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1、大跨度梁模板及高支撐架的設計和施工一、工程概況1、本工程為礦業大學圖文信息中心工程，總建筑面積46735m2,地上八層，地下一層（人防工程），建筑高度（鐘樓檐口）為58m，結構型式為全現澆框架剪力墻結構，地震烈度為7度設防，砼等級從C35-C50，鋼材為級鋼。本工程是礦業大學在南湖校區投資興建的一項重點工程，是新校區的一座標志性建筑，華南理工大學建筑設計研究院設計，通州建總集團有限公司中標承建。2、該建筑主要由兩個圓弧形和局部折線構成其平面布局，其主要外輪廓均呈圓弧形立面，給主體結構的施工帶來一定的難度。其中在主樓屋面處，立面設計上則有曲率半徑為63000mm的大跨度弧形大截面梁，針對該梁的特2、殊性，我們在施工前組織技術人員進行了專題研究，對梁模板及其高支撐架進行認真的設計計算，編制了專項施工方案，以用于指導施工。二、模板設計的基本內容該框架梁為一弧形梁，斷面尺寸為bh=3003300mm，自重2.5t/m,底標高23.25m，弧長L=24000mm，曲率半徑為63000mm，由于支座（框架柱）設在五層框架梁柱節點上（此框架梁柱已經澆筑完畢，并將該梁的上下主筋全部留出。由于該梁的支座剛度、梁的含鋼率較大，且此弧形梁半徑也較大，因此計算該梁的模板及支撐時，可按直線梁考慮，其它參數見圖（一）。圖（一） 框架梁平面示意圖（一）、荷載計算：計算模板及其支架的荷載，分為荷載標準值和設計值。前者3、按經驗或查閱有關資料可得，后者以荷載標準值乘以相應的荷載分項系數而取得。1、荷載標準值：（1）、模板自重標準值：模 板 構 件 名 稱木 模 板（KN/M2）平板的模板及小楞0.30樓板的模板（包括梁的模板）0.50（2）、新澆砼自重：普通砼24 KN/M3（3）、鋼筋自重標準值：框架梁：1.5 KN/M3；樓板：1.1 KN/M3（4）、施工人員及設備荷載標準值：A、計算模板及直接支承模板的小楞時，對均布荷載2.5 KN/M2和集中荷載2.5 KN兩者所得彎距較大者采用。B、計算直接支承小楞結構構件時，均布荷載取1.5 KN/M2。C、計算支架立柱及其它支承結構構件時均布荷載取1.0 KN/4、M2。（5）、振搗砼時產生的荷載標準值：對水平模板為2.0 KN/M2，對垂直面模板為4.0 KN/M2。（6）、新澆砼對模板側面壓力標準值：強度驗算要考慮新澆砼側壓力和傾倒砼時產生的菏載，撓度驗算只考慮新澆砼側壓力。新澆砼側壓力計算公式為下兩式中的較小值F= F=CH式中: C砼的重力密度(KN/M3),取24 KN/M3新澆混凝土的初凝時間，為0時（表示無資料）取 200/（T+15）T= 砼的入模溫度取25。C外加劑影響修正系數，取1.0 00;混凝土坍落度影響修正系數，取1.15。V =砼的澆筑速度取2.5m/hH砼側壓力計算位置至新澆砼頂面的高度(m)(7)、傾倒砼時產生的水平荷載標5、準值(KN/M2)泵送砼取2KN/M22、荷載設計值：計算模板及支架的荷載設計值，應為荷載標準值乘以相應的荷載分項系數。1見下表：模板及支架荷載分項系數表項次荷 載 類 別11模板及支架自重1.22新澆砼自重1.23鋼筋自重1.24施工人員及設備荷載1.45振搗砼時產生的荷載1.46新澆砼對模板側面的壓力1.27傾倒砼時產生的荷載1.4（二）、荷載組合：1、荷載類別及編號：項次名 稱類 別編 號1模板及支架自重恒 載2新澆砼自重恒 載3鋼筋自重恒 載4施工人員及設備荷載活 載5振搗砼時產生的荷載活 載6新澆砼對模板側面的壓力恒 載7傾倒砼時產生的荷載活 載2、荷載組合：項次項 目荷 載 組 合6、計算承載力力驗算剛度1平板模板及支架+2梁模板的底模板及支架+3梁、柱（邊長300）墻厚100的側面模板（五）+（六）（六）4大體積結構柱（邊長300）墻厚100的側面模板（六）+（七）（七）三、模板設計的主要原則1、實用性：主要應保證砼結構的質量。