建筑工程中高支模施工技术的应用研究论文_康华聪

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摘 要:高支模施工技术关系到建筑工程的施工质量,并与施工人员的生命财产安全息息相关。本文对高支模施工技术在建筑工程中的应用展开了研究,结合某建筑工程实例,对高支模中梁模板的设计进行了分析,并详细介绍了支撑系统搭设的要求及安全环保措施,可为同类工程提供参考。

关键词:建筑工程;高支模;施工技术

随着我国国民经济的快速发展,建筑行业也得到了迅猛的发展,而高支模施工技术作为一种常用的施工技术,在建筑工程中的应用也越来越广泛。高支模施工是建筑工程施工中的一个难点,对施工操作的要求较为严格。若施工操作不当,很容易导致坍塌事故的发生,严重危害到施工的安全及施工人员的生命健康。因此,对高支模施工技术在建筑工程的应用展开研究具有十分重要的意义。

1 工程概况

某建筑工程为钢筋砼框架结构,总建筑面积为28360平方米,分为办公区和实验区,其中主楼地上9层,辅楼地上4层,建筑高度43.20m,实验区为柱下独立基础,梁板柱混凝土强度等级均为C35。由于使用功能的要求,实验区一层①~⑤轴NVH(噪声、振动、声振粗糙度)实验室层高达12.3m(实际模板施工层高12.9m),跨度17m,框架主梁截面400mm×1800mm,该部分模板工程属于高大模板支撑系统,本文仅对框架主梁模板系统进行设计及验算。

2 梁模板设计

2.1 梁侧模

面板为15厚胶合板,内龙骨为间距250mm的50×80mm木方,外龙骨则采用双钢管Φ48mm×3.0mm,并在断面内设置3道Φ12mm的对拉螺栓,跨度方向间距500mm。

2.2 钢管支撑系统

模板支架采用Φ48mm×3.0mm钢管支撑系统,内龙骨采用50×80mm木方,间距250mm,梁底支撑龙骨长度0.90m。顶托采用Φ48×3.0双钢管,立杆的纵距(跨度方向)不大于800,步距h=1.50m。

3 梁模板设计参数验算

3.1 梁侧模板设计验算

3.1.1 梁侧模组装设计图(见图1)

图1 梁侧模组装设计图

3.1.2 梁侧模板荷载标准值计算

①新浇混凝土侧压力F

F=0.22γctβ1β2 F=γcH

其中:γc=24.000kN/m3;t为新浇混凝土的初凝时间,当为0时(表示无资料)取200/(T+15),取4h;T为取35.0℃;V取0.500m/h;H取1.500m;β1取1.200;β2取1.150。

计算采用两者较小值,得新浇混凝土侧压力标准值F1=20.61kN/m2。

②强度验算按相关规范要求取新浇混凝土侧压力、倾倒混凝土时的荷载设计值,挠度验算则取新浇混凝土侧压力荷载标准值。考虑结构的重要性系数0.9,因此新浇混凝土侧压力标准值F1=0.9×20.61=18.549kN/m2;倒混凝土时产生的荷载标准值F2=0.9×4.000=3.600kN/m2。

3.1.3 梁侧模面板计算

面板计算宽度取1.68m,按照连续梁计算,为受弯结构,验算其抗弯强度和刚度。

荷载计算值q=1.2×18.549×1.680+1.40×3.600×1.680=45.862kN/m

面板的截面惯性矩I=47.25cm4,截面抵抗矩W=63.00cm3,计算简图如下。

变形计算采用静荷载标准值,受力图如下。

经计算,从左到右各支座力分别为N1=4.586kN、N2=12.612kN、N3=12.612kN、N4=4.586kN,最大弯矩M=0.286kN·m,最大变形V=0.291mm。

①抗弯强度计算:f=M/W=0.286×1000×1000/63000=4.540N/mm2<[f]=15.00N/mm2,满足要求。

②抗剪计算:T=3Q/2bh=3×6879/(2×1680×15)=0.409N/mm2<[T]=1.40N/mm2,满足要求。

③挠度计算:面板最大挠度计算值v=0.291mm<250.0/250,满足要求!

3.1.4 梁侧模内龙骨计算

内龙骨按照均布荷载多跨连续梁计算。

均布荷载q=1.2×0.25×18.55+1.4×0.25×3.60=6.825kN/m

挠度计算荷载标准值q=0.25×18.55=4.637kN/m,内龙骨计算简图如下。

经计算:最大弯矩M=0.371kN·m,最大支座F=4.601kN,最大变形V=0.334mm

内龙骨W=53.33cm3,I=213.33cm4

①内龙骨抗弯强度计算

抗弯计算强度f=0.371×106/53333.3=6.96N/mm2<15.0N/mm2,满足要求!

