有关高支模设计施工中的方案部署及计算的探讨

摘要：与传统支撑体系不同, 高支撑体系具有支撑高度大, 体系自重大的特点, 在设计中更强调体系的整体稳定性、局部稳定性、底部立杆的强度和支撑楼面的承载力验算等问题。因此, 合理的布局、准确的荷载组合、对关键部位的科学验算以及可靠的构造措施均是设计的关键。本文结合某教学楼23.2 m、9.65 m高支模系统的实例来谈谈对高支模系统设计、施工的体会。

关键词：高支模设计思路 计算施工

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

1 工程概况

某教学楼为地下1 层、地上10 层的框剪结构, 总建筑面积为23 249 m2, 其中地下室建筑面积为4 184 m2,建筑总高度46 m。主体结构混凝土地下室为C30、P6, 1- 3 层为C40，4- 6 层为C35,7 层以上为C30。

模板支撑高度23.2 m时, 位置在1- 6 轴～1- 7 轴, 1- C轴～1- E 轴, 3.8 m×13 m=49.4 m2。从3 层楼板面至8 层顶,模板支撑高度23.20 m, 8 层现浇楼板厚度130 mm,梁截面:500 mm×750 mm, 梁跨度:12.9 m。

模板支撑高度9.65 m时, 位置在1- 2 轴～1- 6 轴, 1- B轴～1- E 轴, 36 m×20.4 m=734.4 m2，从地下车库顶板至二层顶, 二层现浇板厚度120 mm, 梁截面: 为700 mm×1 400 mm, 梁跨度: 为20.4 m。

2 设计思路

选择合适的支撑类型根据建筑结构的特点进行平面布置对荷载分组并予以计算根据上部荷载由上而下逐一验算支撑体系中各构件的抗弯、抗压强度,节点承载力,杆件的稳定性和架体的整体稳定性绘制支撑布置图和构造大样图高支模系统的施工组织设计搭设和拆除施工方案安全技术措施和加固措施支撑系统现场安装验收方法和标准。

图1 教学楼平面图 图2 教学楼剖面图

设计计算应充分考虑模板及支撑重量、混凝土及钢筋自重、施工人员和设备荷载、混凝土倾倒和振捣产生的荷载、风荷载,并按荷载的最不利状态和组合计算, 严格控制支撑架的变形, 确保架体的稳定, 还必须以单扣件抗滑力小于8 kN及双扣件抗滑力小于12 kN, 对扣件连接点进行验算。

3 方案部署

支撑采用钢管(φ48×3.5mm) 扣件连接, 排架支撑组合,模板采用胶合板, 竖楞采用(50×100mm) 方木, 搁栅采用钢管(φ48×3.5 mm) 扣件连接。柱、梁采用φ14 mm对接螺栓加固。23.2 m 高支架立杆横向间距600 mm, 纵向间距出650 mm, 步距1.5m, 顶撑立杆(以梁轴线为基准) 距梁轴线600 mm两侧设置双立杆, 纵向间距650 mm, 以双扣件与梁底横杆连接。9.65 m高支架立杆间距纵、横向都为800 mm, 步距1.5 m, 顶撑立杆(以梁轴线为基准) 距梁轴线500 mm两侧设置三根立杆, 双立杆纵向间距800 mm, 梁底采用双扣件。立杆底部采用槽钢垫板, 立杆距垫板200 mm处设纵横向扫地杆。立杆及纵横向水平杆均采用对接扣件连接。剪刀撑纵、横向连续设置, 竖向设置到顶。除在架体四周设置外, 纵、横向剪刀撑每隔4 跨设置一道。剪刀撑斜杆接长采用搭接方式。水平加强层设置在扫地杆到梁底下的纵横向水平之间, 每二步设置一道。水平剪刀撑纵向连续设置, 横向设置到边。水平与垂直剪刀撑形成网格状, 以增强整体刚度。支撑系统与四周已完成的楼板、墙体和立柱做可靠的刚性连接, 以提高模板支撑系统的整体稳定和平面稳定。

4 设计计算

4.1 23.20 m 高梁模板扣件钢管高支撑架设计计算模板支架搭设高度为23.2 m, 梁截面B×H=500 mm×750 mm, 梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.65 m, 立杆的步距h=1.50 m,梁底增加1 道承重立杆。

图三 计算简图

(1) 梁底支撑横向、纵向钢管强度计算

横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P 取木方支撑传递力。经计算得到:

最大弯矩Mmax=0.082 kN·m

最大变形vmax=0.038 mm

最大支座力Qmax=4.373 kN

抗弯计算强度f=0.082×106/5 080=16.07 N/mm2

最大挠度小于600.0/150 与10 mm,满足要求。

纵向支撑钢管同样按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P 取横向支撑钢管传递力。经计算得到:

最大弯矩Mmax=0.482 kN·m

最大变形Vmax=0.487 mm

最大支座力Qmax=7.791 kN

抗弯计算强度f=0.482 ×106/5 080=94.96 N/mm2

最大挠度小于650.0/150 与10 mm, 满足要求。

(2) 扣件抗滑移的计算

纵向或横向水平杆与立杆连接时, 扣件的抗滑承载力按照下式计算:

R≤Rc

其中Rc—扣件抗滑承载力设计值, 单扣件取8.0 kN, 双扣件取12.0 kN；

R—纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；计算中R取最大支座反力, R=7.79 kN

(3) 立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式:

σ=N／φA ≤[f ]

其中N———立杆的轴心压力设计值, 它包括: 横杆的最大支座反力N1=7.79 kN(已经包括组合系数1.4),脚手架钢管的自重N2=1.2×0.129×23.070=3.574 N,N= N1+N2=11.365 kNφ—轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i 查表得到=0.197；A—立杆净截面面积(cm2)； A=4.89σ—钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2)；

计算结果: =117.91 N/mm2

4.2 23.20 m 高扣件钢管楼板模板支架计算

模板支架搭设高度为23.20 m, 搭设立杆纵距b=0.65 m, 横距l=0.60 m, 步距h=1.50 m。作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载包括脚手架自重、模板自重、钢筋混凝土楼板自重； 活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。

(1) 按照集中荷载作用下的连续梁计算板底支撑钢管,经计算: 横向支撑钢管最大弯矩为0.235 kN·m、最大变形0.370 mm、最大支座力3.142 kN、抗弯强度46.26 N/mm2。纵向支撑钢管最大弯矩为0.440 kN·m、最大变形0.741 mm、最大支座力6.755KN、抗弯强度86.59 N/mm2。抗弯强度、挠度、扣件抗滑承载力均满足要求。

(2) 模板支架荷载标准值(立杆轴力)计算脚手架的自重: NG1 = 0.149×23.000=3.425 kN模板的自重: NG2 = 0.350×0.800×0.800=0.224 kN钢混凝土楼板自重: NG3=25.000 ×0.120 ×0.800 ×0.800=1.920 kN静荷载标准值NG = NG1+NG2+NG3= 5.569 kN。活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。活荷载标准值NQ = (1.0+2.0)×0.800×0.800=1.920kN。立杆的轴向压力设计值: N=1.2 NG+1.4 NQ=9.37 KN。

(3) 立杆的稳定性计算

σ=N／φA ≤[f]经计算:σ= 61.42 N/mm2 < [f],满足要求。

4.3 验算楼板强度

按照最不利考虑,楼板的跨度取4.50 m,混凝土为C40,楼板承受的荷载按照线均布考虑。宽度范围内配筋Ⅱ级钢筋,配筋面积As=1620.0 mm2, fy=300.0 N/mm2。板的截面尺寸为b×h=4 500 mm×120 mm。

板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算:

Mmax=0.051 3×ql2=0.051 3×106.05×4.502=110.16 kN·m经计算, 楼板所能承受的最大弯矩为: M1=sbh02f cm =45.79 kN·m由于M1=45.79 < Mmax=110.16, 所以第2 层以下的模板支撑必须保存, 使上部支撑荷载传至人防顶板。

4.4 限于篇幅, 9.65 m 模板高支撑架的计算略。

5 施工管理

高支架实施前，我们依据设计并结合现场情况制定了搭设、拆除方案, 制定了合理的施工作业计划和流程。并选择具备资质的搭设队伍,搭设人员持证上岗,并针对性开展专项安全技术交底。

实施过程中监控人员严格按照设计方案对作业人员的施工进行检查, 确保扣件和钢管的质量,每个扣件的拧紧力矩都控制在45～60 N·m。计划好立杆的竖向接头位置以及各段立杆的长度。架设立杆,决不可因其长度不合适而采用十字扣件与横杆扣接的方式来调整架体高度, 保证设计意图的实现。立杆和水平杆的接长位置相临错开,且不在同一步跨内。确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于规范的要求。在安装立杆的同时设置纵横向扫地杆和梁下纵横向水平杆,纵向扫地杆采用直角扣件固定在距底座上不大于200 mm处的立杆上,横向扫地杆采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上,保证立杆的稳定性。搭设完毕，相关人员按照规范及方案进行分段逐项验收,验收确认合格后移交使用。

本工程高支模系统的设计图纸和专项施工方案通过有关专家组技术论证, 整个过程较为顺利, 模板支撑体系在施工中非常稳定, 整体性能良好, 未出现异常情况,立杆、水平杆、剪刀撑变形微小, 混凝土架体基础无下沉、开裂现象。模板整体稳定,拆模后经检测混凝土实体结构质量符合要求, 验收合格。6 结语

通过工程实践,我们认为高支模设计与施工中除了要遵守规范中的相关要求, 才能更好的完成施工。