四连体库顶混凝土结构无落地脚手架施工技术研究

摘要：在工业与民用建筑领域，筒仓结构库顶现浇梁板施工时，传统施工方法施工周期长、工人的劳动强度大、投入的周转工具多，发生的费用高。通过工程实践，改进施工工艺，总结出了一套四连体库顶混凝土结构无落地脚手架施工技术，使工程达到速度快、技术先进、经济合理和施工方便的目标。

关键字：四连体筒仓；脚手架

Studyonthe ConstructionTechnologyWithoutScaffoldto the Roofofthe ConcreteStructure Four-linked Warehouse

【Abstract】 In the fieldofindustrial and civilconstruction，while the beam and slab cast-in-place constructed for the roof of the warehouse,it needed a long constructionperiodwith traditional construction method, and workers’slabour intensitywasgreat, turnover instrument devoted were more, the expense was high.According to the engineering practiceand improved the construction technics,the articleconcludeda series of construction technology withoutscaffoldto the roof of the concretestructure four-linkedwarehouse,such construction targets were achieved as faster speed, advanced technique, reasonable economy ,convenitconstruction and so on.

【Key words】four-linkedwarehouse;scaffold

中图分类号：TU74

山西省阳泉水泥生产线的石灰石储存库，为四联体筒仓构筑物，高35米，每个圆仓的直径为12.500m，壁厚250mm，南北向呈一字型排列。库顶为钢筋混凝土有梁板结构，每个库顶设①②③号主梁，主梁截面尺寸为400×1000mm，次梁截面尺寸为250×400mm，顶板厚100 mm。库顶板面标高35.000m，凝土强度等级为C30，见顶板结构示意图。

连体仓库顶混凝土结构施工时，按传统工艺，计算库顶板施工的全部荷载进行模板设计，确定承重脚手架搭设方法及拆除方法，方案确定后，在仓内搭设满堂承重脚手架、安装梁板模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土。这种施工方法工艺简单，但施工周期长、工人的劳动强度大、投入的周转工具多，发生的费用高，尤其是在筒仓结构的封闭空间内拆除模板及支撑体系时。本工程采用了一种无落地脚手架模板承重体系，不再搭设满堂承重脚手架，从而减少了施工费用、缩短工期、提高劳动效率.

一、方案设计

在距库顶板1.5米高空安装一操作平台，模板体系支撑在操作平台上。为了降低施工成本，平台梁尽量选用水泥项目钢结构施工中同规格的型钢，在平台拆除后，型钢能重复利用。每个平台下选用4根热轧I45b工字钢作为平台梁,并与主梁垂直设置，操作平台见示意图。经计算，一次浇筑全部顶板混凝土I45b不能满足承载力要，需更大规格的型钢或钢桁架，不能满足降低施工成本的要求。①②③号主梁混凝土采用叠合梁施工方法，分两次浇筑混凝土，主梁第一次浇筑800mm高，并将混凝土强度等级提高一级，按照C35做试配，选用早强型水泥，7天后压同条件试块，测出主梁混凝土实体强度，然后进行正截面和斜截面的承载力计算，满足要求后，拆除主梁梁底支撑，为操作平台卸荷。主梁剩余200mm高混凝土与库顶板结构后浇筑，以满足操作平台承载力和挠度变形的要求。

本方案充分利用先浇筑的钢筋混凝土主梁的强度来承担其自身的重力荷载，卸荷后减小操作平台上的负荷，满足二次浇注混凝土承载力要求，提高刚性平台的承载可靠性。

1、①②③号主梁第一次浇筑800 mm高时，I45b钢梁的受力情况：

（1）荷载统计：（I45b钢梁主要承受集中荷载）

混凝土主梁自重产生的荷载（取钢筋砼自重值25KN／m3）：

1.2×0.4×0.8×2.4×25=23.04KN

主梁模板及支撑荷载(自重标准值0.75ＫＮ／m3 ):

1.2×0.4×0.8×2.4×0.75=0.691KN

振捣混凝土时产生荷载(振捣荷载标准值2.0ＫＮ／m2):