②内龙骨抗剪计算

T=3Q/2bh=3×2349/(2×50×80)=0.881N/mm2<[T]=1.30N/mm2,满足要求!

③内龙骨挠度计算:最大变形v=0.334mm<450.0/250,满足要求!

3.1.5 梁侧模外龙骨计算

外龙骨承受内龙骨传递的荷载,按照集中荷载下连续梁计算,集中荷载P取横向支撑钢管传递力计算简图如下。

经计算得最大弯矩Mmax=0.402kN·m,最大变形vmax=0.102mm,最大支座力Qmax=9.893kN。

抗弯计算强度f=0.402×106/8982.0=44.76N/mm2,小于设计强度,最大挠度小于500.0/150与10mm,满足要求!

3.1.6 对拉螺栓的计算

N=9.893kN<[N]=fA=12.920kN,满足要求!

3.2 梁模板扣件钢管支撑架设计验算

3.2.1 梁钢管支撑架组装设计图(见图2)

图2 梁钢管支撑架组装设计图

3.2.2 模板面板计算

面板为受弯结构,按照多跨连续梁受力验算其抗弯强度和刚度。

作用荷载包括梁与模板自重荷载,施工活荷载等,荷载计算如下。

钢筋混凝土梁自重:

q1=0.9×(25.500×1.800×0.400+0.500×0.400)=16.704kN/m

模板的自重线荷载:

q2=0.9×(2.000+0.000)×0.400=0.720kN/m

面板的截面惯性矩I=11.25cm4,截面抵抗矩W=15.00cm3。

①抗弯强度计算

M=0.100ql2=0.100×(1.35×16.704+0.98×0.720)×0.250×0.250=0.145kN·m

则:面板抗弯强度f=M/W=0.145×1000×1000/15000=9.690N/mm2<[f]=15.00N/mm2,满足要求!

②抗剪计算

最大剪力Q=0.600×(1.35×16.704+0.98×0.720)×0.250=3.488kN

则:截面抗剪强度T=3Q/2bh=3×3488.0/(2×400.000×15.000)=0.872N/mm2<[T]=1.40N/mm2,满足要求!

③挠度计算

面板最大挠度计算值v=0.677ql4/100EI=0.677×16.704×2504/(100×6000×112500)=0.654mm<[v]=l/250,满足要求!

3.2.3 梁底支撑木方的计算

①荷载计算

钢筋混凝土梁自重:q1=25.500×1.800×0.250=11.475kN/m模板自重线荷载:q2=0.500×0.250×(2×1.800+0.400)/0.400=1.250kN/m

活荷载为倾倒混凝土时产生的荷载:P1=2.000×0.400×0.250=0.200kN

考虑0.9的结构重要系数,则:均布荷载q=0.9×(1.35×11.475+1.35×1.250)=15.461kN/m;集中荷载P=0.9×0.98×0.200=0.176kN。

龙骨计算简图如下。

龙骨计算简图

经计算,从左到右各支座力分别为N1=-0.202kN、N2=3.383kN、N3=3.383kN、N4=-0.202kN,最大弯矩M=0.107kN·m,最大支座F=3.383kN,最大变形V=0.032mm。

木方的截面力学参数为W=53.33cm3,I=213.33cm4。

②龙骨抗弯强度计算

f=M/W=0.107×106/53333.3=2.01N/mm2<15.0N/mm2,满足要求!

③龙骨抗剪计算

T=3Q/2bh=3×2.407/(2×50×80)=0.903N/mm2<[T]=1.30N/mm2,满足要求!

④龙骨挠度计算

最大变形V=0.032mm<300.0/250,满足要求!

3.2.4 梁底顶托梁计算

托梁按集中与均布荷载下多跨连续梁计算,其中均布荷载取托梁自重q=0.090kN/m。托梁计算简图如下。

经计算得:最大弯矩M=0.837kN·m,最大支座F=11.935kN,最大变形V=0.697mm。

顶托梁的截面力学参数:W=8.98cm3,I=21.56cm4。

①顶托梁抗弯强度计算

f=M/W=0.837×106/1.05/8982.0=88.75N/mm2<[f]=205.0N/mm2,满足要求!

②顶托梁挠度计算

最大变形V=0.697mm<800.0/400,满足要求!

