高支模施工工法(2)

1 房屋建筑大跨度梁板高支模施工工法房屋建筑大跨度梁板高支模施工工法 文建生文建生 一 一 前言前言 随着工业与民用建筑向大跨度 高空间 新型结构方向发展 房屋建筑的设计形式和结构上涌现了许多大跨度 高空间梁板的范 例 这无疑对施工提出了更高的要求 且近年来 建筑施工出现模 板支架失稳坍塌事故频繁 尤其是房屋建筑大跨度梁板高支模施工 导致群死群伤的事故发生 同时 大跨度高支模施工的工程质量控 制不佳 常发生起拱不到位或过高下不来的现象 直接改变结构的 受力状态 或出现梁板裂纹超标 裂缝贯通等质量问题 这方面引 起了国家建设行政管理部门的高度重视 为此 在国家颁发的 建 筑工程安全生产管理条例 中规定 高支模施工专项设计方案必须 通过专家论证审定 方可实施 中铁一局建筑安装工程有限公司 经过近三年来高支模施工经 验的积累与总结 形成了房屋建筑大跨度梁板高支模的施工工法 二 工法特点二 工法特点 1 高支模施工 各工序均属于高处作业 危险因素多 且建筑 施工属三危行业之一 而高支模施工含建筑施工五大类事故中的 高处坠落 物体打击 坍塌 等易发事故隐患 安全防护措施在 本工法中显得尤为重要 2 高支模下部的架体搭设 是以一个整体临时性的结构受力体 系进行设计并验算 其整体稳定性 整体刚度和抗倾覆性能是否能 够满足施工要求 是本工法的设计关键点 2 三 适用范围三 适用范围 房屋建筑大跨度梁板高支模施工工法 适用于工业 民用建筑 中各类高度超过 4 5m 的大跨度现浇构件模板安装及脚手架支撑施工 四 施工工艺四 施工工艺 一 施工工艺流程 一 施工工艺流程 1 框架梁模板设计验算 梁底 侧 模设计 梁底 侧 模承受荷载计算 梁底 侧 模抗弯强度验算 梁底 侧 模抗剪强度验算 梁底 侧 模挠度验算 2 脚手架支撑设计验算 脚手架支撑设计 纵 横水平杆构件的抗弯强度计算 连接扣件验算 立杆稳定性验算 立杆地基承载力计算 3 脚手架支撑搭设工序 地基处理 抄平控制标高 搭设立杆 立辅助斜撑 设置扫地杆 搭设纵 横 向水平杆 拆辅助斜撑 搭设上一层架体 搭设立面 水平 剪刀撑 安装可调顶托 验收脚手架支撑 安装模板 4 高支模梁板的模板安装工序 脚手架支撑验收合格 安装墙柱与梁板的连接模 安装梁底模 安装板底模 绑扎梁筋并验收 安装梁侧模 绑扎板筋并验收 二 高支模设计原理 二 高支模设计原理 高支模设计 梁板的底模 大小楞木等均属于受弯构件 该处 3 模板按连续梁设计验算 当模板构件的跨数超过 3 跨时 按三等跨 连续梁计算 脚手架支撑的承载能力按概率极限状态设计法的要求 采用分项系数设计表达式进行设计验算 三 高支模设计验算 三 高支模设计验算 现以大跨度结构梁的高支模进行模板与脚手架支撑验算 梁 板下纵横楞均采用木方和钢管组合使用 DABC 123 框架梁模板结构计算简图 1 2 3 跨度编号 L 楞木间距 框架梁模板的跨 根据 木结构设计规范 规定 对于露天结构 临时性结构及 湿材等因素 设计值应调整 弹性模量乘以 0 85 临时性结构乘以 1 3 湿材抗弯强度 弹性模量降低 0 9 分别调整后计算出松木的 抗弯设计强度值 W和抗剪设计强度值 v 1 1 底模验算 底模验算 A 荷载 恒荷载 模板自重 砼自重 钢筋自重 活荷载 振 捣砼时产生的荷载为 2 kN m2 施工荷载 1 kN m2 人员 设备自重 倾倒砼荷载 2 kN m2 将面荷载转换为线荷载 q q1 0 9 折减系数 q1 恒荷载 1 活荷载 2 梁宽 其中 系数 1为 1 2 2为 1 4 B 最大弯矩在 B C 支座 抗弯承载力验算 根据相关规定 按三等跨连梁进行内力计算 根据第三版 建 筑施工手册 施工常用结构计算 中结构静力计算表查出 弯矩系 4 数 Km 剪力系数 Kv 挠度系数 Kw 等数值 按最不利荷载分布考虑 则 MB MC Km q 2 应满足 M W M bh2 6 W C 最大剪应力发生 B 支座左侧 C 支座右侧 抗剪强度验算 VB 左 Kv q 剪应力应满足 3VB 左 2bh v D 最大挠度发生在第 1 3 跨的跨中 挠度验算 为了安全起见 荷载仍取 q1 同时 施工规范围规定 结构最 大挠度 L 400 L 系模板的计算跨度 刚度 I bh3 12 则挠度应满足 W1 W3 Kw q1 L4 100EI 2 2 侧模验算 侧模验算 A 荷载 