高支模支设施工方案[1]

大跨度梁模板及高支撑架的设计和施工通州建总徐州公司耿文福季斌钱德新一、工程概况1、本工程为中国矿业大学图文信息中心工程，总建筑面积46735m2,地上八层，地下一层（人防工程），建筑高度（钟楼檐口）为58m，结构型式为全现浇框架剪力墙结构，地震烈度为7度设防，砼等级从C35-C50，钢材为Ⅲ级钢。本工程是中国矿业大学在南湖校区投资兴建的一项重点工程，是新校区的一座标志性建筑，华南理工大学建筑设计研究院设计，通州建总集团有限公司中标承建。2、该建筑主要由两个圆弧形和局部折线构成其平面布局，其主要外轮廓均呈圆弧形立面，给主体结构的施工带来一定的难度。其中在主楼屋面处，立面设计上则有曲率半径为63000mm的大跨度弧形大截面梁，针对该梁的特殊性，我们在施工前组织技术人员进行了专题研究，对梁模板及其高支撑架进行认真的设计计算，编制了专项施工方案，以用于指导施工。二、模板设计的基本内容该框架梁为一弧形梁，断面尺寸为b×h=300×3300mm，自重2.5t/m,底标高23.25m，弧长L=24000mm，曲率半径为63000mm，由于支座（框架柱）设在五层框架梁柱节点上（此框架梁柱已经浇筑完毕，并将该梁的上下主筋全部留出。由于该梁的支座刚度、梁的含钢率较大，且此弧形梁半径也较大，因此计算该梁的模板及支撑时，可按直线梁考虑，其它参数见图（一）。图（一）框架梁平面示意图（一）、荷载计算：计算模板及其支架的荷载，分为荷载标准值和设计值。前者按经验或查阅有关资料可得，后者以荷载标准值乘以相应的荷载分项系数而取得。1、荷载标准值：（1）、模板自重标准值：模板构件名称木模板（KN/M2）平板的模板及小楞0.30楼板的模板（包括梁的模板）0.50（2）、新浇砼自重：普通砼24KN/M3（3）、钢筋自重标准值：框架梁：1.5KN/M3；楼板：1.1KN/M3（4）、施工人员及设备荷载标准值：A、计算模板及直接支承模板的小楞时，对均布荷载2.5KN/M2和集中荷载2.5KN两者所得弯距较大者采用。B、计算直接支承小楞结构构件时，均布荷载取1.5KN/M2。C、计算支架立柱及其它支承结构构件时均布荷载取1.0KN/M2。（5）、振捣砼时产生的荷载标准值：对水平模板为2.0KN/M2，对垂直面模板为4.0KN/M2。（6）、新浇砼对模板侧面压力标准值：强度验算要考虑新浇砼侧压力和倾倒砼时产生的菏载，挠度验算只考虑新浇砼侧压力。新浇砼侧压力计算公式为下两式中的较小值F=c22.0t12VF=γC·H式中:γC—砼的重力密度(KN/M3),取24KN/M3t—新浇混凝土的初凝时间，为0时（表示无资料）取200/（T+15）T=砼的入模温度取25。C1—外加剂影响修正系数，取1.000;2—混凝土坍落度影响修正系数，取1.15。V=砼的浇筑速度取2.5m/hH—砼侧压力计算位置至新浇砼顶面的高度(m)(7)、倾倒砼时产生的水平荷载标准值(KN/M2)泵送砼取2KN/M22、荷载设计值：计算模板及支架的荷载设计值，应为荷载标准值乘以相应的荷载分项系数。γ1见下表：模板及支架荷载分项系数表项次荷载类别γ11模板及支架自重1.22新浇砼自重1.23钢筋自重1.24施工人员及设备荷载1.45振捣砼时产生的荷载1.46新浇砼对模板侧面的压力1.27倾倒砼时产生的荷载1.4（二）、荷载组合：1、荷载类别及编号：项次名称类别编号1模板及支架自重恒载㈠2新浇砼自重恒载㈡3钢筋自重恒载㈢4施工人员及设备荷载活载㈣5振捣砼时产生的荷载活载㈤6新浇砼对模板侧面的压力恒载㈥7倾倒砼时产生的荷载活载㈦2、荷载组合：项次项目荷载组合计算承载力力验算刚度1平板模板及支架㈠+㈡+㈢+㈣㈠+㈡+㈢2梁模板的底模板及支架㈠+㈡+㈢+㈤㈠+㈡+㈢3梁、柱（边长≤300）墙厚≤100的侧面模板（五）+（六）（六）4大体积结构柱（边长＞300）墙厚＞100的侧面模板（六）+（七）（七）三、模板设计的主要原则1、实用性：主要应保证砼结构的质量。