1.4×2.0×0.4×2.4=2.688KN

F=23.04+0.691+2.688=26.419KN

荷载标准值：Fk=19.776KN（根据荷载组合要求，计算挠度时，荷载组合不考虑施工活荷载）

（2）计算简图

（3）以上荷载产生的最大弯矩

Mmax=Fl/2=1/2×26.419×12.5=165.119KN·m（4）所需钢梁的截面抵抗矩为

Wn= Mmax/γƒ=165.119×106/（1.05×215）

=731.424×103mm3=731.424cm3

又I45b的截面抵抗矩Wx=1500.4cm3> Wn=731.424cm3

钢梁的承载能力满足要求。

（5）挠度验算（Fk—取荷载标准值）

I45b钢梁的截面惯性矩为33759 cm4

ω/ι=（19FkL3/384EI）/L

=19×19.776×103×125002/（384×206×103×33759×104）

=1/455

钢梁的刚度满足要求。

因此：①②③号主梁浇筑800 mm高，I45b钢梁满足承力及挠度变形要求。

2、计算浇注7天后①②③号主梁承载力情况：

计算已完成浇筑800高的①②③号主梁的承载力情况。本工程库顶混凝土结构浇筑时日平均气温为25℃左右。根据作业计划，顶板混凝土在主梁混凝土浇筑后7天后进行施工。通过试验测得同条件试块强度值为31.5 N/mm2，取混凝土轴心抗压强度设计值为 fc=14.3 N/mm2,轴心抗拉强度值ft=1.43N/mm2。

（1）计算配筋率：主梁下部钢筋为6Φ25筋，箍筋为ø10@200四肢箍。

ρ=As/bh0=2945/(400×765)×100%=0.96%

ρmin=0.15%

配筋率满足最大、最小配筋率的要求。

（2）正截面承载能力验算

x=fyAs/α1fcb=300×2945/(1×14.3×400)=154mm

M= fyAs×(h0-x/2)=300×2945×(765-154/2)

=607.848KN·m

第一次浇筑800高主梁承受最大自重及施工活荷载弯矩值为:

第一次浇筑砼梁自重:

1.2×0.4×0.8×2.5×10=9.6KN/m

后浇筑200高砼梁自重

1.2×0.4×0.2×2.5×10=2.4KN/m

施工活荷载:1.4×1.5×0.4=0.84 KN/m

q=12.84KN/m

Mmax=ql2/8=（1/8）×12.84KN/m×(12.5m)2=250.78 KN·m

正截面承载力为607.848KN·m，第一次浇筑的主梁足以承受上述荷载。

（3）斜截面受剪的界面分析

为了防止发生斜压破坏，一般梁的最小截面尺寸应满足：

hw/b≤4（一般梁）

V≤0.25βcfcbh0（V—最大剪力设计值）

q=12.84KN/m

剪力设计值V=12.84×12.5/2=80.25KN

hw=800-35=765mm hw/b=765/400=1.9

先浇筑的混凝土主梁属一般梁

0.25βcfcbh0=0.25×1×14.3×400×765

=1093.95×103N=1093.95KN>80.25KN

截面尺寸满足要求。

（4）斜截面承载能力计算

Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvAsvh0/s

＝0.7×1.43×400×765

+1.25×210×4×78.5×765/200

＝621.582 KN>80.25KN

斜截面承载力满足要求。

通过以上①②③号主梁受力及正截面及斜截面承载力分析，在混凝土浇筑7天后，①②③号主梁完全可以满足承载力的要求，根据施工策划，主梁强度已达到31.5N／mm2,为了减小操作平台上的施工荷载，确保二次浇筑混凝土时能满足操作平台承载力要求，把主梁的梁底模支撑松动，为操作平台卸荷。

3、第二次浇筑顶板混凝土时，I45b受力情况：

（1）荷载统计

板自重: 1.2×2.4×0.1×2.5×10=7.2 KN/m

板模板及支撑:1.2×2.4×0.1×0.75=0.216 KN/m

施工活荷:1.4×1.5×2.4=5.04KN/m

q=12.456KN/m

荷载标准值：qk=6.18KN/m（根据荷载组合要求，计算挠度时，荷载组合不考虑施工活荷载）

（2）上述荷载在I45b钢梁跨中产生的最大弯矩：

Mmax= ql2/8=（1/8）×12.456×12.52=243.28KN·m

I45b钢梁跨中所能承受的最大弯矩为

M/max=γƒ Wn=1.05×215×1500×103=338.625 KN·m

> Mmax =243.28 KN·m

I45b钢梁承载能力满足要求。

I45b的整体稳定验算，为了增加钢梁的整体稳定性，在四根钢梁之间焊接10号的槽钢，使I45b钢梁的自由长度控制为4米（φb=0.97）。

M／φbW=243.28×106／0.97×1500×103=167.202N／mm2

f=215 N／mm2

I45b钢梁整体稳定满足要求。

（3） 挠度验算

荷载标准值：qk=6.18KN/m

ω/l=（5qkL4/384EI）/L

=5×6.18×125003/(384×206×103×33759×104)=1/442

I45b钢梁刚度满足要求。

4、计算结论

在四连体仓库面混凝土结构施工中，每个库采用4根热轧I45b工字钢梁作为操作平台的平台梁，并利用叠合梁施工方法进行混凝土顶板浇筑，平台钢梁可满足承载力和挠度变形的要求。

