某展厅高支模设计与施工

1某展厅高支模设计与施工[摘要]本文主要介绍无锡会展中心一期展厅高支模的方案设计、支撑体系计算、架体构造与施工要求[关键词]高支模支撑剪刀撑稳定性设计施工前言：2006年10月，某公司施工的昆山富士康厂房工地发生了高支模支撑系统倒塌事故，损失惨重，分析事故发生的原因，主要是施工不规范，2008年国家针对模板安全专门出台了《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008），2009年10月26日建设部又印发了《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》（建质[2009]254号），这些说明国家对高大模板安全工作是越来越重视；我公司在无锡会展中心一期一层展厅的高支模工程施工中，针对工程特点对高支模支撑系统方案进行了专门的设计和论证，取得了理想的效果。一、工程概况无锡市会展中心一期建筑工程，位于无锡太湖新城，地下一层地上二层，建筑面积91610m2（地上58225m2，地下33385m2），一层展厅长308m、宽105m,其中一层层高12m、建筑面积近30000㎡，工程为框架剪力墙结构,一层柱子以700*700、700*1300为主，另有部分钢管砼柱和型钢柱，框架梁截面尺寸较多，一层框架主梁以500*1200、700*2000等为主，主框架梁跨度达18米。2二、高支模方案设计一层展厅层高12m，梁最大跨度18m，现浇板厚150㎜，梁最大线荷载为q=21.412kN/m，根据高支模的概念：高大模板支撑系统是指建设工程施工现场混凝土构件模板支撑高度超过8m，或搭设跨度超过18m，或施工总荷载大于15kN/㎡，或集中线荷载大于20kN/m的模板支撑系统。因此本工程属于典型的高支模体系，根据本工程的施工特点，高支模体系方案设计如下：支撑采用满樘落地式钢管（Φ48×3.0mm）扣件排架支撑体系；为确保排架体系整体稳定，本工程采取柱砼先浇筑至梁下50㎜处，柱拆模后将模板支撑系统水平杆与柱子刚性拉结；另梁板砼浇筑时采取对称浇筑，砼泵管加固、脚手架搭设等不得与排架相连，减少外部因素对排架整体稳定性的影响；模板选用18厚木胶合板和50×100木方。展厅上方700×2000大梁底部模板支撑立杆间距按0.41×0.41m设置，板底模板支撑立杆间距按0.82×0.82m设置，水平杆步距纵横向均按1.5m设置，其中离地200mm设一道扫地杆，在梁底和板底50×100mm木楞底设一道承压杆；为满足扣件抗滑要求和增加安全储备，梁下横杆下均设双扣件；700*2000大梁底支撑一排四根立杆，每根立杆荷载不超过0.8KN,对大于500*1200(肋梁)的梁,采取增加立杆或缩小纵距的方法来调整控制立杆荷载。所有主梁的横杆与次梁的纵杆拉通,框架主梁和边梁一侧立杆外侧设垂直剪刀撑,整个支架外围设垂直剪刀撑,由于层高较高,梁下剪刀撑分二次到底,对700*2000的大梁及相应大荷载梁下立杆增设斜撑,排架水平剪刀撑共设上、中、下三道。3三、高支模支撑的计算（以700×2000大梁为例）模板支架搭设高度H为11.85米，基本尺寸为：梁截面B×D=700mm×2000mm，梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.41米，立杆的步距h=1.50米，梁底增加2道承重立杆。梁模板支撑架立面简图4采用的钢管类型为Φ48×3.0。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。1．1.荷载的计算：(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：q1=25.00×2.00×0.41=20.5kN/m(2)模板的自重线荷载(kN/m)：q2=0.35×0.41×(2×2.00+0.70)/0.70=0.964kN/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=(1.00+2.00)×0.70×0.41=0.861kN均布荷载q=1.2×20.5+1.2×0.964=25.757kN/m集中荷载P=1.4×0.861=1.205kN面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W=41×1.8×1.8/6=22.14cm3；I=41×1.8×1.8×1.8/12=19.926cm4；ABAB5计算简图弯矩图（kN.m）剪力图（kN）变形图（mm）经过计算得到从左到右各支座力分别为：N1=2.874kNN2=8.779kNN3=5.794kNN4=1.788kN最大弯矩M=0.219kN.m最大变形V=0.89mm1．2强度计算：经计算得到面板强度计算值f=0.219×1000×1000/22140=9.892N/mm26面板的强度设计值[f]，取15N/mm2；面板的强度验算f[f]，满足要求！1．3抗剪计算：截面抗剪强度计算值T=3×4423/(2×410×18.00)=0.899N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.4N/mm2抗剪强度验算T[T]，满足要求！1．4挠度计算：面板最大挠度计算值v=0.89mm面板的最大挠度小于263/250，满足要求！2、梁底支撑方木的计算2．1．梁底方木计算：按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下：均布荷载q=8.779/0.41=21.412kN/m最大弯矩M=0.1ql2=0.1×21.412×0.41×0.41=0.36kN.m最大剪力Q=0.6×0.41×21.412=5.267kN最大支座力N=1.1×0.41×21.412=9.657kN方木的截面力学参数为：本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W=10×10×10/6=166.667cm3；I=10×10×10×10/12=833.333cm4；2．2方木强度计算：7截面应力=0.36×106/166667=2.16N/mm2方木的计算强度小于13N/mm2，满足要求！2．