浅谈高大模板施工

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【摘 要】 池体内高大异形模板施工,以常州市江边污水处理厂高效沉淀池内折板施工为例,介绍了模板支撑施工方法、技术要点及施工注意事项,可对类似折板施工提供科学可靠的施工技术和方案。

【关键词】 模板支撑施工技术;施工流程;计算

【中图分类号】 TU755.2 【文献标识码】 A【文章编号】 1727-5123(2009)03-024-03

Discuss construction of high and large templates

【Abstract】 High and shaped template body pool of these works to the sewage treatment plant in Changzhou City, Riverside folded plate sedimentation tanks and efficient construction, for example, describes the construction method template support, technical elements and construction notes, can be folded plate of similar construction to provide scientific and reliable The construction technology and programs.

【Key words】 Template support construction technology; Construction process; Calculation

1工程概况

本工程高效沉淀池池中有4根大梁,载面尺寸为400×3000×16000,大梁梁底标高为9.200m,高效沉淀池基础底板混凝土4.250m标高,净高为4.950m。

2材料选择

本工程顶板模板采用全新九夹板。支撑采用Φ48钢管扣件;搁栅采用50×100木搁栅。

所有支撑钢管应符合国际3号钢的技术要求,外径不小于Φ48mm,厚度不小于3.5mm,扣件螺栓等金属配件质量符合有关标准要求,无锈蚀、变形、伤裂等现象。

梁采用Φ14带50×50止水片穿墙螺栓拉结。

3具体实施方法和工艺流程

梁板采用木模拼装,梁模高度为梁高减去楼板厚,即为梁模高度,梁侧模用短钢管加固,梁模长度为梁净垮。

平板模板:直接采用九夹板平铺底用50×100方木作为木搁栅,木搁栅间距为200mm。

钢管排架,采用Φ48×3.5钢管扣件。

竖向模板和支架的支承部分直接安装在基础底板。

模板及其支架在安装过程中,必须设置防倾覆的临时固定设施。

现浇钢筋混凝土梁、板当跨度≥4M时,模板应起拱;当设计无具体要求时,起拱高度宜为全跨长度的1/1000～3/1000。

底模的支点应按模板设计设置,各节模板应在同一平面上,高底差不得超过3mm。

剪刀撑保证连续不断,剪刀撑斜杆与水平面角度为60度。

4梁模板扣件钢管高支撑架计算

高支撑架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)。

支撑高度在4米以上的模板支架被称为扣件式钢管高支撑架,对于高支撑架的计算规范存在重要疏漏,使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。

模板支架搭设高度为7.950米。

基本尺寸为:梁截面 B×D=400mm×3000mm×16000m,梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.40米(横向纵向均为0.4米),立杆的步距 h=1.600米

4.1模板面板计算。面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照多跨连续梁计算。

作用荷载包括梁与模板自重荷载,施工活荷载等。

4.1.1荷载的计算:

①钢筋混凝土梁自重(kN/m):

q1=25.000×0.400×3.000=30.00kN/m

②模板的自重线荷载(kN/m):

q2=0.350×0.300×(2×3.000+0.400)/0.350=1.92kN/m

③活荷载为施工荷载标准值与振倒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)×0.350×0.300=0.315kN

均布荷载q=1.2×30.00+1.2×1.92=38.30kN/m

集中荷载P=1.4×0.315=0.441kN

4.2梁底支撑木方的计算。

4.2.1梁底木方计算。按照三跨连续梁计算,最大弯矩考虑为静荷载与活荷载计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:

均布荷载q=38.30×0.400=15.32kN/m

最大弯矩M=0.1ql2=0.1×15.32×0.40×0.40=0.245kN・m

最大剪力 Q=0.6×0.400×15.32=3.676kN

最大支座力 N=1.1×0.400×15.32=6.74kN

木方的截面力学参数为

本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5.00×8.00×8.00/6 = 53.33cm3

I=5.00×8.00×8.00×8.00/12 = 213.33cm4

①木方抗弯强度计算。

抗弯计算强度 f=0.245×106/53333.3=4.594N/mm2

木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

②木方抗剪计算。

最大剪力的计算公式如下:Q=0.6ql=0.6×15.32×0.4

截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh

截面抗剪强度计算值T=3×3676/(11根×50×80)

=0.1253N/mm2

截面抗剪强度设计值 [T]=1.30N/mm2

木方的抗剪强度计算满足要求!

