河南五建集团李全忠QC小组--高空大悬挑混凝土结构模架体系技术创新

河南五建集团李全忠QC小组 课题类型 创新型成果整理人 张建聪成果发布人 张建聪 高空大悬挑混凝土结构模板体系技术创新 1 2 3 4 目录CONTENT 5 6 7 8 9 10 工程概况 1 1工程总体概况1 2架空层悬挑梁概况 PART01 河南五建建设集团有限公司 机械工业第六设计研究院有限公司高科技信息园项目位于郑州市中原区中原西路北 琼州路东 其中科技研发楼工程建筑面积43433 07m2 剪力墙结构 地上十六层 地下一层 局部夹层 建筑高度77 9m 科技研发楼BIM三维渲染图 科技研发楼效果图 本项目科技研发楼屋顶标高76 15m为结构架空层 仅有装饰构架梁 无楼板 架空层层高为6 15m 架空层南 北两个立面设有大跨度悬挑梁 其中北立面悬挑梁悬挑长度为3 8m 悬挑梁截面350 600 属高空大跨度悬挑混凝土结构施工 屋顶悬挑梁端部均设有封边梁 封边梁截面250 600 悬挑梁端部均设有250 400钢筋混凝土斜柱支撑 小组简介 2 1QC小组概况表2 2QC小组成员一览表2 3QC小组活动计划表 PART02 河南五建建设集团有限公司 制表人 张建聪制表时间 2017年6月15日 制表人 张建聪制表时间 2017年6月15日 制表人 张建聪制表时间 2017年6月15日 选择课题 3 1课题选择理由3 2课题确定 PART03 河南五建建设集团有限公司 由此可见 本项目高空大悬挑混凝土结构的模架搭设已然成为一种技术复杂 施工难度大 安全要求特别高的高支模难题 而传统型悬挑支撑体系显然无法满足以上要求 因此项目部需创造一套新型的安全可靠且经济可行的支撑体系技术方案 以确保高空大悬挑结构的顺利施工 所以小组成员讨论决定本次QC小组活动课题为 高空大悬挑混凝土结构模架体系技术创新 课题确定 设定目标及可行性分析 PART04 河南五建建设集团有限公司 提出方案并确定最佳方案 5 1方案提出5 2方案分析 PART05 河南五建建设集团有限公司 小组成员查阅近年来实践的多个高空大悬挑混凝土结构模架体系的设计施工实例并结合国内外学者和技术人员在这方面的探索和创新经验 围绕课题运用 头脑风暴法 经过充分讨论提出以下三种方案 方案一 落地式脚手架支撑体系 方案二 三角形型钢桁架支撑体系 方案三 斜拉式悬挑支模体系 方案一 方案一 落地式脚手架支撑体系在地下室顶板 2 500m 上搭设落地式脚手架 架体顶标高为77 15m 落地架钢管为 48x3 5 立杆纵距0 80m 横距为0 80m 步距0 9m 内立杆离主体结构距离0 3m 大横杆间距为1 5m 小横杆间距0 75m 在外侧全立面连续设置剪刀撑 剪刀撑每隔6m左右设一组 斜杆与地面倾角在45 60 之间 横向斜撑设置在同一节间 由底层至顶层呈之字形连续布置 脚手架与16层梁板模板 屋顶非悬挑区模板支撑脚手架进行有效搭接 搭设示意图如右图所示 落地式脚手架支撑体系优缺点 方案一 方案二 方案二 三角形型钢衔架支撑体系本体系采用三角形钢桁架平台作为模板搭设的施工临时支撑平台 钢桁架主型钢采用I20b工字钢 其它采用16a型槽钢 主型钢根部支撑在屋面层 下弦根部支撑在16层 工字钢与槽钢 槽钢与结构 工字钢与结构均采用焊接连接 在三角形钢桁架的上弦杆之间设置4道连系杆 采用短钢管与钢梁上的短钢管相连成整体 满铺模板 形成承载平台搭设扣件式脚手架 桁架上焊接20cm钢筋用于立杆安装 型钢架由专业钢结构公司制作 半成品在厂家加工制作完成后运至现场安装 立面图如右图 三角形型钢衔架支撑体系优缺点 方案二 方案三 方案三 斜拉式悬挑支模体系斜拉式悬挑支模体系是在三角形钢桁架支撑体系思路基础上进行改进延伸 在16层楼面安放悬挑工字钢 采用预埋螺栓压环固定 悬挑工字钢端部附近处设两根螺纹钢筋作斜拉 荷载全部由斜拉钢筋承担 在标高70 0米屋顶边梁处预埋钢筋两根 钢筋端头均预先套丝 斜拉钢筋与锚固端采用加长直螺纹套筒连接 在工字钢梁悬挑段加设水平连系杆 采用短钢管与悬挑工字钢梁焊接 以增强斜拉杆支撑体系的平面稳定性 