（1）、接縫嚴密，不漏漿；（2）、保證構件的形狀尺寸和相互位置的正確；（3）、模板的構造簡單，支拆方便。2、安全性：保證在施工過程中不變形，不破壞，不倒塌。3、經濟性：針對工程結構的具體情況，因地制宜，就地取材，在確保工期、質量的前提下，盡量減少一次性投入，增加模板周轉，減少支拆用工，實現文明施工。四、梁木模板與支撐計算（一）梁模板采用11層膠合板7、，支撐體系采用483.5鋼管及50100方木。1、木材順紋抗壓強度fc=10N/2；2、木材順紋抗剪強度fv=1.4N/2；3、木材抗彎強度 fm=13N/2；4、木材彈性模量 E=9000 N/2；5、受彎構件容許撓度值=L/250。（二）鋼管483.5的幾何及力學特征值為：1、截面抵抗矩 W=5078mm32、截面慣性矩 I=121900mm43、截面積 A=489 mm24、彈性模量 E=2.06105N/mm25、回轉半徑 r=15.78mm（三）模板支撐體系參數1、支架步距 1800mm2、梁底立柱間距 500mm3、梁側立桿間距 500mm（四）梁模板基本參數（1）梁斷面尺寸 bh8、=3003300(mm);梁跨度L=24m。梁底標高23.25m。（2）沿高度方向和水平方向設對拉螺栓間距均為500，螺栓直徑14。（3）梁模板圖詳見圖（三）。1、荷載計算（線荷載）（1）、梁模板自重：0.5KN/M20.5(0.3+23.3)1.2=4.14 KN/M； (2)、砼自重：砼自重24KN/M3240.33.31.2=28.51 KN/M；（3）、鋼筋自重：鋼筋自重1.5 KN/M31.50.33.31.2=1.78 KN/M；（4）、施工人員及設備荷載A、計算模板及小楞取集中荷載2.5KNB、計算支撐小楞結構構件時取均布荷載1.5KN/mm2C、計算立柱時均布荷載1.0 KN/9、mm2(5)、振搗砼時產生的荷載A、對水平模板為0.321.4=0.84 KN/MB、對垂直面模板為3.34=18.48 KN/M（6）、新澆筑砼對側模壓力標準值：F=CH=243.31.2=95.04 KN/MF= =0.2224511.15=47.97 KN/M上二式結果比較按較小值取值因此F=47.97 KN/M（7）、傾倒砼時產生的水平荷載標準值泵送砼取0.3 21.4=0.84KN/M2、梁底模板及方木計算：梁底模與方木釘牢可以共同工作。（計算時只考慮方木的受力）方木為50 100mm，木板厚18mm，模板底采用3根木方立放，其下方用橫楞桿（鋼管）支撐間距500mm，梁底模板及方木按10、照三跨連續梁計算。圖（二） 梁模板示意查施工手冊得：剪力 V=0.6ql 彎矩 M=0.1ql2撓度 =0.667ql4/100EI(1) 抗彎強度驗算:M= 0.1q1L2=0.135.270.52=0.3882KNM=0.882106Nmm式中: q1=(1)+（2）+（3）+（5）=4.14+28.51+1.78+0.84 =35.27KN/M=0.882106/2.5105=3.528N/2fm=13N/235010026式中：截面抵抗距W= =2.51053（方木立放）所以，滿足要求。(2)撓度驗算:=0.667L4/100EI=0.66734.435004/100900012.5111、06 =1.021mm =2式中: q2，= (1)+（2）+（3）=4.14+28.51+1.78=34.43KN/M350100312慣性距I= =12.51064（方木立放）所以滿足要求。