3.2.5 立杆的稳定性计算(考虑风荷载)

考虑风荷载时立杆的稳定性计算公式为:

风荷载设计值产生的立杆段弯矩按下列公式计算:

MW=0.9×0.9×1.4Wklah2/10

其中:Wk为风荷载标准值(kN/m2),Wk=uz×us×w0=0.250×1.000×0.126=0.032kN/m2;h为立杆的步距,取1.50m;la为立杆迎风面的间距,取0.90m;lb为与迎风面垂直方向的立杆间距,取0.80m。

风荷载产生的弯矩Mw=0.9×0.9×1.4×0.032×0.900×1.500×1.500/10=0.007kN·m。

Nw为考虑风荷载时立杆的轴心压力最大值,参照模板规范公式得Nw=11.935+0.9×1.2×1.344+0.9×0.9×1.4×0.007/0.800=13.578kN。

经计算:σ=13578/(0.458×424)+7000/4491=71.548N/mm2<[f],满足要求!

4 支撑系统搭设要求

①所用钢管和扣件必须为合格产品,木方及胶板符合方案设计要求。

②立杆搭设:一层高支模区域回填土严格按回填土施工方案,分层夯实,120厚碎石垫层,浇筑100mm厚C15混凝土,施工前应先将立杆位置现场弹线控制,严格按照设计尺寸搭设,确保位置准确、齐整;立杆连接采用对接,严禁搭接,相邻接头不得在同步内,且对接接头沿竖向错开的距离不宜小于500mm,各接头中心距主节点不宜大于步距的1/3,立杆下垫通长14#槽钢。

③立杆底距地面200mm处,沿纵横水平方向应按纵下横上设扫地杆,每一步距处纵横向应各设一道水平拉杆,并应在最顶步距两水平拉杆中间加设一道水平拉杆,所有水平拉杆的端部均与四周建筑物顶紧顶牢,扫地杆与水平拉杆应采用对接。

④剪刀撑设置:满堂模板支架立柱,在外侧周圈应设由下至上的竖向连续式剪刀撑,在中间纵横向每隔10m左右设由下至上的竖向连续式剪刀撑,其宽度为4.8m,并在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑。剪刀撑的底端应与地面顶紧,与水平夹角为45~60度。同时还应在纵横向相邻的两竖向连续式剪刀撑之间增加“之”字斜撑,在有水平剪刀撑的部位,应在每个剪刀撑中间处增加一道水平剪刀撑。

⑤施工中,应在柱周圈外侧和中间有结构柱的部位,沿柱竖向间距3m与结构柱设置一个固结点。

⑥扣件的拧紧力矩确保达到40N·m~65N·m。

5 安全与环保措施

①施工中认真执行安全操作规程,严禁违章。

②作业前必须进行安全技术交底。

③模板支架在第三步架处设水平防护层,做法:加设水平横杆,满铺竹笆。

④拆摸应执行拆摸令制度,拆摸时,应按顺序分段进行。

⑤模板加工垃圾及时清理,做到工完场清,现场整齐有序、低噪声、低扬尘、低能耗的整体效果。

⑥模板支撑系统应在搭设完成后,应组织验收合格后,方可进入后续工序的施工。

⑦混凝土浇筑要求:

a.混凝土应先浇柱,待混凝土强度达到70%后,方可浇筑梁板混凝土;

b.混凝土浇筑时,施工人员不得过多,也不得将施工机械、材料等堆放在支架处,必须将活荷载控制在2.5kN/m2以内,同时不得将混凝土集中堆放在模板支架处,也不得直接冲击到框架梁模板上;

c.混凝土采用汽车泵从两边向中间对称浇筑,严格控制混凝土的浇筑速度,对大梁等竖向结构不应超过0.5m/h。

⑧模板安装和浇筑混凝土时,应对模板及其支架进行监测,发生异常情况时,应按施工应急方案及时进行处理。

6 结语

综上所述,高支模施工技术在建筑工程中的应用能够有效提高建筑的性能和质量。但是,高支模施工对技术水平的要求较高,要求施工人员要严格按照标准规范进行操作,做好各个施工工序的质量控制工作,从而提高高支模施工的安全性和质量。本工程高支模施工安全、顺利完成,取得了良好的施工成效,对其他类似建筑工程高支模施工具有重要的参考价值。

参考文献

[1]郭书梅.建筑工程高支模安全施工技术探讨[J].建材与装饰.2015(51)

[2]林仙后.建筑工程高支模施工及技术控制探讨[J].江西建材.2014(13)

论文作者:康华聪

论文发表刊物:《基层建设》2016年25期

论文发表时间:2018/5/29

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