五羊村站高净空大厚度板模架施工方案和验算

1高净空大厚度板模架施工方案和验算一．工程概况广州地铁五号线五羊邨站，站台层顶板厚度和层高分别为500mm和6300mm，设备层顶板厚度和层高分别为400mm和5900mm，站厅层顶板厚度和层高分别为1000mm和4950mm，板最大跨度为9100mm，属于高净空大厚度板。为确保模板支撑体系安全可靠，特针对模板架搭设编制专项施工方案，并对主要杆件（立杆、水平受力杆、木枋、扣件）进行承载力和变形验算。二．搭设方案（1）材料选择本工程的架子采用满堂脚手架。钢管采用直径d=48mm，壁厚δ=3.5mm的钢管，有严重锈蚀、弯曲、压扁或有裂缝的钢管严禁使用，选用的扣件要有出厂合格证，禁止使用有脆裂、变形、滑丝的扣件，扣件表面应进行防锈处理，扣件活动部位应能灵活旋转，当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离不小于5mm。（2）脚手架的搭设首层满堂脚手架将直接搭设在已施工好的底板上。满堂架主要杆件有立杆、横杆、扫地杆和剪刀撑，由于各部位层高不同，侧墙高与厚度不同、所支撑的板厚不同，所以各层相关支撑取值不等，梁底和板底立杆间距、横杆道数具体见下表：支架间隙及横杆道数一览表部位层高梁底立杆间隙（模向/纵向）板底立杆间隙（模向/纵向）架体横杆层数站台层6300500*750600*750/750*7508设备层5900500*750750*7507站厅层4950350*750600*750/750*7506在满堂脚手架的搭设过程中，支撑楼板的钢管立杆顶部采用可调顶座。钢管脚手架连接方式采用横杆、立杆、剪刀撑通过扣件连接的方式。满堂脚手架的水平横杆采取每600～1500一道，扫地杆取距地面150~200。车站板底模木枋采用100×50的木枋，布置间距如下表：梁底板底站台层150mm200mm设备层150mm200mm站厅层100mm150mm2立杆与承受木枋的水平钢管用复扣件（上下两扣件）扣牢，并在每施工段沿纵横向各设四道剪刀撑。中柱先行独立施工，可作为一个较为牢靠的支撑点，使用满堂架夹紧抱住柱子。具体做法见下图示意（个别立杆间距根据实际梁、柱、结构风道调整，但立杆布置间距不得大于本方案数据的110%）。1、底板模板2、负三层（站台层）侧墙模板布置33、负三层（站台层）顶板布置4、负二层（设备层）布置45、负一层（站厅层）布置三．搭设方案的验算计算模型的确定由于板的面积百分比最大，且为大厚度板，因此验算以板来进行。取板单元面积为a×a，厚度为h1，架高为H。（侧墙由水平横杆对撑和斜撑复合支撑，并且横杆间距与立杆间距相当，因此稳定性高于板支撑系统，在此仅以板支撑系统验算结果作为参考，侧墙木方采用50×100的规格的落叶松木枋，间距150mm。）计算模型图：5荷载计算取钢筋混凝土体的自重为24kN/m3，则板底模满堂架所承受的荷载取值如下表：项目荷载标准值混凝土自重站台层板0.5m×24kN/m3=12kN/m2站台层梁1.2m×24kN/m3=28.8kN/m2设备层板0.4m×24kN/m3=9.6kN/m2设备层梁1.2m×24kN/m3=28.8kN/m2站厅层板1m×24kN/m3=28kN/m2站厅层梁1.9m×24kN/m3=45.6kN/m2钢筋重2kN/m2施工荷载2kN/m2模板及支架体系重1kN/m2混凝土振捣荷载2kN/m2荷载设计值站台层板12+2+1.4×（2+1+2）=21kN/m2站台层梁28.8+2+1.4×（2+1+2）=37.8kN/m2设备层板9.6+2+1.4×（2+1+2）=18.6kN/m2设备层梁28.8+2+1.4×（2+1+2）=37.8kN/m2站厅层板28+2+1.4×（2+1+2）=37kN/m2站厅层梁45.6+2+1.4×（2+1+2）=54.6kN/m2支撑体系的验算：a.钢管立管的验算取各层钢管立管间距，则每根立杆承受的荷载：站台层板F=21kN/m2×0.75×0.75＝11.81kN站台层梁F=37.8kN/m2×0.5×0.75=14.18kN设备层板F=18.6kN/m2×0.75×0.75＝10.46kN设备层梁F=37.8kN/m2×0.5×0.75=14.18站厅层板F=37kN/m2×0.75×0.75＝20.81kN站厅层梁F=54.6kN/m2×0.35×0.75＝14.33kN工地现有标准脚手架钢管直径D=48、壁厚δ=3.5。