（3）抗剪強度驗算最大剪力V=0.6q1l=0.635.270.5=10.581KN截面抗剪強度T=3V/2bh=310581/250100=3.174梁底3根木方并放，因此每根木方的截面抗剪強度為：3.174/3=1.058N/ mm21.4N/mm2所以滿足要求。3、梁側模板計算：梁側模板與梁底板組合相似。但每側模板用10根方木平放其間距為370mm 方木與模板釘牢。梁兩側用豎桿固定側模，間距為5012、0mm，沿梁高設對拉螺栓間距500mm，按三跨連續梁計算。(2) 抗彎強度驗算:M= 0.1q3L2=0.166.450.502=1.66KNMMW式中: q3=（5）+（6）=18.48+47.97=66.45KN/M= =1.66106/4.167105=3.98N/2fm=13N/2101005026式中：截面抵抗距W= =4.1671053（方木平放）所以滿足要求。(2)撓度驗算:5002500.66766.455004100900083.341050.667q3L4100EI= = =0.369mm =2式中: q3=66.45KN/M810050312慣性距I= =83.3410513、4（方木平放）所以滿足要求。（3）抗剪強度驗算最大剪力V=0.6q3l=0.666.450.5=19.94KN截面抗剪強度由于梁兩側各有10根方木即20根方木并放T=3V/2bh=319.94103/25010020=0.2991.4N/MM2所以滿足要求。（4）穿梁對拉螺栓強度計算計算公式：N16.61KN因此滿足要求。4、梁側模立桿計算梁側模用雙鋼管立桿，對拉螺栓從上而下間距500mm，立桿的間距為500mm。立桿為受彎構件，可按3跨連續梁計算相關數據同大楞鋼管。（1） 抗彎強度計算M= 0.1q3L2=0.166.450.52=1.66KNM式中: q3=（5）+（6）=18.48+4714、.97=66.45 KN/M L=0.5m=500mmMW= =1.66106/10156=163.45N/2f=205N/式中雙鋼管截面抵抗距W=25078mm3=10156mm3所以滿足要求（2） 撓度計算5002500.66766.4550041002.0610521219000.667q3L4100EI= = =0.552mm =2式中: q3=66.45KN/M慣性距I=21219004（雙鋼管立桿）彈性模量E=2.06105N/mm2間距L=500mm所以滿足要求。5、大楞鋼管驗算大楞鋼管按三跨連續梁計算：（1）抗彎強度驗算M= 0.1q4L2=0.117.6355002=440815、75Nmm式中: q4= 35.27/2=17.635 KN/MMW L=0.5m=500mm= =440875/5078=86.82N/2f=205N/式中W=5078mm3所以滿足要求(2)撓度計算5002500.66717.2250041002.061051219000.667q5L4100EI= = =0.286mm =2式中: q5=34.43/2=17.22KN/M慣性距I=1219004E=2.06105N/mm2L=500mm所以滿足要求。6、支撐橫楞鋼管驗算其中a=100m， b=300m， L=500m（1）抗彎強度驗算M=(2-) =(2-)=925837.5KNm 式中16、q=(1)+(2)+(3)+(5)=4.14+28.51+1.78+0.84=35.27KN/m=182.3N/mm2f=205N/mm2所以滿足要求。（2）撓度驗算：=（8-+）=0.869mm=2mm所以滿足要求。7、鋼管立柱驗算：本工程鋼管立柱按兩端鉸接受壓構件來簡化計算。鋼管支架的連接方式有兩種，即扣件對接和扣件搭接，立柱允許荷載對接時為35.7KN，搭接時為13.9KN。（1）立柱穩定性驗算：A、每根立柱承受荷載。