钢管支模架专项施工方案

浙江省海洋开发研究院科研大楼钢管支模架专项施工方案-1-钢管支模架专项施工方案一、工程概况浙江省海洋开发研究院科研大楼工程位于舟山市定海临城体育馆东南侧。北侧为定沈路，西侧为体育路，由浙江省海洋开发研究院开发建设，舟山市规划建筑设计研究院设计，浙江万事达建设管理有限公司监理，浙江宝晟建设有限公司承建。本工程规划总用地面积为5966m2，总建筑面积为18522m2（未包括地下室2966m2），地上主体建筑十七层，地下一层，建筑总高度64.2米，辅楼三层，建筑高度13.5米。本工程为一类高层建筑，地上地下耐火等级为一级，建筑防水地下室按照一级防水设防，屋顶防水等级为Ⅱ级，防水耐用年限15年，建筑结构形式为框剪结构，辅楼为框架结构，主体结构正常合理使用年限为50年，建筑抗震按7度设防。（一）模板支架选型根据本工程实际情况，结合本施工单位现有施工条件，经过综合技术经济比较，选择扣件式钢管脚手架作为模板支架的搭设材料，进行相应的设计计算。（二）编制依据1、中华人民共和国行业标准，《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130－2001）。2、浙江省地方标准，《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》（DB33/1035-2006）。以下简称《规程》。3、建设部《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)。4、本工程相关图纸，设计文件。5、国家、省有关模板支撑架设计、施工的其它规范、规程和文件。6、舟山市建筑工程质量监督站检验测试室出具的钢管、扣件检测报告舟质检2011-GK-006号。板模板支架计算书二、搭设方案（一）基本搭设参数模板支架高H为5m，立杆步距h（上下水平杆轴线间的距离）取1.8m，立杆纵距la取0.85m，横距lb取0.85m。立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的自由长度a取0.1m。整个支架的简图如下所示。浙江省海洋开发研究院科研大楼钢管支模架专项施工方案-2-模板底部的方木，断面宽60mm，高80mm，布设间距0.3m。（二）材料及荷载取值说明本支撑架使用Ф48×3.25钢管，钢管壁厚不得小于3mm，钢管上严禁打孔；采用的扣件，应经试验，在螺栓拧紧扭力矩达65N·m时，不得发生破坏。按荷载规范和扣件式钢管模板支架规程，模板支架承受的荷载包括模板及支架自重、新浇混凝土自重、钢筋自重，以及施工人员及设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载等。三、板模板支架的强度、刚度及稳定性验算荷载首先作用在板底模板上，按照底模→底模方木/钢管→横向水平钢管→扣件/可调托座→立杆→基础的传力顺序，分别进行强度、刚度和稳定性验算。其中，取与底模方木平行的方向为纵向。（一）板底模板的强度和刚度验算模板按三跨连续梁计算，如图所示:浙江省海洋开发研究院科研大楼钢管支模架专项施工方案-3-（1）荷载计算，此时，模板的截面抵抗矩为：w＝800×182/6=4.32×104mm3；模板自重标准值：x1＝0.4×0.8=0.32kN/m；新浇混凝土自重标准值：x2＝0.25×24×0.8=4.8kN/m；板中钢筋自重标准值：x3＝0.25×1.1×0.8=0.22kN/m；施工人员及设备活荷载标准值：x4＝1×0.8=0.8kN/m；振捣混凝土时产生的荷载标准值：x5＝2×0.8=1.6kN/m。g1=(x1+x2+x3)×1.35=(0.32+4.8+0.22)×1.35=7.209kN/m；q1=(x4+x5)×1.4=(0.8+1.6)×1.4=3.36kN/m；对荷载分布进行最不利组合，最大弯矩计算公式如下：Mmax=-0.1g1lc2-0.117q1lc2=-0.1×7.209×0.32-0.117×3.36×0.32=-0.1kN·m；（2）底模抗弯强度验算σ=M/W≤fσ=0.1×106/(4.32×104)=2.321N/mm2底模面板的受弯强度计算值σ=2.321N/mm2小于抗弯强度设计值fm=15N/mm2，满足要求。