砼侧压力按下列二式计算 并取小值 式一 F CH 式二 F 0 22 C t0 1 2V1 2 式中 砼自重 C取 24KN m3 H 为浇筑高度取 3m t0 200 T 15 T 为砼浇筑的温度 V 为砼浇筑速度 1为外加剂 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 2 2为砼坍落度影响修正系数 有效压头 h F 25 当梁模板高 H h 时 根据荷载组合规定 梁侧模在有效压头高度之内还应叠加由振捣砼和倾倒砼产生的荷载 4kN m2 将面荷载转换为线荷载 q q1 0 9 折减系数 q1 恒荷载 1 活荷载 2 立挡间距 其中 系数 1为 1 2 2为 1 4 立挡间距按 900mm 考虑 B 抗弯强度 抗剪强度 承载力 挠度验算公式同梁底模计算 模式 略 C 楞木间距 按面板刚度和抗弯承载力要求进行确定 按面板刚度要求 qL F 0 9 折减系数 5 Kw qL L4 100EI L 400 则 LL 0 25EI Kw qL 1 3 按面板抗弯强度要求 Km qL2 m W抗 m bh2 6L 则 L m bh2 6Km q 1 3 取两者计算结果的最小值 D 侧模对拉螺栓布置和验算 根据选用的对拉螺栓查表得出内径和净面积 则 每根螺栓可承 受的拉力为 净面积 215 框架梁侧模所受荷载为 F N FA A a2 则螺栓间距 a N F 为了确保安全和施工简便 梁最下两排对拉螺栓采用比验算大 一型号的对拉螺栓 螺栓间距取小于计算结果的整值 3 3 脚手架支撑设计与验算 脚手架支撑设计与验算 A 梁下纵向大横杆验算 梁下钢管立柱应设计并明确出横方向间距和纵向间距 该纵向 间距为大横杆的计算跨径 恒荷载与活荷载 均同于上述梁底模荷 载的计算 面荷载转换为线荷载 g g1 0 9 折减系数 g1 恒荷载 1 活荷载 2 b 其中 b 为横方向间距 系数 1为 1 2 2为 1 4 g L2 抗弯强度应满足 1 5 10 W 其中 W 为钢管截面模量 为钢管抗弯强度设计值 1 5 为考 虑双钢管共同作用时的系数 g L4 抗弯刚度应满足 f 3mm 150EI 其中 E 为钢管弹性模量 I 为惯性矩 6 B 立杆计算 根据设计的立杆横向间距 纵向间距 计算出每区格面积 横向 间距 纵向间距 则每根立杆承受的荷载 N F 梁底模的恒荷载 活荷载 每区格面积 并根据设计的横杆步距 确定出钢管的长 细比 L 钢管长细比 为钢管截面回转半径 根据计算出的 数值 查表得出受压钢管的稳定系数 N A k k 为脚手架工作条件下的结构抗力调整系数 架体高度在 25m 以下不组合风载时 k 取 0 755 组合风载或高度在 50m 以下不组合 风载时 k 取 0 725 立杆的稳定性应满足 N N 的要求 以上计算均以立杆为单根考虑 且立杆接长为对接连接 为保 证梁下支架牢固可靠 立杆全部采用双支钢管 C 立杆地基承载力验算 立杆基础底面的平均压力应满足 P g kC gk 其中 P N A g为地基承载设计值 kC为脚手架地基承载力调整系数 对 碎石土 砂土 回填土时取 0 4 对于砼则取 1 0 gk为地基承载 力标准值 可查 建筑地基基础设计规范 获得 五 施工要点五 施工要点 1 高支模的设计 务必通过严格审查核算 并以对待实物施工 的严谨态度施工该方案每个工序 严把脚手架的配件质量关 搭设 完毕后 应由项目总工组织方案设计人员 施工技术人员 安检人 员及工班班组长的四方验收 合格后方可投入使用 2 模板支撑安装前 必须先对地基处理完 并设有排水措施 然后在楼面或地面弹出支撑架的纵横方向位置线并进行抄平 每根 7 立杆底部必须设置垫木 该垫木为 50mm 厚 宽 150mm 长不少于 2 跨 3 高支模施工时 可调顶托调节螺杆伸出长度不宜超过 150mm 立杆支设 垂直度允许偏差应控制在 5mm m 范围内 且总偏 差不得大于 3 5cm 立杆必须采用对接扣件连接 且接头数量在同 步同跨中不得大于立杆根数的 50 确保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 4 脚手架必须设置纵横向扫地杆 纵向扫地杆固定在距垫木 上皮 200mm 处立杆上 横向扫地杆应固定在紧靠纵向扫地杆下方 的立杆上 5 高支模满堂架的剪刀撑设置 架体四边与中间每隔三排支 