[QC成果]大跨度中庭悬空结构模板支撑体系技术创新

[QC成果]大跨度中庭悬空结构模板支撑体系技术创新－－全国工程建设优秀质量管理小组成果资料－－大跨度中庭悬空结构模板支撑体系技术创新天元建设集团有限公司二二七项目QC小组发布人：薛远龙二O一五年五月大跨度中庭悬空结构模板支撑体系技术创新天元建设集团有限公司二二七项目QC小组前言近年来，室内中庭在建筑设计中常常被作为一个重要的设计元素，在各类公共建筑和超高层商住楼中得到了广泛的应用。中庭作为一种室内型公共空间，不但能给公众带来愉快惬意的空间享受，而且能够达到空旷、通透、视野开阔的建筑效果。然而，由于中庭内部及顶部的混凝土结构具有悬空高度高、跨度大、荷载大、面积大等特点，这就给模板支撑系统的设计及施工带来很大的难度。一、课题简介：仲建商务广场工程位于枣庄市薛城区湘江路与广场西路交汇，总建筑面积63000㎡，建筑总高度为71.3m，框架剪力墙结构，地下1层，地上17层，由A、B、C、D四个塔楼组成。A塔楼B塔楼C塔楼D塔楼图1：仲建商务广场地理位置及效果图制图人：薛远龙制图时间：2021年8月1日其中A塔楼3-7轴交J-K轴、B塔楼7-11轴交C-D轴、C塔楼7-11轴交L-N轴分别设计了中庭，中庭横向柱网跨度为11.5m，纵向柱网跨度为25m，面积约288㎡，如下图阴影部分所示。中庭部位从一层通至塔楼顶部，中庭内设计了不同位置的悬挑结构、连廊通道、悬挑楼梯。该工程无标准层，中庭内悬空结构逐层悬挑，且位置不同，长短不一，悬挑横向长度3-6m不等，纵向长度为3-9m不等；连廊通道宽度为2m；悬空楼梯平面尺寸为1.2×9.5m。中庭悬空结构最大支模高度达50m，最大梁截面尺寸为400×800mm，现浇板厚120mm。1C塔楼A塔楼D塔楼B塔楼图2：A、B、C塔楼中庭悬空结构平面图（阴影部分为中庭）制图人：薛远龙制图时间：2021年8月1日中庭悬空结构区域悬空楼梯图3：A塔楼中庭悬空结构剖面图（J-K轴为中庭）制图人：薛远龙制图时间：2021年8月1日2二、小组简介：（一）小组简介本QC小组由施工经验丰富的精英工程师和思维活跃具有高学历的技术骨干组成，小组成员名单及基本情况见表1：小组简介表表1QC活动小组简介(1)小组名称小组注册号课题名称课题类型课题注册号出勤频率培训情况天元建设集团有限公司227项目QC小组TYJTQC02—27—2021大跨度中庭悬空结构模板支撑体系技术创新创新型TYJTQC-2021-01平均1次/周课题注册时间活动时间出勤率小组成立时间小组注册时间小组人数2021.8.12021.8.01—2021.12.20100%2021.8.12021.8.19人本小组成员平均接受TQM和ISO9001系列知识培训72学时QC活动小组简介(2)序号123456789姓名郑勇薛远龙闫玉凡李丙俊张祥峰张吉峰王宝明陈龙启郭欣年龄432842423028262726学历本科本科本科大专本科本科本科大专本科职称工程师工程师工程师工程师助理工程师助理工程师助理工程师助理工程师助理工程师组内职务组长副组长副组长副组长组员组员组员组员组员组内分工全面组织协调方案策划、技术顾问施工现场管理控制施工现场管理控制技术管理、措施实施技术管理、措施实施技术管理、措施实施安全管理、措施实施数据整理、统计分析制表时间：2021年8月1日制表人：薛远龙（二）小组活动进度计划小组活动进度计划表表210月11月12月日期项目选择课题确定目标目标可行性分析提出方案优选最佳方案8月9月2021.8.1—2021.12.203制定对策对策实施效果检查巩固及标准化总结及下一步打算备注制表人：薛远龙计划线实施线制表日期：2021年8月2日三、选择课题（一）问题提出1、根据图纸设计，3处中庭结构，跨空尺寸为11.5×25m，最大梁截面尺寸为400×800mm，梁底挠度变形不易控制。2、该工程工期十分紧张，合同规定主体封顶时间为2021年12月31日，否则按照合同要求，逾期一天罚款2万元，根据工程总体进度安排，必须9天一层，才能满足工期要求。