（1）、接缝严密，不漏浆；（2）、保证构件的形状尺寸和相互位置的正确；（3）、模板的构造简单，支拆方便。2、安全性：保证在施工过程中不变形，不破坏，不倒塌。3、经济性：针对工程结构的具体情况，因地制宜，就地取材，在确保工期、质量的前提下，尽量减少一次性投入，增加模板周转，减少支拆用工，实现文明施工。四、梁木模板与支撑计算（一）梁模板采用11层胶合板，支撑体系采用￠48×3.5钢管及50×100方木。1、木材顺纹抗压强度fc=10N/㎜2；2、木材顺纹抗剪强度fv=1.4N/㎜2；3、木材抗弯强度fm=13N/㎜2；4、木材弹性模量E=9000N/㎜2；5、受弯构件容许挠度值ω=L/250。（二）钢管￠48×3.5的几何及力学特征值为：1、截面抵抗矩W=5078mm32、截面惯性矩I=121900mm43、截面积A=489mm24、弹性模量E=2.06×105N/mm25、回转半径r=15.78mm（三）模板支撑体系参数1、支架步距1800mm2、梁底立柱间距500mm3、梁侧立杆间距500mm（四）梁模板基本参数（1）梁断面尺寸b×h=300×3300(mm);梁跨度L=24m。梁底标高23.25m。（2）沿高度方向和水平方向设对拉螺栓间距均为500，螺栓直径Φ14。（3）梁模板图详见图（三）。1、荷载计算（线荷载）（1）、梁模板自重：0.5KN/M20.5×(0.3+2×3.3)×1.2=4.14KN/M；(2)、砼自重：砼自重24KN/M324×0.3×3.3×1.2=28.51KN/M；（3）、钢筋自重：钢筋自重1.5KN/M31.5×0.3×3.3×1.2=1.78KN/M；（4）、施工人员及设备荷载A、计算模板及小楞取集中荷载2.5KNB、计算支撑小楞结构构件时取均布荷载1.5KN/mm2C、计算立柱时均布荷载1.0KN/mm2(5)、振捣砼时产生的荷载A、对水平模板为0.3×2×1.4=0.84KN/MB、对垂直面模板为3.3×4=18.48KN/M（6）、新浇筑砼对侧模压力标准值：F=γC·H=24×3.3×1.2=95.04KN/MF=c22.0t12V=0.22×24×5×1×1.15×5.2=47.97KN/M上二式结果比较按较小值取值因此F=47.97KN/M（7）、倾倒砼时产生的水平荷载标准值泵送砼取0.3×2×1.4=0.84KN/M2、梁底模板及方木计算：梁底模与方木钉牢可以共同工作。（计算时只考虑方木的受力）方木为50×100mm，木板厚18mm，模板底采用3根木方立放，其下方用横楞杆（钢管）支撑间距500mm，梁底模板及方木按照三跨连续梁计算。图（二）梁模板示意查施工手册得：剪力V=0.6ql弯矩M=0.1ql2挠度=0.667ql4/100EI(1)抗弯强度验算:M=0.1q1L2=0.1×35.27×0.52=0.3882KN·M=0.882×106N·mm式中:q1=(1)+（2）+（3）+（5）=4.14+28.51+1.78+0.84=35.27KN/Mσ=WM=0.882×106/2.5×105=3.528N/㎜2﹤fm=13N/㎜2式中：截面抵抗距W==2.5×105㎜3（方木立放）所以，满足要求。3×50×10026(2)挠度验算:ω=0.6672qL4/100EI=0.667×34.43×5004/100×9000×12.5×106=1.021mm250500=2㎜式中:q2，=(1)+（2）+（3）=4.14+28.51+1.78=34.43KN/M惯性距I==12.5×106㎜4（方木立放）所以满足要求。（3）抗剪强度验算最大剪力V=0.6q1l=0.6×35.27×0.5=10.581KN截面抗剪强度T=3V/2bh=3×10581/2×50×100=3.174梁底3根木方并放，因此每根木方的截面抗剪强度为：3.174/3=1.058N/mm21.4N/mm2所以满足要求。