2-中建二局-现浇混凝土外斜柱模板体系的探索

现浇混凝土外斜柱模板体系的探索应用选题类型：创新型成果编写者:郑州市图书馆新馆（市民文化中心）项目QC小组编写日期：2010年12月成果发布内容目录一工程概况二QC小组概况三选题理由四设定目标五提出方案并确定最佳方案六制定对策七对策实施八效果检查九巩固措施和标准化十总结和下一步打算一、工程概况1.建筑概况郑州市图书馆新馆（市民文化中心）工程占地面积约5.09公顷，总建筑面积约72095㎡。建筑总高度30.6m，地下1层，地上5层，为框架-剪力墙结构;地上分裙房和主楼，裙房地上2层，为狭长扇形；主楼为上大下小的倒锥椭圆体，分为两个结构单元。本工程投资概算6.1亿元，是建国以来郑州市文化产业单体投入最大的公共建筑，更是郑州市标志性建筑，为郑州市重点工程，质量目标为“国家优质工程”。图1工程效果图2.主楼周边斜柱概况本工程建筑风格体现了国际、国内最新的设计理念，造型独特，外观宏伟、壮观、大气，基于设计理念的需要，主楼为上大下小的倒锥椭圆体，一层周边设38根分支柱，28根斜柱，二层以上设66根斜柱，柱断面为圆形。一层层高6m，二层至五层层高5.4m，柱直径为700mm和800mm，外倾角自18.43°到25.63º等七种不同角度，其中有独立斜柱、有等径斜交分支柱、有从剪力墙根部分出的斜柱，斜柱延长米1914m，斜柱混凝土用量约800m³，斜柱钢筋用量约210t。图2主楼三维模型图13二、QC小组概况小组名称郑州市图书馆新馆（市民文化中心）项目QC小组课题现浇混凝土外斜柱模板体系的探索应用课题类型创新型注册编号ZJZZ-2010-01注册时间2009年12月1日活动时间2009年12月1日——2010年6月30日活动出勤率100%QC培训时间人均接受QC教育均在48小时以上活动频次4次/月1.QC小组概况制表人：张鹏飞制表日期：2009.12.05表1QC小组简介姓名性别年龄学历组内职务及分工项目职务职称杨金铎男48大专组长:总负责项目经理高级工程师高天男38大专副组长：技术策划项目总工工程师黄成云男43本科副组长：施工策划执行经理工程师张鹏飞男27本科技术控制、数据收集技术部长工程师吴安超男33大专过程质量管理质检员助理工程师蔡增男24大专数据收集技术员助理工程师江梦楚男25大专过程管理专业工长助理工程师刘晓阳男26大专过程管理测量员工程师8人小组平均年龄332.QC小组成员简介制表人：张鹏飞制表日期：2009.12.05表2QC小组成员情况3.QC小组实施计划活动内容活动次数出勤人数出勤率（%）活动时间计划阶段（P）481002009.12.01～2009.12.31实施阶段（D）2081002010.01.01～2010.06.10检查阶段（C）281002010.06.11～2010.06.20总结阶段（A）281002010.06.20～2010.06.30制表人：张鹏飞制表日期：2009.12.05表3QC小组实施计划三、选题理由理由之三：本工程质量目标要求本工程的质量目标为：“国家优质工程奖”。理由之一：建筑造型独特，技术难度大本工程主楼为倒锥椭圆体，其四周为不同倾角的外斜圆柱，外斜圆柱施工质量的好坏关系到本工程设计理念的体现。同时，现浇钢筋混凝土外斜柱在国内应用的实例很少，无成熟的经验可供借鉴，因此，做好外斜柱模板体系的设计及施工，不仅能够体现本工程的设计理念，而且能够积累钢筋混凝土外斜柱的施工经验。理由之二：综合施工成本要求结构施工与装修施工统筹考虑，满足主体施工阶段与后期装修阶段的综合使用，尽量减少措施费。四、设定目标确定选题：现浇混凝土外斜柱模板体系的探索应用根据企业标准及合同要求，确定活动目标的具体指标为：1、外斜柱混凝土施工质量达到清水混凝土效果。2、斜柱轴线位置偏差：5mm，合格率≥90%。倾斜度：单层5mm，全高20mm，合格率≥90%。总体目标：通过对比分析，科学论证，在满足安全、质量、工期等要求的前提下，选择经济合理的模板体系。目标可行性分析该工程是郑州市重点项目，得到公司领导重视和大力支持。本工程项目领导班子综合素质较高，施工经验丰富，具有较强的创新能力。