3、本小组对公司承接类似结构工程采用传统落地式钢管脚手架搭设的方法工艺进行了现场、技术资料的查看，调查情况见表3。类似结构落地式钢管脚手架体系搭设调查表表3序号项目名称天元·郯城综合服务中心工程项目地点临沂市郯城县结构形式悬空结构概况搭设高度搭设方式落地式钢管脚手架落地式钢管脚手架支撑基础浇筑整体砼垫层（费用：300m3×260元/m3=78000元）浇筑整体砼垫层（费用：500m3×260元/m3=130000元）地下一层顶板，底部搭设满堂脚手架加固（费用：人工费5000元，周材租赁费100000元）工期调查方式1框剪结构2临沂博物馆工程临沂市兰山区框剪结构3郯城县电力调度中心指挥大楼临沂市郯城县框剪结构屋面分四层悬挑，悬挑长度层层递增，四次悬挑长40.6m度依次为1.5m，3m，4.5m，6m。建筑造型错层堆叠而成，建筑物四个立面均外挑最22.4m大9m的现浇梁板，中庭内悬挑跨度为18米。中庭顶部屋面设计了悬空结构：400×900mm、40035.5m×1000mm等不同截面的框架梁，200mm厚板厚。45天30天现场及资料落地式钢管脚手架28天制表人：薛远龙制表日期：2021年8月4日从上表可以看出，调查的3个项目采用了传统落地式钢管脚手架体系，2个支撑基础浇筑了整体砼垫层，1个支撑基础底部搭设满堂脚手架进行加固，分析可以看到搭设落地式钢管支撑架，需额外支出大量支撑基础费用，工期时间长。本工程中庭悬空结构如按照传统的搭设方法施工，小组成员绘制了主体结构施工周期横道图，如下图所示：4仲建商务广场主体结构传统方法施工工期横道图施工部位主体一层结构主体二层结构主体三层结构主体四层结构主体五层结构主体六层结构主体七层结构主体八层结构主体九层结构主体十层结构主体十一层结构主体十二层结构主体十三层结构主体十四层结构主体十五层结构主体十六层结构主体十七层结构图4：主体结构传统方法施工工期横道图制图人：薛远龙制图时间：2021年12月20日由上图可以看到，按传统施工方法施工，主体施工周期为163天，主体封顶时间为2021年1月10日，超过合同封顶工期节点10天，不能满足9天一层的工期。（二）课题确定因此必须考虑使用创新方法，对中庭悬空结构支撑体系进行优化、修改，保证大跨度中庭悬空结构的质量及安全，减少模板支撑的工期。所以本次活动课题确定为：“大跨度中庭悬空结构模板支撑体系技术创新”。四、目标设定（一）目标确保中庭悬空结构模板支撑新工艺成功实施，支撑体系强度、刚度和稳定性满足施工要求。（二）目标值1、主体结构施工工期比传统施工方法缩短10天。2、梁轴线位移偏差5mm(国家规范要求8mm)，梁底标高偏差±8mm（国家规范要求±10mm）。（三）目标可行性分析：1、小组成员施工经验丰富，搜集和整理了大量有关大跨度中庭悬空结构模板支撑体系的资料，并邀请结构设计人员进行指导，为施工顺利进行提供了可靠的安全和技术保障。2、强有力的专家队伍支持。小组成员邀请了多位资深专家参与对悬空结构模板支撑方案的技术论证，为方案的可行性提供了保障。3、影响本工程总工期及质量的主要原因在于中庭悬空结构模板支撑体系搭设周期长、稳定性差，只要创新一种新工艺，就能够缩短工期，增强其稳定性，完成实现活动工期目标，保证混凝土构件成型质量。综上分析：目标可以实现。五、提出方案并确定方案（一）提出方案：小组成员围绕课题召开会议，运用“头脑风暴法”打破传统思维，相互启发，集思广益，对其悬空模板支撑方案进行讨论，提出各种方案，并运用亲和图进行归纳整理:5大跨度中庭悬空结构模板支撑体系组装式型钢桁架悬空主梁支撑体系可现场拼装承重能力强，适用范围广泛扣件式钢管桁架悬空主梁支撑体系现场材料无需另外购置钢管桁架+满堂脚手架支撑方案钢管桁架+满堂脚手架支撑方案扣件扭矩力达到65N.m利用两端11.5米跨框架梁做支座利用两端11.5米跨框架梁做支座增设临时钢筋砼梁悬空主梁支撑体系挠度变形小转换刚性