3、梁侧模板计算：梁侧模板与梁底板组合相似。但每侧模板用10根方木平放其间距为370mm方木与模板钉牢。梁两侧用竖杆固定侧模，间距为500mm，沿梁高设对拉螺栓间距500mm，按三跨连续梁计算。(2)抗弯强度验算:M=0.1q3L2=0.1×66.45×0.502=1.66KN·M式中:q3=（5）+（6）=18.48+47.97=66.45KN/Mσ==1.66×106/4.167×105=3.98N/㎜2﹤fm=13N/㎜2式中：截面抵抗距W==4.167×105㎜3（方木平放）所以满足要求。(2)挠度验算:ω===0.369mm=2㎜式中:q3=66.45KN/M3×50×100312MW0.667×66.45×5004100×9000×83.34×10550025010×100×50260.667q3L4100EI惯性距I==83.34×105㎜4（方木平放）所以满足要求。（3）抗剪强度验算最大剪力V=0.6q3l=0.6×66.45×0.5=19.94KN截面抗剪强度由于梁两侧各有10根方木即20根方木并放T=3V/2bh=3×19.94×103/2×50×100×20=0.2991.4N/MM2所以满足要求。（4）穿梁对拉螺栓强度计算计算公式：N[N]=f·A穿梁对拉螺栓承受最大拉力N=q3×0.5/2=66.45×25.0=16.61KN式中：q3——梁侧模压力q3=66.45KN/M对拉螺栓间距500mm，下排螺栓距梁底200mm。选用M14螺栓，螺栓净面积为105mm2,f=205N/mm2因此：fA=205×105=21525N=21.525KN16.61KN因此满足要求。4、梁侧模立杆计算梁侧模用双钢管立杆，对拉螺栓从上而下间距500mm，立杆的间距为500mm。立杆为受弯构件，可按3跨连续梁计算相关数据同大楞钢管。（1）抗弯强度计算M=0.1q3L2=0.1×66.45×0.52=1.66KN·M式中:q3=（5）+（6）=18.48+47.97=66.45KN/ML=0.5m=500mmσ==1.66×106/10156=163.45N/㎜2﹤f=205N/㎜式中双钢管截面抵抗距W=2×5078mm3=10156mm38×100×50312MW所以满足要求（2）挠度计算ω===0.552mm=2㎜式中:q3=66.45KN/M惯性距I=2×121900㎜4（双钢管立杆）弹性模量E=2.06×105N/mm2间距L=500mm所以满足要求。5、大楞钢管验算大楞钢管按三跨连续梁计算：（1）抗弯强度验算M=0.1q4L2=0.1×17.635×5002=440875N·mm式中:q4=21q=35.27/2=17.635KN/ML=0.5m=500mmσ==440875/5078=86.82N/㎜2﹤f=205N/㎜式中W=5078mm3所以满足要求(2)挠度计算ω===0.286mm=2㎜式中:q5=22q=34.43/2=17.22KN/M惯性距I=121900㎜4E=2.06×105N/mm2L=500mm所以满足要求。0.667×66.45×5004100×2.06×105×2×1219005002500.667q3L4100EIMW0.667×17.22×5004100×2.06×105×1219005002500.667q5L4100EI6、支撑横楞钢管验算qabaL其中a=100m，b=300m，L=500m（1）抗弯强度验算M=8qbL(2-Lb)=850030027.35(2-500300)=925837.5KNm式中q=(1)+(2)+(3)+(5)=4.14+28.51+1.78+0.84=35.27KN/m=WM=50785.925837=182.3N/mm2f=205N/mm2所以满足要求。（2）挠度验算：=EIqbL3842（8-224Lb+33Lb）=0.869mm250500=2mm所以满足要求。7、钢管立柱验算：本工程钢管