淺析建筑工程高支模的設(shè)計(jì)與施工

1、    淺析建筑工程高支模的設(shè)計(jì)與施工    摘 要：根據(jù)建筑工程高支模的特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，淺析高支模設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容;結(jié)合工程實(shí)例，論述滿堂支撐模架體系的計(jì)算方法、步驟，針對(duì)性的構(gòu)造措施，施工中的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：高支模特點(diǎn);設(shè)計(jì)計(jì)算;構(gòu)造措施;施工1 前言隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)及公共建筑物使用功能的不斷提高，高大空間的建筑物也越來(lái)越多，施工中的高支模技術(shù)也得到了普遍的應(yīng)用，高支模具有跨度大、支撐度高、荷載重、危險(xiǎn)性大、事故率高且后果嚴(yán)重等特點(diǎn)，因此應(yīng)予以高度重視.本文根據(jù)國(guó)家有關(guān)高支模的管理辦法及技術(shù)規(guī)范，結(jié)合本公司總承包施工的南昌綜合保

2、稅區(qū)國(guó)際貿(mào)易中轉(zhuǎn)物流標(biāo)準(zhǔn)廠房的實(shí)際工程情況，淺析高支模設(shè)計(jì)與施工的要點(diǎn)、重點(diǎn).2 高支模的設(shè)計(jì)高支模的設(shè)計(jì)具有可選搭設(shè)材料種類較多、方案布置靈活的特點(diǎn)，但更應(yīng)該有原則、有理論依據(jù)的進(jìn)行設(shè)計(jì).2.1 高支模設(shè)計(jì)的基本原則2.1.1 技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)合理。2.1.2 結(jié)構(gòu)安全等級(jí)及主要危險(xiǎn)源的辨識(shí)應(yīng)符合工程的實(shí)際情況。2.1.3 結(jié)構(gòu)傳力途徑明確，計(jì)算方法正確、可靠，驗(yàn)算內(nèi)容全面，構(gòu)造措施周到。模板及支架布置方案便于施工檢查及驗(yàn)收。2.1.4 選用的模板及架體搭設(shè)材料通用常見(jiàn)，可周轉(zhuǎn)使用，便于保養(yǎng)維護(hù)。2.2 高支模方案設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和程序2.2.1 根據(jù)工程具體情況及設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，初步確

3、定總體方案。2.2.2 根據(jù)市場(chǎng)或自有資源情況，選擇支模材料及確定相應(yīng)的材料物理力學(xué)參數(shù)。2.2.3 根據(jù)總體方案及所選材料，結(jié)合已有類似項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)高支模具體布置方案，明確模板支撐及構(gòu)造參數(shù)。2.2.4 根據(jù)布置方案、建筑物的施工圖紙及相關(guān)規(guī)范，進(jìn)行荷載分析、荷載設(shè)計(jì)值或標(biāo)準(zhǔn)值。荷載分析與計(jì)算是結(jié)構(gòu)計(jì)算中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，荷載項(xiàng)目分析應(yīng)不重不漏，荷載取值規(guī)范及組合計(jì)算正確，計(jì)算簡(jiǎn)圖中的荷載布置與實(shí)際情況相符。2.2.5 根據(jù)技術(shù)規(guī)范，按照模板架體的傳力途徑依次進(jìn)行高支模系統(tǒng)的強(qiáng)度、撓度、穩(wěn)定性驗(yàn)算。驗(yàn)算的重點(diǎn)是扣件抗滑移或頂托的抗壓承載力、立桿的穩(wěn)定性。根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果可以判斷高支模系統(tǒng)的布

4、置方案是否滿足結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟(jì)合理的原則，如不滿足，可以改變模板支撐及構(gòu)造參數(shù)或搭設(shè)材料的種類規(guī)格，再重新驗(yàn)算高支模體系的強(qiáng)度、撓度、穩(wěn)定性，如此反復(fù)，直到布置方案達(dá)到最優(yōu)。具體計(jì)算過(guò)程可借助可靠、成熟的專業(yè)計(jì)算軟件，有利提高計(jì)算的精確度及工作效率。2.2.6 支撐架體的地基承載力驗(yàn)算。如天然地基的承載力特征值不能滿足計(jì)算的地基壓力標(biāo)準(zhǔn)值，則需結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)地基進(jìn)行處理。2.2.7 根據(jù)高支模架的安全等級(jí)及規(guī)范要求，說(shuō)明支撐架體的構(gòu)造要求或措施。2.2.8 根據(jù)上述最終高支模體系布置方案，結(jié)合建筑物設(shè)計(jì)圖，繪制高支模平面圖、縱、橫剖立面圖、梁板支模大樣圖、節(jié)點(diǎn)連接大樣圖、地基處理大樣圖，以利現(xiàn)

