高层滑模施工设计毕业设计论文Word下载.docx
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滑模施工技术是混凝土工程和钢筋混凝土工程中机械化程度高、施工速度快、场地占用少、安全作业有保障、综合效益显著的一种施工方法。
它始创于本世纪初期,由于液压滑模千斤顶和集中控制设备的研功,40年代中期在国外得到了较大的发展。
我国在本世纪30年代,已开始试用手动滑模施工,至70年代,这项施工工艺开始在全国推广应用,并得到了较快的发展。
近10多年,滑模施工技术又有了长足的进步,部分成果已达到国际先进水平。
近10多年来,滑模施工工艺不断革新,派生出了多种形式的滑模工艺,已成功地应用在工程实践中,取得了显著的经济效益和社会效益。
比较成熟和典型的新工艺有:
不同材质墙体的“复合壁滑升工艺”,井壁或结构加固用的“单侧滑升工艺”,双曲线冷却塔的“滑动提升模板工艺”,“滑框倒模工艺”,“液压爬模工艺”,在高层建筑施工中,根据其结构特点,开发了“一滑一浇法”又叫“逐层空滑楼板并进法”、“先滑墙体楼板跟进法”、“先滑墙体楼板降模法”,等等。
此外,还研究开发了成套的滑模施工技术,如“高层建筑成套滑模施工技术”,“松卡大顶滑模施工成套技术”等,使滑模施工综合技术应用水平上了一个新台阶。
近10多年来,针对以往滑模施工中出现的问题,对模板系统进行了改进,如在高层建筑中研究推广大型化、模数化的定型组合大钢模板,替代以往围圈加小钢模的做法,基本上解决了由于小模板刚度差、拼缝错台多,
控制不当易出现混凝土墙面不平的缺陷;
在特种结构中,研究推广定型化、工具化的组合钢模板,克服了以往通常一个构筑物配置一套专用模板,利用率低的缺陷,有效地降低了滑模施工成本。
在提升架系统中,许多单位开发了可调节的支腿,使模板的锥度和截面尺寸可随时调整,提升架立柱与横梁之间也可调节,以适应更大截面变化的要求。
经合理配制的大型化滑模装置,拼缝少,组合刚度大,配上异型模板可以组成各种复杂的平面形式,通用性强,周转次数多,为滑模装置的租赁化创造了条件,而且滑模施工成本相对降低,对改善混凝土外观质量、保证施工精度有积极意义,实际应用中已取得明显的技术经济效益。
1.2高层建筑整体电动爬架的设计施工状况
脚手架从杉木杆绑扎开始,发展到至今大量使用的扣件式钢管脚手架。
通常高层建筑施工外墙脚手架采用自下而上满搭扣件式钢管脚手架,满堂脚手架的材料用量大,使用时间长,费用高,随着建筑形式的多样化,促使脚手架朝装拆简单,移动方便,承载性能好,使用安全可靠的方向发展。
八十年代后期,建筑业开发并试用整体升降外墙脚手架(也称外爬架,爬架),该脚手架采用扣件式钢管和碗形承插式脚手架搭设。
在高层建筑的主体施工中,整体爬升脚手架有明显的优越性,它用料少,只安拆一次,爬升快捷方便,经济效益显著,是一种很有推广使用价值的高层建筑外墙脚手架,被建设部列人重点推广的10项新技术之一。
整体爬升外脚手架以电动葫芦为提升设备,使整个外脚手架沿建筑物外墙或柱整体向上爬升。
搭设高度依建筑物标准层的层高而定,一般取建筑物标准层4个层高加1步护身栏的高度为架体的总高度。
外爬架采用双排脚手架,可以使用常规的钢管扣件脚手架,也可以是碗形承插式脚手架,搭设要求与常规脚手架的要求完全相同。
架体最下一步为整个架体的承力析架,承力析架仍是整个架体的一部分,只不过在每个节间内都有斜腹杆,且上弦杆、斜腹杆均采用双管。
承力析架两端坐落在用型钢制作的承力托上,用中25的花栏螺杆将承力托的受力传到主体结构上。
