材主规格为50mm80mm；支撑系统采用483.5满堂钢管架手架，现浇板下立杆间距900 mm900 mm；下弦梁（1100600）支撑立杆的纵距(跨度方向) l=0.45米，立杆的步距 h=1.50米，梁底设三道木枋，底部增加2道承重立杆(间距200、400)。模板支架搭设高度为18.5米（至现浇楼板底），梁净高17.5米。2.2方案验算本模板支架验算采用中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所PKPM建筑施工安全设施计算软件，将支架验算有关计算参数直接输入计算机软件，并经多次优化后，即可得到准确的计算结果。验算内容包括模板面板计算；梁底支撑木方计算；梁底支撑钢管计算；扣件抗滑移的计算；立杆的稳定性计算。本文章考虑到篇幅有限，只详述解法。2.2.1荷载取值： 序号荷载数值类别分项系数1混凝土和钢筋自重（kN/m3）25恒122模板及木枋自重（kN/m2）0.35恒123施工均布荷载标准值（施工人员及设备荷载（kN/m2）1.0活144振捣混凝土的荷载标准值（kN/m2）2.0活14采用的钢管类型为483.5，考虑到施工现场使用的钢管非标准性和锈蚀程度，计算时按482.8，壁厚2.8mm计算。2.2.2荷载计算：(1)钢筋混凝土梁自重线荷载(kN/m)： q1 = 25.0001.1000.450=12.375kN/m (2)模板的自重线荷载(kN/m)： q2 = 0.3500.450(21.100+0.600)/0.600=0.735kN/m (3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN)： 经计算得到，活荷载标准值 P1 = (1.000+2.000)0.6000.450=0.810kN 均布荷载 q = 1.2012.375+1.200.735=15.732kN/m 集中荷载 P = 1.40.810=1.134kN 本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 45.001.801.80/6 = 24.30cm3； I = 45.001.801.801.80/12 = 21.87cm4；2.2.3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，它包括： 横杆的最大支座反力 N1=5.09kN (已经包括组合系数1.4) 脚手架钢管的自重 N2 = 1.200.10318.500=2.293kN N = 5.085+2.293=7.378kN 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 = 1.60A 立杆净截面面积 (cm2)； A = 3.97W 立杆净截面抵抗矩(cm3)；W = 4.25 钢管立杆抗压强度计算值 (N/mm2)；f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2；l0 计算长度 (m)； 如果完全参照扣件式规范不考虑高支撑架，由公式(1)或(2)计算 l0 = k1uh (1) l0 = (h+2a) (2) k1 计算长度附加系数，按照表1取值为1.167； u 计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3；u = 1.700 a 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.30m；公式(1)的计算结果：l0=1.1671.7001.50=2.976m =2976/16.0=185.758 =0.209 =7378/(0.209397)=88.642N/mm2，立杆的稳定性计算 f,满足要求!公式(2)的计算结果：l0=1.500+20.300=2.100m =2100/16.0=131.086 =0.391=7378/(0.391397)=47.455N/mm2，立杆的稳定性计算 f,满足要求!如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算 l0 = k1k2(h+2a) (3) k2 计算长度附加系数，按照表2取值为1.042； 公式(3)的计算结果：l0=1.1671.042(1.500+20.300)=2.554m =2554/16.0=159.403 =0.277=7378/(0.277397)=67.023N/mm2，立杆的稳定性计算 f,满足要求! 表1 模板支架计算长度附加系数 k1步距 h(m)h0.90.9h1.21.2h1.51.5h2.1k11.2431.1851.1671.163 表2 模板支架计算长度附加系数 k2H(m)h+2a或u1h(m)468101214161820253035401.351.01.0141.0261.0391.0421.0541.0611.0811.0921.1131.1371.1551.1731.441.01.0121.0221.0311.0391.0471.0561.0641.0721.0921.1111.1291.1491.531.01.0071.0151.0241.0311.0391.0471.0551.0621.0791.0971.1141.1321.621.01.0071.0141.0211.0291.0361.0431.0511.0561.0741.0901.1061.1231.801.01.0071.0141.0201.0261.0331.0401.0461.0521.0671.0811.0961.1111.921.01.0071.0121.0181.0241.0301.0351.0421.0481.0621.0761.0901.1042.041.01.0071.0121.0181.0221.0291.0351.0391.0441.0601.0731.0871.1012.251.01.0071.0101.0161.0201.0271.0321.0371.0421.0571.0701.0811.0942.701.01.0071.0101.0161.0201.0271.0321.0371.0421.0531.0661.0781.091 以上表参照 杜荣军：扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全3、管理措施（1）模板支撑方案由分公司技术组编制，完成后通过总工审核，形成初稿；由徐州建设局组织相关专业专家对方案进行论证，对施工方案提出修订要求和实施要点；根据专家组提出的意见进行修改，形成最终方案。（2）工人操作前必须接受方案技术和安全交底，手续完备后方能搭设。（3）严格按照设计尺寸搭设，施工前由测量员放线定位立杆位置，经质量和安全部门联合验收后开始搭设，确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于规范的要求。（4）所有钢管、扣件进场，必须有产品合格证和产品检验证书，使用前用采用游标卡尺测量钢管壁厚，磅秤测量扣件重量及目测等方法对材料严格验收，符合要求方可投入使用。（5）确保钢管和扣件质量是满足要求，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m，项目部随时进行抽检；钢管发生变形和锈蚀严重的不得使用。（6）砼浇筑方案考虑采用沿长方向由中间向两边均匀浇筑，采用汽车泵浇筑，减少局部荷载偏大、活荷载偏大对模板支架的影响。（7）支撑脚手架搭设完成后必须经施工单位、监理及专家组共同验收通过后，方能浇筑砼。（8）砼浇筑过程中，安排专人对模板支撑脚手架进行监控，发现异常情况及时通知，撤退人员。4、构造措施（1）扫地杆设置，模板支架必须设置双方向扫地杆。长方向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。短方向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠长方向扫地杆下方的立杆上。当基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1m。（2）立杆之间必须按步距满设双向水平杆，水平杆保证在同一条水平线上，确保两方向足够的设计刚度。（3）立杆顶部支梁底模处采用支撑横杆和立杆搭接，必须设置双扣件与立杆连接，防止单个扣件失效导致排架整体破坏。立杆接长除顶层顶步可采用搭接外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。（4）剪刀撑设置：支撑架项部、10.75m处(三层板)、3m处设置三道水平剪刀撑；下弦梁、次梁两侧沿全高各设一道竖向剪刀撑；满堂架周边沿全高设一道竖向剪刀撑；架体中部沿全高每隔10m设一道竖向剪刀撑设置。（5）为增加模板支撑架的整体刚度，在周边每层现浇楼板处预插短钢管与支撑架进行连接，连接件采用6m长钢管，钢管与支撑架立杆