在水平悬挑工字钢上搭设扣件式满堂脚手架 并与16层梁板模板 屋顶非悬挑区模板支撑脚手架连接为整体 采取加密立杆 水平杆及竖向支撑等措施满足高空支模和夏雨期安全要求 斜拉式悬挑支模体系优缺点 方案三 制表人 张建聪制表时间 2017年7月14日 针对以上三种方案 小组成员通过专家咨询 资料检索的方式 从技术先进性 经济合理性 安全可靠性和施工简便性四个方面进行分析论证并制定评估表 经过评估打分 确定方案三 斜拉式悬挑支模体系为可采用方案 方案评估表如下页所示 制表人 张建聪制表时间 2017年7月14日 制表人 张建聪制表时间 2017年7月14日 制定对策 6 1流程图6 2问题假想预测6 3确定对策 PART06 河南五建建设集团有限公司 我们组织小组成员调阅报刊 杂志 互联网 对有关高支撑方面所发生的质量 安全 事故进行收集 通过对高支撑模板体系特大事故进行筛选 以防支撑体系出现类似问题 主要原因归纳如下 制表人 张建聪制表时间 2017年7月22日 对策实施 7 1实施 一 7 2实施 二 7 3实施 三 7 4实施 四 PART07 河南五建建设集团有限公司 实施一 实施一 采用斜拉式悬挑支模体系 解决模架体系选型不当问题斜拉式悬挑支模体系由水平悬挑的工字钢 斜向拉结钢筋及搭设在工字钢上的模板支架组成 工字钢作为模板支架的基础 每根工字钢由两根锚固于上层结构边梁的斜向钢筋拉结 屋顶结构荷载 施工荷载 模板架自重等由模板支架传递至工字钢梁 继而全部由斜拉钢筋承担 屋顶架空层悬挑区域悬挑型钢梁大样见右图所示 实施一 水平悬挑工字钢上搭设满堂脚手架 采用扣件式满堂脚手架 立杆横向间距1 0m 封边梁下为0 8m 立杆纵向间距1 05m 局部为1 06m 遇悬挑梁部位梁底增设一排支撑立杆 水平杆最大步距为1 65m 模板支撑体系沿脚手架外立面满设剪刀撑 沿架体底部 中部 顶部设置3道水平剪刀撑 纵向每隔10m左右设由下至上的竖向连续式剪刀撑 其宽度宜为4 6m 剪刀撑杆件的底端应与地面顶紧 夹角宜为45 60 脚手架与科技研发楼16层梁板模板 屋顶非悬挑区域模板支撑脚手架连接为整体 采取加密立杆 水平杆及竖向水平剪刀撑等措施来满足悬挑区域高空支模及夏雨期的安全要求 悬挑区域支模架落在工字钢悬挑梁上 支模架脚部满铺模板进行硬防护 以免上方坠物伤人 北立面架空层悬挑区域1 8轴梁模板支架见下图所示 9 16平面布置图与1 8轴对称 效果检查一 实施二 实施一 深化模架体系节点设计 优化施工方案 1 悬挑工字钢梁预埋件制作与安装悬挑钢梁通过预埋件与主体结构连接 预埋件的施工质量会直接影响后续结构的安装和施工阶段的受力 悬挑工字钢梁锚固位置设置在楼板上 在16层楼板中加两根1 5m长直径18mm的HRB400的钢筋 采用两道 16预埋螺栓压环固定 螺栓固定抱环与工字钢之间空隙采用木方塞紧 工字梁预埋件安装穿插在16层楼板钢筋绑扎期间 应确保预埋钢筋的长度规格和U型卡箍规格及构件材质等与设计图纸一致 悬挑钢梁预埋构造 悬挑钢梁预埋端BIM模型 实施二 混凝土构件拆模后 立即将预埋件清理出来并经赵帮飞 潘万顺等人复核其水平位置 复核偏差要求 3cm 制表人 张建聪制表时间 2017年8月20日 实施二 2 工字钢梁与安装主承力钢梁的制作与安装是斜拉悬挑体系的关键步骤之一 其制作与安装质量应严格把控 确保整个悬挑结构施工期间安全 工字钢的加工制作时应严格依据深化设计时下料尺寸施工 并保证其上焊接的角钢 短钢管和短钢筋的焊接质量 确保四周满焊 焊脚尺寸大于8cm 梁底角钢做法为 采用100 80 10mm的不等边角钢在悬挑工字钢底部焊接牢固 在角钢上冲直径24mm的圆孔用于斜拉钢筋的安装 工字钢梁斜拉点构造 工字钢梁斜拉点BIM模型 实施二 3 斜拉杆制作与安装紧固每根工字梁由两根拉杆拉结 斜拉杆上端锚固于屋顶楼面边梁内 锚固长度不小于11G101图集所规定的锚固长度 下端预先套丝 与下部工字钢梁斜拉点处拉杆采用直螺纹套筒连接 见上页工字钢梁斜拉点构造 斜拉杆锚固端构造 斜拉杆锚固端BIM模型 实施二 斜拉杆上端锚固于屋顶楼面边梁内 