电动葫芦的爬升速度一般为100mm/min,故3m层高的标准层,每升一层架的时间仅为半个小时,可以安排在其他施工人员下班时的中午时段进行爬升,极为快速、安全。
1.3本文研究的主要内容和方法
本文以深圳鸿颖大厦工程为例,研究了在高层建筑施工过程中对工期、质量、成本影响最大的核心筒体(包括剪力墙、框架柱等)液压滑升模板的设计和施工技术,以及整体电动升降外墙脚手架的设计和施工技术。
并对两种施工工艺与常规施工技术进行了经济效益比较分析。
本文在写作过程中主要参阅了《液压滑升模板工程设计与施工》、((建筑施工手册》(第二版)、《液压滑动模板施工技术规范》(GBJ113-87)等书籍,((建筑技术》、《施工技术》等杂志,“建筑2000”等网络,以及以前的施工实践和以前收集的20多篇论文,在这些知识的基础上,经过认真细致的研究,在文中用大小共67幅图、11张表来叙述,终成本文。
新技术代表了新的生产力,而新的生产力必将带来技术的进步、质量的提高、效益的增加,这也是本文研究的目的所在。
第2章高层建筑液压滑动模板设计与施工
2液压滑动模板原理
2.1滑框倒模工艺原理
滑框倒模施工工艺是在滑模施工工艺的基础上发展而成的一种施工方法。
这种方法兼有滑模和倒模的优点,因此,易于保证工程质量。
2.1.1滑框倒模的组成与基本原理
滑框倒模施工工艺的提升设备和模板装置与一般滑模基本相同,亦由液压控制台、油路、千斤顶及支承杆和操作平台、围圈、提升架、模板等组成。
模板不与围圈直接挂钩,模板与围圈之间增设竖向滑道,滑道固定在围圈内侧,可随围圈提升。
滑道的作用相当于模板的支撑系统,既能抵抗混凝土的侧压力,又可约束模板位移,且便于模板的安装。
滑道的间距按模板的材质和厚度决定,一般为300一400mm;
长度为1一1.5m,可采用内径25一40mm钢管制作。
模板在施工时与混凝土之间不产生滑动,而与滑道之间相对滑动,即只滑框,不滑模。
当滑道随围圈滑升时,模板附着于新浇灌的混凝土表面留在原位,待滑道滑升一层模板高度后,即可拆除最下一层模板,清理后,倒至上层使用。
模板的高度与混凝土的浇灌层厚度相同,一般为500mm左右,可配置3一4层模板的宽度,在插放方便的前提下,尽可能加大,以减少竖向接缝。
模板应选用活动轻便的复合面层胶合板或双面加涂玻璃钢树脂面层的中密度纤维板,以利于向滑道内插放和拆模倒模。
滑框倒模的施工墙体结构的工艺框图:
2.1.2滑框倒模工艺的特点
(1)模板不滑动,变为拆倒脱模。
与之相应的摩阻力从滑模时的模板与混凝土的摩擦,变为钢管滑道与模板的摩擦,大为减少。
可节省1/6的千斤顶和15%的平台用钢量。
(2)出模时,混凝土强度的下限大于0.05Mpa,不致于引起混凝土坍塌和支承杆失稳,保证滑升平台安全即可。
(3)不会引起缺陵掉角,更不会引起墙拉裂。
如遇特殊情况,可在任何部位停滑。
(4)对一般工程,用小48x35的钢管作竖向固定滑道,长度为lm(内侧)和1.5m(外侧)两种,间距为30cmo滑道安装的倾斜度为3%。
一6%0;
当需要变更墙体厚度时,可加垫方木的方法解决。
(5)墙体变截面采用加长滑道臂的方法,即将要变墙体截面处的滑道与围圈连接的滑道臂加长,(滑道臂用4二的钢板制作),并与滑道事先预制,当变截面处的最后一步混凝土浇筑完,提升架底部空滑至变截面位置时,将原滑道及滑道臂拆下,换上加长臂道即可倒模施工。
(6)施工楼板等横向结构及水平、垂直度控制与滑模工程基本相同。
2.2液压爬模工艺原理
液压爬模工艺是大模板和液压滑模工艺综合在一起的施工方法。
它与滑升模板一样,在结构施工阶段利用滑模工艺的液压提升设备,把大模板随着结构施工而逐层提升。
它与大模板一样,逐层安装,故垂直度和平整度易于控制,可避免施工误差的积累,同时,也不会出现滑模施工中墙面被拉裂的现象。