架立杆应设置一道纵向剪刀撑 由底到顶连续设置 其两端与中间 每隔三排立杆 还应从顶层开始向下每隔 2 步设置水平剪刀撑 提 高架体结构整体刚度和稳定承载力 剪刀撑的构造应符合 建筑施 工扣件式钢管脚手架安全技术规范 中的第 6 6 2 条规定 6 架体扣件安装的紧固程度 利用扭矩扳手进行逐个实测 力矩应严格控制在 40 65N m 范围内 力矩过小则扣件易滑移 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 7 高支模所采用的钢管质量要求 必须满足 建筑施工扣件式 钢管脚手架安全技术规范 中的第 8 1 1 条和 8 1 2 条规定 扣件 质量要求 则应符合该规范中的第 8 1 3 条规定 并应按 钢管脚 手架扣件 GB15831 规定进行抽样检测 对拉螺栓也应在安装前 做抗拉强度试验 8 在高支模施工中 由于结构梁板的截面大 跨度大 故此梁 板底模应按 1 3 0的较大取值进行起拱支设 架体还应按规范要求 8 与框架柱进行拉结 增强架体的整体稳定性 防止其位移变形 9 大梁砼浇筑 为了保证整个大梁浇筑时的安全及砼振捣密实 应 严格按照相关规定分层浇筑 且应从两头向中间对称浇筑或从中间 向两头同速推进 避免施工荷载不均匀 导致架体失稳倾覆 六 机具 设备六 机具 设备 序号机具 设备规格数量备 注 1 塔吊 QTZ631 起重装置 2 木工压刨MQ473 1 模板制作 3 圆木锯 5002 模板制作 4 钢筋套丝机 DTS 801 大跨度梁侧模螺栓拉杆 5 经纬仪 2 1 梁 板及立杆的定位放线 6 水准仪SZ3 1 检测模板 水平杆标高 7 检测靠尺 2m1 检测模板平整度 8 线坠 250g3 检测梁侧模及立杆的垂直度 9 钢卷尺 50m1 梁 板及立杆的定位放线 10 扭矩板手 10 检测脚手架中扣件拧紧程度 七 劳动组织七 劳动组织 序号工序名称人数备 注 1 钢管脚手架支设 35 架子工 25 人 普工 10 人 2 梁 板的模板制作与安 装 57 木工 40 人 普工 15 人 指挥人员 1 人 起重司机 1 人 3 梁侧模螺栓拉杆制作 4 钢筋工 2 人 普工 2 人 八 高支模施工安全注意事项八 高支模施工安全注意事项 1 高支模施工时 架子工必须正确配戴安全帽和系紧安全带 及穿防滑鞋 作业面的架板必须铺设到位 操作工具及扣件和钉子 应装入在工具袋内 搭设中应统一指挥 严禁在脚手架搭设过程中 材料工具随意乱意乱抛乱扔 吊运材料的下方不得站人 防止高处 作业时 物体打击伤人 9 2 在高支模安装及其架体系统搭设过程中 必须设置防倾覆 的可靠临时措施 3 施工现场应搭设工作梯 作业人员不得爬支架上下 高支 模上高空临边要搭设足够大的操作平台和安全防护拦杆 在平台外 缘部分还应挂设安全网及绑扎不低于 180mm 高的挡脚板 以防高处 坠落事故发生 4 支模时 支撑 拉杆不准连接在门窗或其它不稳固的物件 上 在砼浇筑过程中 应派专人对支撑架体进行全过程监控检查 若发现架体变形 扣件松动等现象 施工单位应立即会同专家组研 究处理方案 并及时修复和加固 消除架体坍塌事故隐患 5 高支模的架体不随意变更 若因施工的因素 高支模的架体 需进行临时局部变更时 则必须先变更设计验算 再按变更增设架 体杆件到位后 方可将变更后所需拆除的杆件给予拆除 6 凡遇六级以上大风 浓雾 雷雨时 均不得进行高空作业 九 效益分析九 效益分析 房屋建筑大跨度高支模施工工法的实施 科学地提高了高支模 下部架体的整体刚度 稳定性及抗倾覆的性能 消除了高支模全过 程高处作业极易存在的 高处坠落 物体打击 等安全隐患 有效 地解决了预防高支模架体坍塌的难题 高支模现浇构件的质量得到 有力保证 同时 为类似高支模工程的施工方案设计 验算及实施 提供了可借鉴的成功经验 十 施工实例十 施工实例 中铁一局建筑安装工程有限公司在 2005 年承揽的广州地铁三号 线洛溪车辆段 该标段含有一个检修主厂房单体工程 属于钢筋混 10 凝土单层框架结构 该单体工程结构中设计的五榀 CW2KL 15 屋面大 梁 截面为 900 3000 宽 高 跨度 29 8m 梁底标高 9 5m 设计的七榀 CW3KL 14 一般框架主梁 截面是 800 1800 宽 高 跨度 18m 梁底标高 12 2m 屋面板厚度为 160mm 厚 板底标高