根據梁底模板驗算可求得q1=35.27KN/M，從梁模板的支撐體系可知梁的同一斷面兩側各有一根立柱且縱向立柱間距為500mm ,梁的每1米斷面有4根立柱，每根立柱承受的線荷17、載q=35.27KN/4=8.82KN13.9KN(搭接)。滿足要求，為安全起見梁底鋼管可以考慮雙扣件。立柱長細比=L/i=1800/15.78=114.1=150查表得穩定系數=0.48848.82103 0.4884489 N A故= = =36.93 N/2f=205 N/2式中N=8.82KN A=489mm2所以滿足要求。根據施工經驗，為確保大梁底不產生變形，在梁底中心每隔2m全跨設置立桿，并與相鄰桿件連成整體并在梁底全跨設置剪刀撐，增加整體的穩定性。五、梁模板高支撐架的構造和施工除了要遵守扣件架規范的相關要求外，還要考慮以下內容：1、模板支架的構造要求：立桿之間必須按步距滿設雙向水18、平桿和掃地桿，確保兩方向的足夠的設計剛度。2、立桿步距的設計當架體構造荷載在立桿不同高度軸力變化不大時，可以采用等步距設置。當中部有加強層或支架很高，軸力沿高度分布變化較大，可采用下小上大的變步距設置，但變化不要過多。高支撐架步距以1.5m為宜，不得超過1.8m。3、剪刀撐的設計：沿支架四周外立面尤其是四個大角應滿足立面滿設剪刀撐。中部可根據需要并依構架框格的大小，每隔一跨設置。4、頂部支撐點的設計；宜在立桿頂部設置支托板，其距離支架頂層橫桿的高度不宜大于400 mm。頂部支撐點位于頂層橫桿時，應靠近立桿，且不宜大于200mm。梁底立桿的扣件必須用扣件扣牢。5、支撐架搭設的要求嚴格按照設計尺寸19、搭設，立桿和水平桿的接頭均應錯開在不同的框格層中設置。確保立桿的垂直偏差和橫桿的水平偏差小于扣件架規范的要求。確保每個扣件和鋼管的質量是滿足要求的，每個扣件的擰緊力矩都要控制在45-60N m，鋼管不能選用已經長期使用發生變形的。 6、施工使用的要求精心設計砼澆筑方案，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展的澆筑方式。嚴格控制實際施工荷載不超過設計荷載，對出現的超過最大荷載要由相應的控制措施，鋼筋等材料不能在支架上方堆放。澆筑過程中，派人檢查支架和支撐情況，發現下沉、松動和變形情況及時解決。六、安全措施1、安裝柱模時，應將柱模與主筋臨時拉結固定，防止模板傾覆傷人。2、預拼裝柱20、模拆除時，先掛好吊索，再拆除拉桿及兩片柱模之連接，待模板脫離混凝表面之后吊運柱模。3、高處作業應搭設腳手架，操作人員應佩掛安全帶。4、模板安裝應在牢固的腳手架上進行，如中途停歇，應將就位的支柱、模板聯結穩固，不得架空擱置，以防掉下傷人。5、拆模時應搭設腳手板，拆模間歇時，應將松開的部件和模板運走。6、拆樓層外邊梁和圈梁模板時，應有防高空墜落、防止模板向外翻倒的措施。7、在拆除模板過程中，如發現梁混凝土有影響結構安全、質量問題時，應暫停拆除，經處理后，方可繼續拆模。七、效果驗證由于該梁的兩個支座即框架柱已經于2006年7月15日和框架主體一起整體澆筑完畢，因此根據有關規范的要求，將該梁的澆筑時間21、定在2006年8月12日，即已澆筑的結構混凝土的強度達到100%。同時為使本方案更具的經濟性、合理性，降低支撐架的高度，以減少周轉材料用量和工作量，從而節約成本，考慮將支撐系統支承在報告廳（一層、二層）的頂面上，所以該方案實施前，在支撐系統對應位置，分別將報告廳的二層、一層及地下室現澆樓板用鋼管等桿件預先支設，將上部施工荷載傳遞到地面上，確保萬無一失。在現場監理人員的通力協作下，項目部能嚴格按照方案的要求精心施工，并認真進行檢查、驗收，該梁在混凝土澆筑過程中，模板及其高支撐架沒有出現變形或局部松動等問題，取得了預期的良好效果，說明模板及支撐體系穩定，滿足強度、剛度和穩定性的要求。充分驗證了該大跨度梁模板及其高支撐架的設計合理、可靠，施工技術措施得力，具有很強的針對性和實際指導作用。