2.2.1液压爬模工艺原理
液压爬模由液压提升系统、外模板系统、内模板系统组成。
根据工程需要,爬模可以设计成一套外模系统和若干套分别独立的内模系统组成。
四周外模架除两头连系外,中间有横梁连系两边纵向模板。
外模爬升时,靠支立在混凝土墙面上的千斤顶向上爬升。
爬升时模板离开混凝土墙面200一300mm,没有摩擦阻力。
爬升到标高后,外模架上的牛腿伸进混凝土墙内预留洞内,承受全部外模重量,同时千斤顶回油离开混凝土面,外模推向墙面,校正垂直度并开始绑扎钢筋,支预留洞口模。
钢筋完成,再分别提升内摸(各成体系,互不连系)。
内模到位后,推向墙体,校正垂直度.安穿墙螺杆,紧固,再浇注混凝土,养护至混凝土强度达8MPa即可提升上一层。
千斤顶受力的支承杆不是预埋在墙体的混凝土中,而是在混凝土强度达8Mpa时,在支承杆下垫铁板找平,支承杆将力传给铁板后再传给混凝土墙体,爬升结束后,收起支承杆和垫铁,下次爬升时再安装。
爬升就位后,
模板系统的荷载不是由千斤顶承担,而是由内外模板系统上的牛腿伸进混凝土墙上的预留孔中受力。
这与液压滑模不大相同。
爬升过程受力由液压系统承担,使用过程由模板上的受力系统承担(如牛腿等),这与后面第三章讲到的整体电动升降爬架的提升原理基本相似。
外模每次爬升一层,内模每次爬升半层,每层需经两次连续爬升就位。
2.2.2液压爬模的组成
(1)外模板系统
外模板系统由钢析架、三层工作平台、外模板、支撑牛腿及千斤顶等组成。
钢析架竖立柱由方钢组成,水平梁由工字钢组成,每一棍析架采用焊接。
析架与析架之间横向连系采用槽钢、角钢,用插销固定。
模板用菲林板(厚18mm)2400x1200x18。
竖擦用铝合金制作的槽形架[25x7.5。
模板与竖凛用螺钉连接。
横懊用槽钢[10
(2)内模板系统
内模板体系由析架、内模板、二层工作台、千斤顶、牛腿等组成。
内模板构造与外模板相同.只是在四大角处另有四块角模。
内外模板的连接通过高强对拉螺栓(小15)连接。
对拉螺栓长度在墙厚度500mm处1.4m,厚度400mm处1.3m。
混凝土墙中穿塑料套管两头加胶杯,模板横凛后面加铁垫板、螺母。
(3)液压提升系统
液压提升系统由提升操作台、油路、千斤顶等组成。
外模提升用千斤顶布置在外墙上,内模提升用千斤顶布置在内格钢梁上。
油路系统:
外模与内模自成系统,各自提升。
操作台内有高压泵、
开关、调平水杯等装置。
2.2.3爬模施工操作
(1)外模爬升
待混凝土强度达到提升规定强度后(BMPd),可拆除穿墙螺栓,并将模板向钢析架收拢,脱离混凝土墙面20。
一300mmo
调平外模千斤顶,使其支承在混凝土墙体上,下垫铁板。
进油,调正其垂直度,使其受力。
千斤顶受力后,外模支承在墙体预留洞内的钢牛腿回收离开墙体。
牛腿全部脱离孔洞,并无其他障碍后,即可给油。
外模提升。
由于千斤顶是自由的,偏心受力,荷载不均,在爬升过程中,随时注意观察千斤顶是否同步。
若有快的,可停止给油。
慢慢赶上后,再同步提升。
由于每只千斤顶是单体给油,因此稍有不同步亦属正常,这是与滑模不同之处。
外模升到标高后,千斤顶停止给油,将外牛腿伸人墙内预留孔内,千斤顶慢慢回油,使牛腿在孔洞内受力。
由于千斤顶受诸多因素影响,不可能一步到位.因此伸进牛腿固定这一工序应逐一检查,全部到位后再千斤顶回油全部收杆。
核心墙钢筋的绑扎是首先在下面场地预制钢筋笼和钢筋网片,然后再吊装到上部,完成核心墙钢筋的绑扎。
(2)安装门洞模板及预埋件
核心墙的门洞有二种形式,一种是通高的大门洞,一种是在混凝土墙体内的门洞。