横截面积A=489mm2钢管回转半径：r=4/212dd=4/414822=15.78mm钢管脚手架连接方式采用横杆、立杆、斜杆通过扣件连接的方式。荷载通过底模传在木横档上，再传给钢管横杆上，横杆通过顶托传给立杆。斜杆保持整个6架体的稳定。计算板板底到底板面净高尺寸H。即钢管（立杆）在竖向间隔0.6m～1.5m处加一道双向横杆（本计算取max=1.5m间隔），以保证满堂架的整体稳定性。钢管长细比：λ=Lmax/r=1500/15.78=95查《钢结构设计规范》附录三《Q235钢a类截面轴心受压构件的稳定系数φ》得受压稳定系数(折减系数)站台层板φ=0.577站台层梁φ=0.577设备层板φ=0.585设备层梁φ=0.592站厅层板φ=0.592站厅层梁φ=0.600立杆计算：按压力计算站台层板σ=N/A=11.81×1000÷489=24.15N/mm2＜［f］=205N/mm2站台层梁σ=N/A=14.18×1000÷489=28.92N/mm2＜［f］=205N/mm2设备层板σ=N/A=10.46×1000÷489=21.39N/mm2＜［f］=205N/mm2设备层梁σ=N/A=14.18×1000÷489=28.92N/mm2＜［f］=205N/mm2站厅层板σ=N/A=20.81×1000÷489=42.561N/mm2＜［f］=205N/mm2站厅层梁σ=N/A=14.33×1000÷489=29.30N/mm2＜［f］=205N/mm2按稳定性计算站台层板σ=N/A=11.81×1000÷489÷0.577=41.85N/mm2＜［f］=205N/mm2站台层梁σ=N/A=14.18×1000÷489÷0.577=50.12N/mm2＜［f］=205N/mm2设备层板σ=N/A=10.46×1000÷489÷0.585=36.56N/mm2＜［f］=205N/mm2设备层梁σ=N/A=14.18×1000÷489÷0.592=48.85N/mm2＜［f］=205N/mm2站厅层板σ=N/A=20.81×1000÷489÷0.592=71.89N/mm2＜［f］=205N/mm2站厅层梁σ=N/A=14.33×1000÷489÷0.600=48.83N/mm2＜［f］=205N/mm2立杆稳定并符合受力要求，实际搭设时立杆间距不大于750mm，横杆间距不大于1500mm。钢管横担杆抗弯验算（按最大荷载验算）：横担杆上放置50×100的木枋，间距200mm以内，混凝土的荷载对横担杆受力可近似为均布荷载：2q=0.75×0.75×42kN/mm2q=11.81kN/mm2横担杆计算按多跨连续梁计算，横担杆钢管同立杆钢管，则截面惯性矩（对形心轴）为：7I=π（d4－d14）/64=π（4.84－4.14）/64=12.19cm4抵抗矩W=I/（d/2）=12.19/（4.8/2）=5.08cm4横担杆抗剪强度验算（按最大荷载验算）：满堂架设置，每区段长度约20米，立杆纵向步距为750mm，因此取最大五跨连续梁最横担杆钢管进行验算：σmax=Mmax/W=0.111ql2/w=0.111×11.81×7502÷(5.08×103)=145.2N/mm2＜［f］=205N/mm2横担杆抗剪计算：V=ql/A=11.81×750÷（2×489）=9.056N/mm2＜［V］=125N/mm2横担杆的挠度计算（按最大荷载验算）：y=ql4/150EI=11.81×7504÷（150×206×103×12.19×104）=1.006mm＜［y］=3mm综上所述，横担杆抗弯强度、挠度、立杆稳定性均满足要求。木枋的验算：板底、梁底木枋采用50×100的规格的落叶松木枋，按二跨连续梁计算，根据《木结构设计规范（GBJ17-88）》。