二、施工工艺

施工工艺流程：库壁滑模时预留钢梁梁口、埋设预埋铁件滑模机具拆除、钢梁吊装并焊接牢固、补浇梁口混凝土组装操作平台主梁支模、绑筋、浇筑主梁800高混凝土次梁、库顶板支模、绑筋库顶板混凝土浇筑模板体系及刚性承重平台拆除。

（1）钢梁及构配件的加工制作

根据计算，每个库中间最长的两根钢梁长12238MM～12296MM（梁端封板与垂直断面有夹角），热轧I45b定尺长度为9米，型钢接长采用45度对接焊缝，在梁两端距端部500处焊吊环。梁底预埋件（250＊400,锚筋为4Φ14）采用10MM钢板制作，中间留排气孔。吊篮用Ø12的钢筋可靠焊接。

（2）操作平台的安装

根据库顶主梁尺寸，本工程平台顶标高为33.500 m，净空1.4m。当滑模滑至32.950 m时，按I45b钢梁间距2.4m在库壁放置水平预埋件（钢梁支座）并留设600×600的预留洞，注意钢梁轴线方向与与四连体库中轴方向垂直。滑模到顶后，拆除圆仓中间的拉杆及中心环，进行钢梁的吊装，操作人员利用滑模装置的吊架进行钢梁的就位和焊接工作。待钢梁全部就位后，拆除全部滑模装置，在每个库内吊装两个半圆形钢管扣件平台（平台上提前铺脚手板和安全网）。平台悬空处，用Ø8的钢筋作为吊点，焊接在滑摸支承杆上，吊点间距1.2m。为了增加钢梁的整体稳定性，钢梁之间与钢梁垂直方向间距4m焊接10号槽钢，见示操作平台示意图。两个半圆形预制钢管平台安放好后用钢管扣结形成整体。

（3）库顶板主梁及板、次梁结构施工

为了尽量减小施工荷载，梁模板及底板模板全部采用木胶合板和5×10木方子；混凝土的配合比提高一个强度等级，水泥选用早强型。

高空操作平台组装完成后按图纸尺寸进行测量放线，用短钢管、扣件支梁底支承，支梁底模板 绑扎①②③号主梁钢筋合主梁侧模并进行加固浇筑800高主梁混凝土。

在主梁混凝土养护的同时，在操作平台上支次梁、顶板的模板，并按方案的要求留置施工洞绑扎顶板、次梁钢筋在试验室压主梁同条件养护试块，测得主梁混凝土强度标准值，通过上述混凝土结构计算确定混凝土构件的承载力承载力满足要求后浇筑顶板、次梁混凝土并养护。主梁、次梁、顶板的模板支撑示意图见附图。

顶板混凝土浇筑过程前，预先在钢梁上方拉紧水平钢丝，在顶板混凝土浇筑过程中，通过观察，发现平台跨中没有发生新的挠度增加，表明操作平台具有较高的可靠性。

（4）模板及操作平台的拆除

强度满足规范规定的拆模要求后，施工人员从预留施工洞中进入操作平台上拆除模板及其它周转工具。模板拆除完后，从中间向施工预留洞方向依次拆除脚手板、钢管扣件等周转工具直到施工洞口处，并从施工洞口向外运出。待两个半圆形平台板全部拆除后，在I45b钢梁两端分别放好焊制的吊篮。操作工人从库面下到吊篮中，用手板葫芦通过吊环与预留孔上方搭设的钢管支撑架吊装紧固，然后人工在吊篮内沿库壁割断钢梁。钢梁切断后用手板葫芦将钢梁一端下放，另一端静止，待其达到呈垂直状态时，用塔吊从预留洞口的一端将钢梁缓慢吊出。

钢梁全部拆除后，用吊模的方法把预留洞封堵、浇筑混凝土。

三、结束语

四连体库顶无落地脚手架施工技术是一种工效高、劳动强度低、整体性好、安全可靠、适用性强的工程施工新技术，目前水泥生产线大多是日产5000吨及以上的熟料的水泥生产线，其中石灰石储存库、原料调配库、水泥调配库均为连体仓结构，每条水泥生产线有6～8个这种圆仓，顶部结构多为现浇钢筋混凝土结构，采用该无脚手架支承体系代替搭设满堂承重脚手架可实现施工企业在满足质量的前提下追求工期、安全、经济效益最大化的要求。

［参考文献］：

GB50010-2002，混凝土结构设计规范

GB50017-2003,钢结构设计规范［S］