混凝土墙体内的门洞,其模板均在地面场地预制好后直接安装,大门洞模板则在外模爬升,组合梁安装好,并在通高大门洞两侧柱上加焊钢筋顶撑后支设,而且大门洞两侧的水平筋也得预先绑扎好。
(3)爬升内模
千斤顶出油,压出内柱,底梁不动,上梁牛腿拉出孔洞外,使平台、上梁上升。
上梁升到上个牛腿洞位置后(即半层结构高度),将牛腿伸进预留孔洞内,回油,使其受力。
伸出下梁牛腿后再回油使底梁上升到上一层牛腿孔内,将牛腿伸进孔内受力,回油,一个过程完成,重复上述一个行程,再爬半层高度。
即完成一层爬升,全过程完成。
(4)内外模板固定、校正
内外模板、角模全部到标高后,即推向墙体,并用穿墙螺栓固定、拧紧。
通过激光经纬仪将地面上轴线投向每一层,全长拉通线调正模板,模板调正好后,即可浇注混凝土。
(5)浇灌及振捣、养护
混凝土用塔式起重布料两用机输送,分层浇灌,每层500mm。
某一层自顺时针浇灌,下一层则反过来反时针浇灌。
为了避免因某一边混凝土浇灌过多引起模板偏位,混凝土下料时应对称进行。
遇预留洞口要在两边对称下料,以免引起预留洞模板倾斜。
振捣用普通插人式振动器。
混凝土养护开始利用水管淋水,施工到一定层高以后,底层开始装修,改用喷雾器人工手压喷水,不使多余水下流。
每层混凝土做试块3组,每1组在22℃以上温度时12h试压,在1。
一15℃时24h再试压,待强度达到8MPa时即可提升模板。
第2组试块一般在7d或10d试压,第3组28d试压。
爬模施工加快进度的关键是:
打好每道工序的穿插,科学安排交叉作业;
增强时间观念,每道工序必须在计划时间内完成;
充分利用好塔吊等垂直提升设备,在计划安排的时间内尽量多吊些材料,确保能连续施工;
现场指挥员要有应变能力,灵活机动,认真负责的态度。
3高层液压滑动模板设计
3.1滑模工程概况
鸿颖大厦位于深圳泥岗村,为多功能商住办公楼,高34层,地下室2层,裙楼4层,塔楼5一31层为办公楼,32一34层为屋顶机房,平面布置如图1所示。
核心筒由几个方筒及两片剪力墙组成,呈中间对称;
简体的壁厚有500,400,300,250,200mm几种;
从1一31层内筒厚度无变化,外筒厚度从下至上的变化为500(1}4层)、400(5一12层)、300(13一31层);
半筒与半筒之间是用连系梁联接;
核心筒内设电梯6台,楼梯间两处,以及电缆井与管道井。
核心筒硷强度等级为C45(2一6层)、C40(7一14层)、C35(15一23层)、C30(24一31层)。
每米筒身硷用量为3Om'
(以第5层筒体计算),钢筋用量为2.26t0
3.2确定方案
本工程核心筒位于塔楼平面的中心,四周为框架柱,柱与筒之间用框架梁联接,结构框架上下位置没有大的变化,特别适合于滑模施工。
滑模施工是一种连续快速的施工方法,对施工组织、机具配套、材料、水、电供应等方面要求比一般工程更加严格。
因此,制定施工方案时,要特别重视两项工作,一项是混凝土赖以成型的滑模装置的设计,另一项是垂直运输的方式和设备的选用。
这两项工作,不但关系到工程的工期、质量和成本,且一旦选定,中途就难于变动。
施工方案的好坏,主要就在于这两项工作是否能够合理求得解决。
方案一
柱、核心筒、框架梁整体滑升。
从第5层到顶层柱截面需变换四次,框架梁的大小也需要变换四次,与简体相交的次梁的位置也有两次大的变化,采用整体滑升势必造成施工缝留设太多,既不利于滑模,也不利于保
证质量及控制成本。
因此否定了此方案。
方案二
内部核心筒采用滑模施工,外部梁板柱采用现浇施工(内滑外浇)。
标准层施工的关键工序是核心筒施工,提高了核心筒的施工速度,也就提高了结构施工的速度,结合本工程柱、梁多变的特点,确定采用方案二。