QC小组人员配置合理齐全，文化程度高，工作热情饱满。本项目选择的劳务作业队伍为成建制管理，工人技能高，综合实力强。使用单位、代建单位、监理单位和设计院等单位均对本工程很重视，积极配合。目标可以实现2.目标可行性分析五、提出方案并确定最佳方案QC小组成立后，通过多次组织学习，根据以往的施工经验，分析认为采用梁板柱整浇不利于模板的周转使用，施工难度大，施工质量不易控制，因此采用先施工柱再施工梁板的方法，结合本工程的实际情况，采用头脑风暴法，集思广益，归纳总结出以下四种模板体系方案：1.提出方案方案一：斜柱模板为钢模板，先施工室内竖直圆柱，以先施工完毕的竖直圆柱为支座，通过水平拉杆一端固定在先施工的竖直圆柱上另一端拉外斜柱模板，外脚手架仅作为操作架。见附图：方案二：斜柱模板为钢模板，同层梁上预埋钢管，在室内做钢管桁架为受力架，拉设外斜柱模板的模板体系，外脚手架仅作为操作架使用。见附图:方案三：斜柱模板为钢模板，以加密的落地脚手架作为承重架的模板体系，见附图：方案四：斜柱模板为钢模板，钢桁架作为外挑架的模板体系，见附图：第二步：斜柱模板安装，浇筑混凝土型钢钢管梁中预埋短钢管φ20钢筋梁底标高型钢钢管梁中预埋短钢管φ20钢筋梁底标高第三步：斜柱模板拆除型钢钢管梁中预埋短钢管φ20钢筋梁底标高第一步：钢桁架搭设2.方案分析方案一：该方案优点是利用建筑物自身结构作为受力点，节约成本；不足之处是施工工期长，斜拉在已施工的圆柱上，安全性低，隐患较多。方案二：该方案优点是施工操作方便，内外柱子可同时施工，工期短；不足之处是受力分析困难，安全性低。方案三：该方案优点是受力简单，清晰明了，内外架体可以同时施工，节约工期，支撑材料为普通钢管材料，同时可作为后期装饰脚手架使用，节约成本；不足之处前期占用场地较多。方案四:该方案优点是受力简单，清晰明了；不足之处是钢桁架制作吊装施工工期长，不便操作，成本较高。3、方案评估项目权数方案一方案二方案三方案四斜柱模板为钢模板，先施工室内直圆柱，以直圆柱为受力点，拉外斜柱模板的模板体系分数斜柱模板为钢模板，同层梁上预埋钢管，在室内做钢管桁架为受力架，拉设外斜柱模板的模板体系分数斜柱模板为钢模板，以加密的落地脚手架作为承重架的模板体系分数斜柱模板为钢模板，钢桁架作为外挑架的模板体系分数安全性3安全性较低3安全性较低3安全性高5安全性较高4质量2变形不易控制3变形不易控制3好5好5成本2低4低4较低3大1工期1搭设工期较长2长2短4长2可操作性2较复杂3较简便4简便5复杂2综合得分3*3+2*3+2*4+1*2+2*3=313*3+2*3+2*4+1*2+2*4=333*5+2*5+2*3+1*4+2*5=383*4+2*5+2*1+1*2+2*2=30选定方案不选不选选择不选对比以上方案的优缺点，小组成员按照评分规则，进行科学对比，评分如上表，由此判定：方案三综合评价最优。表4方案评估表制表人：张鹏飞制表日期：2009.12.15六、制定对策1.实施策划流程图效果检查砼浇筑活动结束小组人员分工，搜集相关资料斜柱、分支柱模板设计模板支撑体系设计、专家论证支撑体系、模板安装施工工艺提升循环施工总结成果发布2、实施策划对策表通过对四种方案的分析，外斜柱模板体系关键环节在于钢模板设计和支撑架体的设计、搭设。因此，小组将外斜柱模板设计、支撑系统设计、模板体系定位控制、模板拆除措施等各项指标作为动态控制的重点，小组制定对策如下表：表5对策表序号对策目标措施完成时间地点负责人1策划准备确保具备各种条件搜集相关信息，组织技术培训2009.12.10施工现场黄成云2斜柱、分支柱模板设计具有足够刚度、操作方便、不漏浆由专业钢模板厂家进行设计、加工2009.12.20施工现场及加工厂高天3支撑系统设计保证架体稳定利用计算软件受力分析2010.12.30施工现场张鹏飞4支撑体系搭设架体稳定，承重架与装修操作架综合利用1.材质确保。2.严格按支撑系统设计方案实施，技术交底到位。3.选择技术力量雄厚的架体搭设队伍。2010.05.30施工现场江梦楚5斜柱模板安装轴线偏移等符合规范设计要求、接缝严密不漏浆1.