淺談某高大模板方案設(shè)計(jì)

朱敬軍 蘇繼榮 顏特亮

隨著高層建筑的快速發(fā)展及建筑專業(yè)的功能和美觀的需求,實(shí)際結(jié)構(gòu)中常因樓層的凈空要求較高,不允許添加柱等構(gòu)件,而出現(xiàn)一些跨度大、空間高、荷載重的構(gòu)件,目前,對這些構(gòu)件的模板支架進(jìn)行分析計(jì)算的研究和總結(jié)不多,不少工程編制的施工技術(shù)方案比較簡略。對于梁模板承重架的搭設(shè)形式,應(yīng)根據(jù)荷載的傳遞過程進(jìn)行計(jì)算。

1 工程概況

本工程為唐山萬達(dá)廣場1號(hào)建筑工程,主要由A,B,C,D四棟塔樓及裙房組成,其中A,B塔樓23層,C,D塔樓 26層,高大模板部位為五層影劇院,面積為2 015 m2,影劇院最高處高度為10.25 m,梁截面最大為600 mm×1 500 mm,梁長為9 m,板厚為140 mm。根據(jù)有關(guān)規(guī)定,層高大于4.5 m,屬于高支模;且施工荷載和自重非常大,是該工程的施工難點(diǎn)之一。

2 材料的選擇

本工程支撐體系采用鋼管扣件式滿堂模板支撐架,支撐板厚140 mm;支撐架采用φ48×3.0 mm鋼管和扣件連接,鋼制螺絲上托及下座;模板用18 mm厚優(yōu)質(zhì)耐水膠合板;小楞木采用50 mm×100 mm木枋;剪刀撐、水平縱橫拉桿、掃地桿均采用φ48×3.0 mm鋼管,對拉螺栓用M14高強(qiáng)螺桿。

扣件的規(guī)格與要求:扣件應(yīng)采用鍛鑄鐵,符合國標(biāo)(GB 15831)規(guī)定要求:抗拉強(qiáng)度不小于13.234×105kN/m2,延伸率不小于8%,螺絲螺帽采用3號(hào)鋼,符合GB 5-66和GB 41-66的技術(shù)要求。鉚釘采用20.25鉚釘鋼。在使用時(shí)還必須勤檢查,不得有裂紋、變形、縮松、滑絲及一般不允許的缺陷。圓弧差異不得超過±5 mm,嚴(yán)格把好材料進(jìn)場關(guān)和使用關(guān)。

3 模板支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

梁模板承重架支撐形式為梁底支撐小楞垂直梁截面方向,梁底方木截面尺寸為40 mm×90 mm,根數(shù)為4根。支架采用φ48×3.0 mm鋼管,立桿沿梁跨度方向間距0.4 m,立桿上端伸出至模板支撐點(diǎn)長度0.2 m,步距1.2 m,梁兩側(cè)立桿間距1.2 m,梁底增加一根承重桿,梁底橫桿間距0.4 m,立桿承重連接方式:托梁。現(xiàn)澆板支架立桿間距0.8 m,板底木方為40 mm×90 mm,間距 250 mm,頂托托梁采用90 mm×90 mm木方,其他與梁支架相同。模板支撐體系將梁板的施工荷載傳至下一結(jié)構(gòu)支撐層,要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到拆模要求外,還應(yīng)保留下一層的支撐體系不拆除。其梁下排支撐剖面圖如圖1所示。荷載傳遞方式:板底模→次楞→主楞→鋼管支撐架→支承層。

4 模板支撐系統(tǒng)的驗(yàn)算

4.1 梁側(cè)模板荷載計(jì)算

按《施工手冊》,現(xiàn)澆混凝土作用于模板的最大側(cè)壓力,按下列公式計(jì)算,并取其中的較小值:

其中,γ為混凝土的重力密度,取24.000 k N/m3;t為現(xiàn)澆混凝土的初凝時(shí)間,取2.000 h;T為混凝土的入模溫度,取20.000℃;V為混凝土的澆筑速度,取1.500 m/h;H為混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至現(xiàn)澆混凝土頂面總高度,取0.750 m;β1為外加劑影響修正系數(shù),取1.200;β2為混凝土坍落度影響修正系數(shù),取 1.150。分別計(jì)算得17.848 kN/m2,18.000 kN/m2,取較小值 17.848 k N/m2作為本工程計(jì)算荷載。

4.2 模板計(jì)算

利用中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的《應(yīng)對施工現(xiàn)場常見安全事故的計(jì)算機(jī)方案及設(shè)計(jì)軟件》及PKPM建筑施工安全設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算;軟件假設(shè)支架上、下端鉸支;樓板為剛性、無變形,忽略支模架底部沉降;考慮風(fēng)荷載;不考慮地震荷載;忽略水平荷載以及扣件無轉(zhuǎn)動(dòng),采用平面桿系有限元分析的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

模板支架立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式為:

其中,N為模板支架立桿的軸向設(shè)計(jì)值;∑NGK為模板及支架自重、現(xiàn)澆混凝土自重與鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和;∑NQK為施工人員及施工設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值、振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值及產(chǎn)生的軸向力總和。立桿長度計(jì)算公式為:

其中,L0為模板支架立桿的計(jì)算長度;h為支架立桿的步距;a為模板支架立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點(diǎn)的長度。

經(jīng)軟件計(jì)算,模板面板抗彎設(shè)計(jì)與撓度設(shè)計(jì)值;梁的側(cè)模板支撐抗彎設(shè)計(jì)與撓度設(shè)計(jì)值;立桿穩(wěn)定性與立桿地基承載力均滿足JGJ 130-2001建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范。

5 施工使用的要求

1)精心設(shè)計(jì)混凝土澆筑方案,確保模板支架施工過程中均衡受載,最好采用由中部向兩邊擴(kuò)展的澆筑方式;2)嚴(yán)格控制實(shí)際施工荷載不超過設(shè)計(jì)荷載,對出現(xiàn)的超過最大荷載要有相應(yīng)的控制措施,鋼筋等材料不能在支架上方堆放;3)澆筑過程中,派人檢查支架和支承情況,發(fā)現(xiàn)下沉、松動(dòng)和變形情況及時(shí)解決。

6 結(jié)語

支撐的有效安全是必須從支撐設(shè)計(jì)、支撐搭設(shè)、混凝土澆搗各個(gè)環(huán)節(jié)加以保證,任何一步失誤都有可能帶來嚴(yán)重的后果,除了按國家規(guī)范執(zhí)行之外,要抓好重點(diǎn)部位,關(guān)鍵環(huán)節(jié)的支撐設(shè)計(jì)與施工,對關(guān)鍵地方留有一定安全儲(chǔ)備,有必要的應(yīng)急措施提高安全意識(shí),確保安全,杜絕事故發(fā)生。

[1] 曹 偉.火力發(fā)電廠圓形筒體結(jié)構(gòu)模板設(shè)計(jì)與制作工藝[J].山西建筑,2008,34(15):101-102.

[2] 江正榮.建筑施工計(jì)算手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

[3] JGJ 162-2008,建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范[S].

[4] JGJ 130-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[5] J 10374-2004,鋼管扣件水平模板的支撐系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)程[S].