核心筒滑模准备从第5层开始,滑至31层,31层滑完后,用塔吊拆除滑模装置。
由于筒体呈中间对称,为保证混凝土的质量及减少每次滑模时混凝土浇筑数量,将滑模系统设计成独立的两套,单套单独滑升,可以依次进行,也可以流水施工:
采用“一滑一浇”的施工方案。
所谓“一滑一浇”,即是筒体滑一层,楼板紧跟着浇一层。
每次滑升前,先将筒体中的暗柱及与筒体相连的柱的钢筋和筒体内竖向分布钢筋安装完毕,经隐检后,可开始筒体滑模施工,绑扎筒体水平分布钢筋和浇筑筒体混凝土。
筒体混凝土浇筑至上层楼板底,有梁处浇筑至梁的底部,然后滑空至模板下口比上层楼板板面高10cm。
核心筒滑模施工的同时,可进行其它柱钢筋、模板及混凝土浇筑施工,以及上层楼板脚手架的搭设。
楼梯平台的板筋在墙内锚固采用在墙内预留扁洞的办法,楼梯采用后浇。
滑模滑至上层板面上10cm后,开始修凿筒体上的梁接头,支梁模板,绑扎梁板筋,浇筑梁板碎,竖焊筒体钢筋(竖筋接头位置应在1.6m的位置,一层只设一次接头),然后在滑模板下口安装10cm高的模板,根据测量尺寸校正模型,开始下一层的滑升。
主楼结构标准层施工工艺框图如图2所示。
混凝土的浇筑机械选用TCP5613/38型塔式起重布料两用机,混凝土采用商品混凝土。
3.3液压滑模系统的设计
3.3.1液压滑模系统的设计简介
千斤顶布置:
本核心筒滑模施工选用HQ-30型钢珠式千斤顶,单顶允许提升力为15kN,共163个,千斤顶的总提升能力为2445KN。
在外筒设双千斤顶,内筒隔墙设单千斤顶,千斤顶设置应尽量避开暗柱,以便于暗柱箍筋的绑扎。
左筒体布置千斤顶89个,提升能力为1335kN,右筒体布置千斤顶74个,提升能力为12062kNo
支承杆型号:
支承杆与千斤顶配套使用,为X25园钢。
正常滑升情况下,单根支承杆允许承截力为17.7kN(支承杆计算长度1.72m)。
滑空至楼面上O.lm时,支承杆允许承截力为13.8kN(支承杆计算长度1.94m),虽然此时支承杆能够承受滑模的垂直荷载,但考虑外加水平荷载及垂直荷载不均匀的影响,应对支承杆进行加固处理。
支承杆宜用螺纹连接。
液压控制台及油路布置:
左右半筒同进滑升,设置一套油路系统,三级并联油路。
液压控制台要求的规格为7.5KW,50L/min,14MPa,油箱容积54cmx54cmx109cm=0.318m'
,工作压力8Mpa,正常滑升压力取6Mpa即可。
液压控制台设置在筒体的中部,比滑模主工作台高2m,油路采用三级并联布置,一级油路干管为X19,二级油路支管为中15,三级油路分管为X10软管,分油器与软管之间设有针形阀,分油路软管直接与千斤顶连接。
模板采用组合钢模板,内高lm,外高1.2m。
在模板两边肋上,于距离模板上口8cm,距下口14cm处,加设两对挂钩。
上下围圈采用[L8槽钢,其中上围圈兼作操作平台板的承重梁。
上围圈距离模板上口8cm,下围圈距离模板下端lOcm。
围圈的连接接头用等强度夹板以螺栓连接,围圈以螺栓与提升架立柱的托板连接。
提升架按墙体厚度不同设有三种型号,根据滑模平台空间大小布置不同型号的提升架。
操作平台系统
(1)内工作平台用【12槽钢制作,外工作台(挑台)用〔8槽钢制作。
在无楼板的筒体内还要设下工作平台。
(2)移动式平台板用厚度为35mm的木板,脚手板用3000x300x50的竹架板。
3.3.2液压系统设计与计算
液压提升系统是整套滑模施工装置的提升动力和荷载传递装置。
它由液压控制台、输油及调节设备和提升设备组成。
小型液压千斤顶有钢珠式与卡块式两种,本
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