5、場(chǎng)施工人員、操作工人有直觀形象的圖紙作為高支模的實(shí)施依據(jù)，將設(shè)計(jì)成果準(zhǔn)確無(wú)誤落實(shí)到施工現(xiàn)場(chǎng)。3 南昌綜合保稅區(qū)國(guó)際貿(mào)易中轉(zhuǎn)物流標(biāo)準(zhǔn)廠房高支模的設(shè)計(jì)3.1 南昌綜合保稅區(qū)國(guó)際貿(mào)易中轉(zhuǎn)物流標(biāo)準(zhǔn)廠房的特點(diǎn)分析該工程為兩層全現(xiàn)澆鋼筋砼框架梁板結(jié)構(gòu)，建筑長(zhǎng)度125米，寬54米或65米，框架柱間距9米，一層建筑高度10米，二層梁板支模高度10米，按照住建部頒發(fā)的?危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程管理辦法規(guī)定?文件，屬于高支模。二層梁結(jié)構(gòu)截面尺寸為400×1200mm、400×900mm、300×700mm、250×900mm，板結(jié)構(gòu)截面厚150mm或120mm。3.2 高支

6、模架的安全等級(jí)及主要危險(xiǎn)源識(shí)別，擬采用的總體設(shè)計(jì)方案。3.2.1 根據(jù)gbs5120-2016建筑施工腳手架安全技術(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，支模架高度大于8米但小于16米，安全等級(jí)為級(jí)，方案結(jié)構(gòu)計(jì)算中重要性系數(shù)采用1.0.3.2.2 主要危險(xiǎn)源識(shí)別：高支模系統(tǒng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定，高支模架體的整體穩(wěn)定，地基承載力。3.2.3 高支?？傮w設(shè)計(jì)方案：根據(jù)已有工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，本工程高支模總體設(shè)計(jì)方案采用梁、板、柱共用的滿堂扣件式鋼管支撐架。選取梁400×1200mm、250×900mm、板150mm三種截面作為支模驗(yàn)算控制截面，相應(yīng)覆蓋截面為400×900mm、300

7、5;700mm、120mm。3.3 選取的高支模周轉(zhuǎn)材料及相應(yīng)的材料物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)工程高支模搭設(shè)面積及工程進(jìn)度安排，預(yù)估周轉(zhuǎn)材料的總體數(shù)量，結(jié)合市場(chǎng)或自有周轉(zhuǎn)材料的保有情況，本工程選用的周轉(zhuǎn)材料名稱、規(guī)格、主要物理力學(xué)性能參數(shù)、使用部位如下：3.3.1 48×3.0mm鋼管，截面積a=424mm2，質(zhì)量3.33公斤/米，慣性矩i=10.78cm4，最小抵抗矩w=4.49cm3，回轉(zhuǎn)半徑i=15.9mm，抗彎、抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度值f=205.00n/mm2，使用部位：支撐架體、梁側(cè)模主楞、梁底縱向模托梁。3.3.2 鋼管構(gòu)配件：?jiǎn)蝹€(gè)對(duì)接扣件、旋轉(zhuǎn)扣件抗滑移承載力設(shè)計(jì)值8kn，雙個(gè)對(duì)接扣件抗

8、滑移承載力設(shè)計(jì)值12kn;可調(diào)頂托抗壓承載力設(shè)計(jì)值40kn，用于鋼管支撐架立桿頂部.3.3.3 m12穿梁對(duì)拉螺栓最大容許拉力值：17.85kn.3.3.4 木方及模板：50×80mm木方w=53.33cm3， i=213.33cm4 ;木材彈性模量e=9000n/mm2，抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度值f=15.00n/mm2，木方抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度值fv=1.4n/mm2.木方用于梁板模板的次楞。3.4 高支模布置方案、具體的模板支撐及構(gòu)造參數(shù)，傳力途徑。本項(xiàng)目的高支模布置方案經(jīng)過(guò)了幾個(gè)方案的反復(fù)計(jì)算、分析、比較，不斷優(yōu)化，最終確定以下模板支撐及構(gòu)造參數(shù)。3.4.1 梁側(cè)模參數(shù)：次楞平行梁跨度方向設(shè)置，

