浅谈某高大模板方案设计

朱敬军 苏继荣 颜特亮

随着高层建筑的快速发展及建筑专业的功能和美观的需求,实际结构中常因楼层的净空要求较高,不允许添加柱等构件,而出现一些跨度大、空间高、荷载重的构件,目前,对这些构件的模板支架进行分析计算的研究和总结不多,不少工程编制的施工技术方案比较简略。对于梁模板承重架的搭设形式,应根据荷载的传递过程进行计算。

1 工程概况

本工程为唐山万达广场1号建筑工程,主要由A,B,C,D四栋塔楼及裙房组成,其中A,B塔楼23层,C,D塔楼 26层,高大模板部位为五层影剧院,面积为2 015 m2,影剧院最高处高度为10.25 m,梁截面最大为600 mm×1 500 mm,梁长为9 m,板厚为140 mm。根据有关规定,层高大于4.5 m,属于高支模;且施工荷载和自重非常大,是该工程的施工难点之一。

2 材料的选择

本工程支撑体系采用钢管扣件式满堂模板支撑架,支撑板厚140 mm;支撑架采用φ48×3.0 mm钢管和扣件连接,钢制螺丝上托及下座;模板用18 mm厚优质耐水胶合板;小楞木采用50 mm×100 mm木枋;剪刀撑、水平纵横拉杆、扫地杆均采用φ48×3.0 mm钢管,对拉螺栓用M14高强螺杆。

扣件的规格与要求:扣件应采用锻铸铁,符合国标(GB 15831)规定要求:抗拉强度不小于13.234×105kN/m2,延伸率不小于8%,螺丝螺帽采用3号钢,符合GB 5-66和GB 41-66的技术要求。铆钉采用20.25铆钉钢。在使用时还必须勤检查,不得有裂纹、变形、缩松、滑丝及一般不允许的缺陷。圆弧差异不得超过±5 mm,严格把好材料进场关和使用关。

3 模板支撑系统的设计

梁模板承重架支撑形式为梁底支撑小楞垂直梁截面方向,梁底方木截面尺寸为40 mm×90 mm,根数为4根。支架采用φ48×3.0 mm钢管,立杆沿梁跨度方向间距0.4 m,立杆上端伸出至模板支撑点长度0.2 m,步距1.2 m,梁两侧立杆间距1.2 m,梁底增加一根承重杆,梁底横杆间距0.4 m,立杆承重连接方式:托梁。现浇板支架立杆间距0.8 m,板底木方为40 mm×90 mm,间距 250 mm,顶托托梁采用90 mm×90 mm木方,其他与梁支架相同。模板支撑体系将梁板的施工荷载传至下一结构支撑层,要求混凝土强度达到拆模要求外,还应保留下一层的支撑体系不拆除。其梁下排支撑剖面图如图1所示。荷载传递方式:板底模→次楞→主楞→钢管支撑架→支承层。

4 模板支撑系统的验算

4.1 梁侧模板荷载计算

按《施工手册》,现浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:

其中,γ为混凝土的重力密度,取24.000 k N/m3;t为现浇混凝土的初凝时间,取2.000 h;T为混凝土的入模温度,取20.000℃;V为混凝土的浇筑速度,取1.500 m/h;H为混凝土侧压力计算位置处至现浇混凝土顶面总高度,取0.750 m;β1为外加剂影响修正系数,取1.200;β2为混凝土坍落度影响修正系数,取 1.150。分别计算得17.848 kN/m2,18.000 kN/m2,取较小值 17.848 k N/m2作为本工程计算荷载。

4.2 模板计算

利用中国建筑科学研究院开发的《应对施工现场常见安全事故的计算机方案及设计软件》及PKPM建筑施工安全设计软件进行计算;软件假设支架上、下端铰支;楼板为刚性、无变形,忽略支模架底部沉降;考虑风荷载;不考虑地震荷载;忽略水平荷载以及扣件无转动,采用平面杆系有限元分析的方法进行设计计算。

模板支架立杆的稳定性计算公式为:

其中,N为模板支架立杆的轴向设计值;∑NGK为模板及支架自重、现浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和;∑NQK为施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的荷载标准值及产生的轴向力总和。立杆长度计算公式为:

其中,L0为模板支架立杆的计算长度;h为支架立杆的步距;a为模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度。

经软件计算,模板面板抗弯设计与挠度设计值;梁的侧模板支撑抗弯设计与挠度设计值;立杆稳定性与立杆地基承载力均满足JGJ 130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范。

5 施工使用的要求

1)精心设计混凝土浇筑方案,确保模板支架施工过程中均衡受载,最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式;2)严格控制实际施工荷载不超过设计荷载,对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施,钢筋等材料不能在支架上方堆放;3)浇筑过程中,派人检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。

6 结语

支撑的有效安全是必须从支撑设计、支撑搭设、混凝土浇捣各个环节加以保证,任何一步失误都有可能带来严重的后果,除了按国家规范执行之外,要抓好重点部位,关键环节的支撑设计与施工,对关键地方留有一定安全储备,有必要的应急措施提高安全意识,确保安全,杜绝事故发生。

[1] 曹 伟.火力发电厂圆形筒体结构模板设计与制作工艺[J].山西建筑,2008,34(15):101-102.

[2] 江正荣.建筑施工计算手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[3] JGJ 162-2008,建筑施工模板安全技术规范[S].

[4] JGJ 130-2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[5] J 10374-2004,钢管扣件水平模板的支撑系统安全技术规程[S].