按照模板配板图实施。2.采用侧向支撑、钢丝绳+花篮螺栓固定等辅助加固措施2010.05.30施工现场吴安超6模板周转利用保证斜柱质量同层模板周转利用3~4次模板拆除后,利用架体及时回顶2010.05.30施工现场刘晓阳制表人：张鹏飞制表日期：2009.12.15七、对策实施实施一策划准备1、本工程计划2009年12月底出±0.000m，2009年12月初成立QC小组，小组人员进行分工、学习，认真了解图纸设计意图，深入现场了解实际场地情况，为地上外斜柱施工做好技术支持。2、调研同类工程的施工方法，采集数据，邀请相关专家进行指导、研究，2009年12月集中组织学习四次，确定了本工程外斜柱模板体系的整体思路。图3QC小组培训学习实施二斜柱、分支柱模板设计制作本工程斜柱、分支柱模板采用钢模板，经计算钢模板面板由5mm厚的钢板制作，附件由法兰、80×8mm扁钢、M16×40螺栓组成。模板拼接接头全部采用子母口对接，保证不漏浆。1、斜柱模板标准节每节长1.5m根部非标准节标准节每节长1.5m节与节之间拼缝节与节之间拼缝图4斜柱现场实例照片斜柱配板示意图2、分支柱模板图5分支柱现场实例照片实施三支撑体系设计外斜柱模板支撑体系采用落地脚手架，经计算，脚手架立杆纵距750mm，横距900mm，外侧采用可调支托斜顶到钢模边楞上，两侧用普通钢管加固及斜顶，内侧用ф18钢丝绳加花篮螺栓作为缆风绳调节柱模。一层外斜柱落地架直接搭设在基坑底，二层以上直接搭设在已硬化地面上。如下图所示：10009009009005.9m300100010001000一层外斜柱模板支撑架示意图二层以上外斜柱模板支撑架整体示意图我们利用品茗安全计算软件进行受力分析，其中立杆稳定性计算如下:不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：立杆的轴向压力设计值：N=14.996kN；计算立杆的截面回转半径：i=1.59cm；计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：k=1.155；当验算杆件长细比时，取块1.0；计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：μ=1.5；计算长度,由公式lo=k×μ×h确定：l0=3.118m；长细比Lo/i=196；轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到：φ=0.188；立杆净截面面积：A=4.24cm2；立杆净截面模量(抵抗矩)：W=4.49cm3；钢管立杆抗压强度设计值：[f]=205N/mm2；σ=14996/(0.188×424)=188.13N/mm2；立杆稳定性计算σ=188.13N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！受力分析：图6专家论证：2009年12月30日本方案通过专家论证支撑架搭设流程：场地平整硬化→定位设置通长脚手板→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→大横杆→小横杆→连墙杆→铺脚手板→剪刀撑→搭防护栏杆→绑扎安全网实施四支撑体系搭设本方案随着层数的升高，楼面向外延伸，承重架也向外扩展，形成多排承重架体系。需要指出的是，当一层架体可以拆除时，承重架纵向立杆可以间隔一根拆掉一根，形成纵向立杆间距1500mm，横向间距900mm的多排架体系，作为装饰操作架使用。图7支撑架搭设过程实施五斜柱模板支设斜柱模板安装流程：柱底坐浆→底模安装→中间柱模安装→顶模安装→加设支撑、缆风绳→检查验收为防止柱底跑浆烂根，柱根部在砼收面时搓平，并在模板周边于砼浇筑前一天用水泥砂浆封堵。图9柱模安装、侧向支撑、缆风绳固定钢丝绳内拉可调支托支顶图8柱底模安装、砂浆堵缝可调支托侧向支顶图10经纬仪测量控制图12多排外脚手架承重架图11花篮螺栓调节柱模花篮螺栓实施六模板周转实用经计算且经过结构设计师同意，斜柱砼