支撑基础，刚度大针对悬空高度高的结构增设工字钢平台悬空主梁支撑体系固定安装简便回收利用率高利用两端11.5米跨框架梁做支座图5：亲和图制图人：薛远龙制图时间：2021年8月12日根据上述亲和图，我们设计出四种方案，具体做法如下：方案示意图与具体做法对比表表4序号方案示意图具体做法说明1、组装式型钢桁架悬空主梁支撑体系组装式型钢桁架悬空主梁支撑体系型钢预先工厂下料，现场进行组装，利用11.5米跨两端纵向框架梁做支座，安装完成后，搭设模板支撑体系62扣件式钢管桁架悬空主梁支撑体系扣件式钢管桁架悬空主梁支撑体系使用现场现有钢管扣件搭设桁架，利用11.5米跨两端纵向框架梁做支座，桁架搭设高度1.5米，完成后搭设模板支撑体系3增设临时钢筋砼梁悬空主梁支撑体系增设临时钢筋砼梁悬空主梁支撑体系针对悬空高度高的结构，在原有设计的结构上增设临时300×600mm现浇钢筋砼梁，作为刚性支撑基础搭设模板支撑体系。4工字钢平台悬空主梁支撑体系工字钢平台悬空主梁支撑体系横向布置工字钢梁，利用11.5米跨两端纵向框架梁做支座，安装固定完成后，搭设模板支撑体系制图人：薛远龙制图时间：2021年8月13日（二）优选最佳方案：小组成员针对以上四个方案，分别从可操作性、经济合理性、安全性以及工期四方面进行对比分析，方案论证结果见表5：7大跨度中庭悬空结构模板支撑体系技术创新方案分析论证表序号方案可操作性经济合理性安全性工期表5结论1、传力简单，支撑稳1、整体平面型钢桁架造价：500定，相对安全。型钢桁架吊装及现场1、现场组装，但元/㎡2、整体性好，承载力拼装每人约10㎡/天，组装式型吊装难度较大2、型钢安装人工费用：288大，刚度大，稳定性10人×10㎡/天=100不钢桁架悬12、现场需做结构㎡×15元/㎡=4320元好，节点安全可靠性㎡/天，需3d完成，脚选空主梁支预埋件与型钢桁3、脚手架搭设及拆除;288㎡好。手架搭设每人约50㎡用撑体系架焊接。×18元/㎡=5184元3、可作为隔离平台，/天,需1d由此可见，成本过高利于平台上下相关工合计：4d序同时作业1、钢管桁架租赁费用：20元/钢管桁架搭设每人约1、经过计算，钢1、该支撑体系会产生㎡10㎡/天，10人×10扣件式钢管布置密度大。较大的侧向挠度，刚2、钢管桁架搭设费用：㎡/天=100㎡/天，需不管桁架悬2、组装工作量度较小。2288㎡×20元/㎡=5760元3d完成，脚手架搭设选空主梁支大，操作难度大。2、安全操作性差。3、脚手架搭设及拆除;288㎡×每人约50㎡/天,需用撑体系3、钢管桁架搭设3、竖向挠度变形量18元/㎡=5184元1d质量不易控制。大。由此可见，成本稍高合计：4d1、钢筋模板砼人工费：3000+1080+1000=5080元1、增加的临时钢2、钢筋材料费：5t×3000元筋砼梁支撑体系钢筋砼梁模板支设与/t=15000元1、承载力好、刚度大、增设临时搭设困难。浇筑需4d，脚手架搭砼材料费:50m3×300元/m3稳定性好。不钢筋砼梁2、需对结构重新设每人约50㎡/天，3=15000元2、交叉作业安全隐患选悬空主梁设计布置，增加10人×50㎡/天=5003、钢筋砼梁拆除费用：13800多，拆除工作环境安用支撑体系结构荷载，对建㎡/天，需1d完成。元全性低。筑结构稳定极为合计：5d4、脚手架搭设及拆除：288㎡不利。×18元/㎡=5184元由此可见，成本过高工字钢吊装及安装每1、施工简便，容1、工字钢租赁费用：0.23元1、承载力、刚度、稳人30㎡/天，10人×工字钢平易操作/m/天定性能满足施工要30㎡/天=300㎡/天，台悬空主2、传力明确，受2、工字钢安装及脚手架搭设拆选4求。仅需1d完成，脚手架梁支撑体力合理除费用：用2、经过设计与论证，搭设每人约50㎡/系3、工字钢自重288㎡×20元/㎡=5760元安全性有保证。天,需1d.小,方便吊装。由此可见，成本低廉合计:2d制表人：薛远龙制表时间：2021年8月18日通过对以上四种方案的对比分析，我