楼面边梁受悬挑拉杆竖向及水平向拉力 为保证结构能够承担这两个方向的荷载 架体搭设不对原结构造成影响 需对模架主要承载构件C轴线边框梁的抗扭 抗剪强度及刚度进行复核 经过复核 满足要求 科技研发楼标高70m边框梁复核结果 实施二 斜拉杆安装在钢平台全部完成且支撑架未搭设之前进行 下部斜拉杆穿过工字钢梁上的角钢孔 用普通直螺纹套筒及10mm厚钢垫片紧固好 采用特制直螺纹套筒将下部拉杆与上部预埋拉杆连接 套筒长度为标准套筒长度增加3 5cm 套筒采用正反丝保证拉杆上丝时同进同退 斜拉杆加工时 加工长度为实际长度减掉3 5cm 即直螺纹套筒中有部分中空段以调节斜拉杆准确受力 工字钢梁安装完毕 斜拉杆紧固后 由潘万顺 赵帮飞负责用水准仪对同一侧工字钢梁整体找平 对存在偏差的构件进行局部微调 保证结构体系受力均匀 安装完毕后对斜拉杆进行全面检查 保证紧固到位 斜拉悬挑工字钢支模系统BIM模型图 效果检查二 斜拉杆完成图片 效果检查二 4 满堂脚手架搭设满堂脚手架按照编制的专项施工方案进行 搭设前由赵帮飞负责对支撑架及作业架进行放线定位搭设在工字钢顶面 通过焊接短钢筋头确保架体搭设顺直牢靠 脚手架的立杆间距 水平步距和剪刀撑均按规范要求布置 支撑架与16层内部 屋面非悬挑区脚手架形成有效搭接 避免因高宽比过大导致的架体自身稳固性不足 架体搭设完成图片 实施三 浇筑屋顶架空层柱 剪力墙砼至梁底50mm 浇筑非悬挑区域构架梁混凝土 浇筑悬挑区域构架梁混凝土 1 砼浇筑顺序 2 砼浇筑方法 科技研发楼架空层柱梁混凝土浇筑采用固定式输送泵将混凝土泵送至屋顶 标高70 0m 部位 布设料斗 屋顶架空层混凝土水平运输采用塔吊吊运浇筑 严禁将混凝土泵管布置在屋顶架空层模板支撑脚手架上 在浇筑梁板混凝土时 按照先里后外 先中间后两边的顺序进行 确保满堂内脚手架比悬挑架先受力 以防倾覆 采用塔吊吊运混凝土时 混凝土倒在框架边粱的内侧 由人工铲运至悬挑部位 以减小泵送混凝土对悬挑部位的冲击 操作人员不在悬挑部位集中 分散开由尽量少的人员在悬挑部位进行操作 效果检查三 拆模后悬挑梁 实施三 3 混凝土浇筑过程中现场测控 为保证混凝土浇筑施工过程中 工字钢挠度位移 斜拉钢筋索力等控制因素处于合理范围内 提高施工质量和安全 建立了以下工字钢挠度检测预警机制 混凝土浇筑前 在3 5 7 10 12 14轴对应的悬挑工字钢根部布置变形监控测点 共6个 如右图所示 当实测数据与理论计算结果相差较大 及时报警 此时应暂停施工 并通知相关负责人 及时找出数据异常的原因 协调解决后 方可继续施工 预警值的大小由理论计算结果 设计要求 施工方案 施工工艺水平等因素共同决定 在混凝土浇筑阶段 工字钢平台的预警值为20mm 效果检查三 根据监控方案 在模架搭设完毕 斜拉钢筋紧固后进行测点的测设 并以测试结果作为监控过程的初始值 在浇筑混凝土过程中实施实时监测 监测频率20 30分钟一次 测试结果如下图 制表人 张建聪制表时间 2017年9月20日 效果检查四 1 项目部人员通过BIM软件进行可视化交底 加强管理人员对架体搭设方案的理解 由主要技术负责人向现场工人进行技术性交底 使工人详细了解工程特点 技术质量要求以及施工方法 便于科学组织施工 提高施工质量 确保结构安全 模架方案BIM可视化交底 现场劳务技术交底 效果检查四 2 施工负责人对施工人员进行安全生产教育 提高职工安全生产思想意识及自我保护能力 使工人自觉遵守安全纪律 安全生产制度 服从安全生产管理 搭拆架体时 地面设围栏和警戒标志 并派专人看守 严禁非操作人员入内 地面围栏警戒标志 工人安全生产教育 效益检查 PART08 河南五建建设集团有限公司 标准化 PART09 河南五建建设集团有限公司 本次高空大跨度悬挑混凝土结构支撑体系施工总体成本低 安全性高 在可实施性 经济性 安全性之间取得了最佳结合 获得了巨大成功 QC小组将活动中有关 高空大跨度悬挑结构施工 的资料加以搜集整理 编制 高空大跨度悬挑结构支撑体系施工作业指导书 经过公司总工室审批 纳入公司技术管理文件 用以指导今后类似工程的施工 为进一步将成果推广 本