③木方挠度计算。

最大变形v=0.677×15.32×300.04/(100×9500.00×2133333.5)=0.042mm

木方的最大挠度小于300.0/250,满足要求!

4.3梁底支撑钢管计算。

4.3.1梁底支撑横向钢管计算。

横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。

集中荷载P取木方支撑传递力。

支撑钢管计算简图

经过连续梁的计算得到

最大弯矩 Mmax=0.502kN・m

最大变形 vmax=0.340mm

最大支座力 Qmax=7.101kN

抗弯计算强度 f=0.502×106/5080.0=98.73N/mm2

支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度小于541.7/150与10mm,满足要求!

4.3.2梁底支撑纵向钢管计算。

纵向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。

集中荷载P取横向支撑钢管传递力。

经过连续梁的计算得到

最大弯矩 Mmax=0.746kN・m

最大变形 vmax=0.707mm

最大支座力 Qmax=15.266kN/2

抗弯计算强度 f=0.746×106/5080.0=146.76N/mm2

支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度小于600.0/150与10mm,满足要求!

4.4扣件抗滑移的计算及对拉螺杆验算。纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):

R≤Rc

其中Rc――扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN;

R――纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;计算中R取最大支座反力,R=15.27kN/2=7.64kN

单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!

当直角扣件的拧紧力矩达40～65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取7.0kN;双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取14.0kN。

对拉螺栓验算(选用Ф14螺杆):

N=48.35×0.6×0.75=21.8KN

4.5立杆的稳定性计算。

立杆的稳定性计算公式:σ=≤[f]

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=15.27kN/2(已经包括组合系数1.4)

脚手架钢管的自重N2=1.2×0.149×10.500=1.876kN

N=15.266/2+1.876=9.511kN(双扣件)

ф――轴心受压立杆的稳定系数,由长细比10/i查表得到

i――计算立杆的截面回转半径(cm);i=1.58

A――立杆净截面面积(cm2);A=4.89

W――立杆净截面抵抗矩(cm3);W=5.08

σ―― 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

10――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

10=k1uh①

10=(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= 1.70

a――立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.08m;

公式①的计算结果:σ=113.82N/mm2,立杆的稳定性计算σ

公式②的计算结果:σ= 51.15N/mm2,立杆的稳定性计算σ

如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由公式③计算

10=k1k2(h+2a) ③

k2――计算长度附加系数,按照表2取值为1.039

公式③的计算结果:σ=62.70N/mm2,立杆的稳定性计算 σ

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件,否则存在安全隐患。

5施工注意点

5.1模板支架的构造要求:①梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆;②立杆之间必须按步距满设双向水平杆,确保两方向足够的设计刚度;③梁和楼板荷载相差较大时,可以采用不同的立杆间距,但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。

5.2支撑架搭设的要求:①严格按照设计尺寸搭设,立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置;②确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求;③确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的,每个扣件的拧紧力矩都要控制在45~60N.m,钢管不能选用已经长期使用发生变形的;

5.3施工使用的要求:①精心设计混凝土浇筑方案,确保模板支架施工过程中均衡受载,最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式;②严格控制实际施工荷载不超过设计荷载,对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施,钢筋等材料不能在支架上方堆放;③浇筑过程中,派人检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。

参考文献

1建筑施工手册.北京:中国建筑工业出版社,2002

2建筑工程施工质量验收规范.北京:中国计划出版社,2002