3方木抗剪计算：最大剪力的计算公式如下：Q=0.6ql截面抗剪强度必须满足：T=3Q/2bh[T]截面抗剪强度计算值T=3×5267/(2×100.00×100.00)=0.79N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.3N/mm2方木的抗剪强度计算满足要求！2．4方木挠度计算：最大变形v=0.677×17.843×4104/(100×9500×8333330)=0.043mm方木的最大挠度小于410/250，满足要求！3、梁底支撑钢管计算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取方木支撑传递力。ABAB支撑钢管计算简图8支撑钢管弯矩图（kN.m）支撑钢管变形图（mm）支撑钢管剪力图（kN）经过连续梁的计算得到：最大弯矩Mmax=0.286kN.m最大变形Vmax=0.123mm最大支座力Qmax=8.838kN截面应力=0.286×106/4491=63.683N/mm2支撑钢管的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求！支撑钢管的最大挠度小于433/150与10mm，满足要求！3．2．梁底支撑纵向钢管计算{梁摸板支架计算-3-2}梁底支撑纵向钢管只起构造作用，无需要计算。4、扣件抗滑移的计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9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=8.838kN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8.0kN；双扣件在20kN的荷载下会滑动，其抗滑承载力可取12.0kN。5、立杆的稳定性计算立杆的稳定性计算公式：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=8.838kN(已经包括组合系数1.4)脚手架钢管的自重N2=1.2×0.149×10.00=1.788kNN=8.838+1.788=10.884kN——轴心受压立杆的稳定系数，由长细比l0/i查表得到；i——计算立杆的截面回转半径(cm)；i=1.58A——立杆净截面面积(cm2)；A=4.24W——立杆净截面抵抗矩(cm3)；W=4.5——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；10l0——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l0=k1uh(1)l0=(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=1.7a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.10m；公式(1)的计算结果：=126.452N/mm2，立杆的稳定性计算[f]，满足要求！公式(2)的计算结果：=47.802N/mm2，立杆的稳定性计算[f]，满足要求！如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算l0=k1k2(h+2a)(3)k2——计算长度附加系数，按照表2取值为1.02；公式(3)的计算结果：=63.226N/mm2，立杆的稳定性计算[f]，满足要求！四、展厅地下室顶板结构承载力验算1、一层12米高支模梁自重折算成现浇板楼板荷载计算取一层12米结构图○10—○14/○E--○F范围内梁计算:1．1、主梁（700*2000）一根：V1=0.7*(2-0.15)*18=23.31m31．2、次梁L07(400*1000)二根:V2=0.4*0.85*15*2=10.2m3111．3、次梁L06(500*1200)二根:V3=0.5*1.05*15*2=15.75m31．4、框架梁KL08(400*1000)二根:V4=10.2m3七根梁折算成现浇板相当于现浇板板厚h=(23.31+10.2+15.75+10.2)/15*18=0.22m即一层12米结构梁板折算后总厚度H=150㎜+220㎜=370mm2、折算后370厚现浇板按0.9*0.9间距搭设排架,其排架立杆轴心荷载N计算:模板支架荷载标准值（立杆轴力）作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。2．1．静荷载标准值包括以下内容：（1）模板支撑架的自重（kN）：NG1=0.129×11.85=1.529kN（2）模板的自重（kN）：NG2=0.35×0.9×0.9=0.284kN（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：NG3=25×0.37×0.9×0.9=7.493kN经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=9.306kN。2．2．活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载：经计算得到，活荷载标准值NQ=（1+2）×0.9×0.9=2.43kN2．3．不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式：N=1.2NG+1.4NQ=1.2*9.306+1.4*2.43=11.1672+3.402=14.5692kN12根据以上计算可知，一层12米高现浇板模板支架立杆承受的轴心压力为N=14.5692KN，即首层地下室顶板承受一层现浇板模板立杆传给的均布荷载为P1=14.5692KN/(0.9m*0.9m)=18KN/m2;根据结构总说明可知首层地下室顶板展厅部分设计活荷载为q1=25KN/m2P1=18KN/m2结论:根据以上计算分析可知,地下室顶板展厅部分模板支撑在砼强度达到设计要求后可在一层12米高结构施工期间拆除，地下室顶板能承受其上部一层高支模的全部施工荷载;五、高支模体系施工⑴考虑到支撑架系统的稳定和安全，模板支撑由专业架子工搭设，楼面弹出立杆纵横轴线；根据JGJ162-2008模板规范要求，钢管、扣件的质量要符合规范和方案要求，结合柱距和梁间距，支撑体系四边、框架梁支撑侧边、18米跨中间每隔9米左右立杆从底到顶连续搭设剪刀撑，剪刀撑上下连续设置。⑵搭设立杆应符合下列要求：①底部立杆必须采用不同长度的钢管，根据图纸，由施工员、木工工长准