9、主楞垂直于次楞設(shè)置，主、次楞間距均為300mm，采用m12穿梁對(duì)拉螺栓固定側(cè)模及主、次楞。傳力途徑：水平向荷載側(cè)模次楞穿梁對(duì)拉螺栓。3.4.2 400×1200mm（400×900mm）主梁底模：底模下設(shè)垂直于主梁方向的橫向木方支撐，間距為200mm，木方支承于梁側(cè)水平鋼管及梁底縱向水平雙鋼管上，梁底縱向雙鋼管設(shè)置于梁底承重立桿的可調(diào)頂托內(nèi)。傳力途徑：豎向荷載底模橫向支撐木方水平鋼管可調(diào)頂托架體立桿。3.4.3 250×900mm（300×700mm）次梁底模：底模下設(shè)垂直于次梁方向的橫向木方支撐，間距為200mm，傳力途徑基本與主梁支模體系相似。3.4

10、.4 150mm（120mm）板底模：板底模設(shè)縱向木方，間距為300mm，木方支承于梁底水平橫向雙鋼管上，梁底橫向雙鋼管設(shè)置于支撐架體頂部立桿的可調(diào)頂托內(nèi)，傳力途徑：豎向荷載底模木方水平橫向鋼管頂托架體立桿。3.4.5 支撐架體的構(gòu)造參數(shù)：立桿縱、橫間距1.0m，立桿步距1.5m，架體搭設(shè)高度10m.400×1200mm（400×900mm）主梁底增設(shè)承重立桿1根，承重立桿與頂托連接處增設(shè)一道縱、橫向水平拉桿，立桿上端頂托伸出長(zhǎng)度0.3m，傳力途徑：立體所受豎向荷載地基。整個(gè)高支模構(gòu)造體系造型簡(jiǎn)單、實(shí)用、傳力明確、便于施工。3.5 高支模系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)荷載分析與規(guī)范取值，根

11、據(jù)?建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范?（jgj162-2008），具體如下。模板及支撐架體自重g1k，模板標(biāo)準(zhǔn)值0.35kn/m2，架體自重可根據(jù)架體布置參數(shù)，查?建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)范?（jgj130-2011）附表按實(shí)計(jì)算;砼自重g2k，自重標(biāo)準(zhǔn)值24kn/m3;鋼筋自重g3k，梁筋標(biāo)準(zhǔn)值1.5kn/m2，板筋標(biāo)準(zhǔn)值1kn/m2;新澆砼側(cè)壓力g4k按照規(guī)范公式計(jì)算;施工人員及設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)值q1k，1-3kn/m2振搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值q2k，2kn/m2傾搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值q3k，2kn/m2。由于本項(xiàng)目的支撐架用作砼的現(xiàn)澆支架，且架體高寬比小于1.0，所以不需考慮風(fēng)荷載作用。3.6

12、 模板與架體承載力計(jì)算時(shí)，按照上述規(guī)范，各部位荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算式3.6.1 平板底模及支架：q=1.2×（g1k+g2k+g3k）+1.4q1k3.6.2 梁底模及支架q=1.2×（g1k+g2k+g3k）+1.4q2k3.6.3 梁側(cè)模q=1.2×g4k+1.4q2k3.7 模板與撓度（變形）驗(yàn)算時(shí)，按照上述規(guī)范，各部位荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算式：梁側(cè)模q靜=g4k;梁底模q靜=g1k+g2k+g3k3.8 高支模體系計(jì)算內(nèi)容、方法、程序、主要結(jié)果結(jié)論。本項(xiàng)目的具體計(jì)算借助了江西南昌地區(qū)比較常用的?安必行?軟件，以下以400×1200mm主梁模板及支撐的計(jì)算為例。

13、3.8.1 梁側(cè)模模板計(jì)算：根據(jù)3.4所述模板及支撐布置方案及構(gòu)造參數(shù)，可以按均布線荷載作用下的三等跨連續(xù)梁計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：3.8.1.1 抗彎強(qiáng)度：按規(guī)范公式計(jì)算新澆砼側(cè)壓力為40.52kn/m2，再根據(jù)3.3-3.6所述，q=15.44kn/m，mmax=0.1×q×l2（次楞間距）=0.14kn·m，（拉應(yīng)力）=mmax/w（側(cè)模面板截面抵抗矩）=12.4n/mm2< p>3.8.1.2 抗剪強(qiáng)度計(jì)算：vmax（剪力）=0.6×q×l=2.78kn，（剪應(yīng)力）=3v/2bh（截面的寬高）=0.92n/mm2<1.4n