（3）底模抗剪强度计算。荷载对模板产生的剪力为Q=0.6g1lc+0.617q1lc=0.6×7.209×0.3+0.617×3.36×0.3=1.92kN；按照下面的公式对底模进行抗剪强度验算：τ=3Q/(2bh)≤fvτ=3×1919.556/(2×1000×18)=0.16N/mm2；浙江省海洋开发研究院科研大楼钢管支模架专项施工方案-4-底模的抗剪强度τ=0.16N/mm2小于抗剪强度设计值fv=1.4N/mm2满足要求。（4）底模挠度验算模板弹性模量E=6000N/mm2；模板惯性矩I=800×183/12=3.888×105mm4；根据JGJ130－2001，刚度验算时采用荷载短期效应组合，取荷载标准值计算，不乘分项系数，因此，底模的总的变形按照下面的公式计算：ν=0.677×(x1+x2+x3)×l4/(100×E×I)+0.990×(x4+x5)×l4/(100×E×I)=0.677×(0.32+4.8+0.22)×3004/(100×6000×388800)+0.990×(0.8+1.6)×3004/(100×6000×388800)=0.208mm；挠度设计值[ν]=Min(300/150，10)=2mm底模面板的挠度计算值ν=0.208mm小于挠度设计值[v]=Min(300/150，10)mm，满足要求。（二）底模方木的强度和刚度验算按两跨连续梁计算（1）荷载计算模板自重标准值：x1=0.4×0.3=0.12kN/m；新浇混凝土自重标准值：x2=0.25×24×0.3=1.8kN/m；板中钢筋自重标准值：x3=0.25×1.1×0.3=0.082kN/m；施工人员及设备活荷载标准值：x4=1×0.3=0.3kN/m；振捣混凝土时产生的荷载标准值：x5=2×0.3=0.6kN/m；g2=(x1+x2+x3)×1.35=(0.12+1.8+0.082)×1.35=2.703kN/m；q2=(x4+x5)×1.4=(0.3+0.6)×1.4=1.26kN/m；支座最大弯矩计算公式如下:Mmax=-0.125×(g2+q2)×la2=-0.125×(2.703+1.26)×0.82=-0.317kN·m；（2）方木抗弯强度验算方木断面抵抗矩W=bh2/6=60×802/6=6.4×104mm3；σ=M/W≤fσ=0.317×106/(6.4×104)=4.954N/mm2；底模方木的受弯强度计算值σ=4.954N/mm2小于抗弯强度设计值fm=13N/mm2，浙江省海洋开发研究院科研大楼钢管支模架专项施工方案-5-满足要求。（3）底模方木抗剪强度计算荷载对方木产生的剪力为Q=0.625(g2+q2)la=0.625×(2.703+1.26)×0.8=1.982kN；按照下面的公式对底模方木进行抗剪强度验算：τ=3Q/(2bh)≤fvτ=0.619N/mm2；底模方木的抗剪强度τ=0.619N/mm2小于抗剪强度设计值fv=1.3N/mm2满足要求。（4）底模方木挠度验算方木弹性模量E=9000N/mm2；方木惯性矩I=60×803/12=2.56×106mm4；根据JGJ130－2001，刚度验算时采用荷载短期效应组合，取荷载标准值计算，不乘分项系数，因此，方木的总的变形按照下面的公式计算：ν=0.521×(x1+x2+x3)×la4/(100×E×I)+0.912×(x4+x5)×la4/(100×E×I)=0.521×(0.12+1.8+0.082)×8004/(100×9000×2560000)+0.912×(0.3+0.6)×8004/(100×9000×2560000)=0.331mm；挠度设计值[ν]=Min(800/150，10)=5.333mm底模方木的挠度计算值ν=0.331mm小于挠度设计值[v]=Min(800/150，10)mm，满足要求。（三）板底横向水平钢管的强度与刚度验算根据JGJ130－2001，板底水平钢管按三跨连续梁验算，承受本身自重及上部方木小楞传来的双重荷载，如图所示。