计算如下：站台层板集中荷载P=(0.75×0.75×21)÷5=2.36抗弯σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.531＜［σm］=17N/mm2抗剪τ=P/2bh=0.236＜［τ］=0.236N/mm2挠度W=Pl3/48EI=0.5＜l/300=2.5mm站台层梁集中荷载P=(0.50×0.75×37.8)÷7=2.03抗弯σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.457＜［σm］=17N/mm2抗剪τ=P/2bh=0.203＜［τ］=1.6N/mm2挠度W=Pl3/48EI=0.406＜l/300=2.5mm设备层板集中荷载P=(0.75×0.75×18.6)÷5=2.09抗弯σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.47＜［σm］=17N/mm2抗剪τ=P/2bh=0.21＜［τ］=1.6N/mm2挠度W=Pl3/48EI=0.42＜l/300=2.5mm设备层梁集中荷载P=(0.50×0.75×37.8)÷7=2.03抗弯σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.457＜［σm］=17N/mm2抗剪τ=P/2bh=0.203＜［τ］=1.6N/mm2挠度W=Pl3/48EI=0.406＜l/300=2.5mm8站厅层板集中荷载P=(0.75×0.75×37)÷7=2.97抗弯σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.67＜［σm］=17N/mm2抗剪τ=P/2bh=0.3＜［τ］=1.6N/mm2挠度W=Pl3/48EI=0.59＜l/300=2.5mm站厅层梁集中荷载P=(0.35×0.75×54.6)÷10=1.43抗弯σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.32＜［σm］=17N/mm2抗剪τ=P/2bh=0.143＜［τ］=1.6N/mm2挠度W=Pl3/48EI=0.286＜l/300=2.5mm综上所述，通过验算，该支撑体系符合要求。四．具体搭设要求（1）严格执行钢管脚手架搭设的有关规定，按本方案具体实施。（2）工长应做好有关技术交底和安全交底，并严格执行“三检”制度，逐级检查层层把关。（3）横杆的长度不宜小于三跨(考虑连系梁的作用)；（4）横杆接长采用对接扣件连接，对接扣件应交错布置，即两根相邻横杆的接头不宜设置在同步或同跨内，不同步或不同跨的两个相邻接头在水平方向错开的距离不小于1000mm；（5）最好使用对接扣件，当使用旋转扣件连接时，横杆的搭接长度不应小于1m，应等间距设置三个旋转扣件固定；（6）模板支架设置纵横向扫地杆，扫地杆应采用直角扣件固定在距地面不大于200mm处的立杆上，当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定；（7）模板支架各层步距为600mm～1000mm；（8）立杆的连接必须采用对接扣件连接，搭接应符合下列规定：（9）立杆上的对接扣件交错布置，即两根相邻立杆的接头不设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开距离不宜小于1000mm；（10）承受板底木枋的水平钢管，不得出现悬挑钢管，必须在端头补加一根立杆。（11）当自间的立柱混凝土施工完成后，及时将满堂架和立柱连接成一个整体，以增强满堂架的整体稳定性。（12）顶层横杆采用双扣件（即复扣）加固，防止横杆下滑；9（13）每道剪刀撑跨越立杆的根数按斜杆与地面的倾角在40°~50°之间确定；（14）必须在模板支架外侧立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置，中间各道剪刀撑之间净距不应大于10m；（15）剪刀撑斜杆的接长应采用搭接，要求搭接长度不应小于1m，且采用3个（或以上）旋转扣件固定；（16）剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横杆或立杆上；（17）模板支架立杆每2m高的垂直允许偏差为