14、/mm2（木材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）。3.8.1.3 撓度驗(yàn)算：q靜=12.17kn/m，max=0.677/（100×e×i）=0.88mm< p>3.8.2 梁側(cè)模次楞計(jì)算：計(jì)算方法同上，只是材料參數(shù)不同，強(qiáng)度、撓度計(jì)算結(jié)果均滿足要求。3.8.3 穿梁螺栓計(jì)算：?jiǎn)蝹€(gè)穿梁螺栓所受最大壓力=（1.2×40.55+1.4×2）×0.3×0.3（主次楞間距）=4.63kn<17.85kn（允許值）。梁側(cè)鋼管主楞只起構(gòu)造作用，故不需對(duì)其驗(yàn)算。3.8.4 梁底模計(jì)算：按均布線荷載作用下三等跨連續(xù)梁計(jì)算，q=15.98kn/m，ma

15、x=4.0n/mm2，max=0.48n/mm2，max=0.13mm<200/250=0.8mm，均能滿足要求。3.8.5 梁底支撐木方計(jì)算：根據(jù)前述傳力途徑及支模布置參數(shù)，按部分范圍均布線荷載作用下的兩等跨連續(xù)梁計(jì)算，q=9.64kn/m（沿主梁寬度范圍作用荷載），max=2.25n/mm2，max=0.67n/mm2，max=0.04mm<500/250=2mm，均能滿足要求。中間支座反力p=3.78kn3.8.6 梁底縱向雙鋼管托梁計(jì)算：按照傳力途徑，托梁按集中荷載作用下的三等跨連續(xù)梁，集中荷載為支撐木方中間支座反力p=3.78kn，p作用的間距為支撐木方間距200mm.托

16、梁承載力計(jì)算結(jié)果max=114.7n/mm2<205n/mm2，max=1.59mm<1000/250=4mm，由于鋼管抗剪強(qiáng)度不起控制作用，故不用驗(yàn)算鋼管抗剪強(qiáng)度。3.8.7 梁底頂托抗壓計(jì)算：按照傳力途徑，頂托豎向作用力設(shè)計(jì)值=5×3.78=18.9kn<40kn（頂托抗壓承載力設(shè)計(jì)值）。3.8.8 梁底承重立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算（承重立桿為受力最大的立桿）來(lái)自頂托的壓力18.9kn再加上支撐架自重設(shè)計(jì)值1.5kn（自重具體計(jì)算根據(jù)架體構(gòu)造參數(shù)查規(guī)范附表），單根立桿所受荷載n=20.4kn，按照?建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)范?及附表，立桿壓應(yīng)力=n/（a），頂部立桿

17、=124n/mm2，底部立桿=182n/mm2，均小于立桿抗壓強(qiáng)度205n/mm2。3.8.9 立桿地基承載力驗(yàn)算：地基最大壓力值p=n/s（根據(jù)規(guī)范，立桿底部墊板最大受壓面積取0.25m2），p=81.6kn/m2.由于現(xiàn)場(chǎng)廠房?jī)?nèi)回填土處于雨季施工，分層壓實(shí)度不夠，回填土承載標(biāo)準(zhǔn)力達(dá)不到要求。結(jié)合廠房?jī)?nèi)地面的設(shè)計(jì)做法，施工完設(shè)計(jì)地面的18cm碎石墊層和20cm砼基層再搭高支模架，碎石墊層的承載力經(jīng)驗(yàn)值達(dá)170kn/m2，墊層之上為砼基層，墊層承載力不需折減修正，支架地基按上述辦法處理后，滿足要求。3.9 針對(duì)性的構(gòu)造要求據(jù)前述，該項(xiàng)目支撐架安全等級(jí)為級(jí)，架體剪刀撐應(yīng)按普通型剪刀撐的構(gòu)造措施來(lái)實(shí)施，建筑物框架柱距為9米，架體可采用鋼管抱箍形式與框架柱連接，以增強(qiáng)架體的整體穩(wěn)定性。施工時(shí)應(yīng)先澆框架柱，待框架柱砼有一定強(qiáng)度后，再澆梁板砼。4 高支模施工4.1 注意事項(xiàng)4.1.1 鋼管架及構(gòu)配件材料進(jìn)場(chǎng)后必須經(jīng)過(guò)二次檢測(cè)，其力學(xué)強(qiáng)度必須達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。4.1.2 現(xiàn)場(chǎng)施工必須按照設(shè)計(jì)方案實(shí)施。4.1.3 梁板砼澆筑應(yīng)從中間向四周逐漸推進(jìn)。4.1.4 施工時(shí)，梁板上的施工臨時(shí)荷載不能超過(guò)方案設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)值。4.2 施工重點(diǎn)檢查內(nèi)容立桿間距、步距，立桿與水平桿的連接，掃地桿的設(shè)置，剪刀撐搭設(shè)的數(shù)量與角度，立桿的落地情況，地面排水情況，扣件的擰緊矩，頂托的伸出長(zhǎng)度等均應(yīng)滿足?建筑