（1）荷载计算材料自重：0.036kN/m；浙江省海洋开发研究院科研大楼钢管支模架专项施工方案-6-方木所传集中荷载：取（二）中方木内力计算的中间支座反力值，即p=1.1g2la+1.2q2la=1.1×2.703×0.8+1.2×1.26×0.8=3.589kN；按叠加原理简化计算，钢管的内力和挠度为上述两荷载分别作用之和。（2）强度与刚度验算横向水平钢管计算简图、内力图、变形图如下：支撑钢管计算简图支撑钢管计算弯矩图(kN·m)支撑钢管计算变形图(mm)支撑钢管计算剪力图(kN)浙江省海洋开发研究院科研大楼钢管支模架专项施工方案-7-中间支座的最大支座力Rmax=10.427kN；钢管的最大应力计算值σ=0.78×106/4.79×103=162.799N/mm2；钢管的最大挠度νmax=1.229mm；支撑钢管的抗弯强度设计值fm=205N/mm2；支撑钢管的最大应力计算值σ=162.799N/mm2小于钢管抗弯强度设计值fm=205N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度计算值ν=1.229小于最大允许挠度[v]=min(800/150,10)mm,满足要求!（四）扣件抗滑力验算板底横向水平钢管的最大支座反力，即为扣件受到的最大滑移力，扣件连接方式采用双扣件，扣件抗滑力按下式验算N≤RcN=10.427kN；根据舟山市质监站出具的检测报告舟质检2011-GK-006号，扣件的抗滑移性能为7.0KN。双扣件抗滑移力N=10.427kN小于Rc=7*2=14kN,满足要求。（五）立杆稳定性验算立杆计算简图1、不组合风荷载时，立杆稳定性计算（1）立杆荷载。根据《规程》，支架立杆的轴向力设计值N应按下式计算：N=1.35∑NGK+1.4∑NQK浙江省海洋开发研究院科研大楼钢管支模架专项施工方案-8-其中NGK为模板及支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和，显然，最底部立杆所受的轴压力最大。将其分成模板（通过顶部扣件）传来的荷载和下部钢管自重两部分，分别计算后相加而得。模板所传荷载就是顶部扣件的滑移力（或可调托座传力），根据前节扣件抗滑力计算，此值为F1=10.427kN。除此之外，根据《规程》条文说明4.2.1条，支架自重按模板支架高度乘以0.15kN/m取值。故支架自重部分荷载可取为F2=0.15×3.6=0.54kN；立杆受压荷载总设计值为：Nut=F1+F2×1.35=10.427+0.54×1.35=11.156kN；其中1.35为下部钢管、扣件自重荷载的分项系数，F1因为已经是设计值，不再乘分项系数。（2）立杆稳定性验算。按下式验算σ=Nut/(φAKH)≤fφ--轴心受压立杆的稳定系数，根据长细比λ按《规程》附录C采用；A--立杆的截面面积，取4.57×102mm2；KH--高度调整系数，建筑物层高超过4m时，按《规程》5.3.4采用；计算长度l0按下式计算的结果取大值：l0=h+2a=1.5+2×0.1=1.7m；l0=kμh=1.167×1.325×1.5=2.319m；式中：h-支架立杆的步距，取1.5m；a--模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度，取0.1m；μ--模板支架等效计算长度系数，参照《规程》附表D－1,取1.325；k--计算长度附加系数，按《规程》附表D－2取值为1.167；故l0取2.319m；λ=l0/i=2.319×103/15.9=146；查《规程》附录C得φ=0.324；KH=1；σ=N/(φAKH)=11.156×103/(0.324×4.57×102×1)=75.346N/mm2；立杆的受压强度计算值σ=75.346N/mm2小于立杆的抗压强度设计值f=205浙江省海洋开发研究院科研大楼钢管支模架专项施工方案-9-N/mm2，满足要求。2、组合风荷载时，立杆稳定性计算（1）立杆荷载。根据《规程》，支架立杆的轴向力设计值Nut取不组合风荷载时立杆受压荷载总设计值计算。由前面的计算可知:Nut＝11