湘江雅颂居地下室高支模方案.docx
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湘江雅颂居地下室高支模方案
湘江雅颂居地下室高支模方案
一、工程概况
1、高支模情况介绍
本工程在地下室主楼部分层高为5.25米,板厚为180mm及250mm;梁宽基本为240mm及300mm,梁高为300mm~700mm。
支模架由地下室底板地面起架,此处高度5.25米,总面积约3500㎡。
此部分模板安装符合支撑系统高度超过5米的高支模施工概念,故为高支模体系施工,特制定本方案。
二、方案设计及计算
(一)方案设计:
1、基础处理:
该高支模支承系统的基础为300厚现浇混凝土地下室底板,依据现场地基情况和施工经验,待混凝土强度达到90%以上开始搭设支模架。
2、支模架搭设:
依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)》和现场实际情况,该高支模支承系统设计拟采用扣件式钢管脚手架搭设,钢管选用外径Φ48,壁厚3.0㎜的高频焊接管。
构造措施:
梁底支撑间距300㎜,梁跨方向800㎜,板底立杆间距1000㎜×1000㎜;横杆步距1400㎜。
沿支模架四周外立面满设剪刀撑,中部纵、横方向设置一道竖向剪刀撑,梁底纵向立杆满设竖向剪刀撑。
立杆搭接应相互错位,且错位距离不小于1.5米。
支模架在距地面20㎝设置纵横扫地杆,以增强架体的整体刚度。
梁板底模选用优质18mm厚胶合板,底枋(@200mm)及横楞采用60×80杉木枋。
高支模架构造详图见附后图二。
(二)5.250米高支模计算
2.1计算依据:
参照《建筑施工手册》(第四版)第2篇“常用结构计算”和《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)》进行下列计算。
2.2模板计算:
本工程高支模板系统均采用18mm厚胶合板,木枋采用60×80杉木枋。
取最大的梁来验算,其截面尺寸为300㎜×700㎜(b×h),梁侧模和底模均采用18mm厚胶合板和60×80杉木枋,梁底木枋间距为200㎜,梁侧木枋间距240㎜,梁底立杆间距为400㎜,水平小横杆间距400㎜。
梁侧设置一排Φ14对拉螺栓,间距500mm,梁侧再设置加强斜顶撑进行加固处理。
梁模安装详见附后图三。
1、梁模设计参数:
梁高0.7m,宽0.3cm,钢筋混凝土自重(24kN/m3+1.5kN/m3)=25.5kN/m3,塌落度15~18cm,采用泵送卸料,浇注速度为1.60m/h,混凝土温度为10℃,用插入式振捣器振捣,支撑架钢材抗拉强度设计值Q235为215N/mm2,普通螺栓为170N/mm2,模板允许挠度1.5mm,木枋间距240㎜。
2、荷载设计值:
1)混凝土侧压力
①混凝土侧压力标准值(《建筑施工手册(第四版)》P514页公式8-6和8-7):
F1=0.22γct0β1β2V1/2
式中:
F1—新浇混凝土对模板的最大侧压力(kN/㎡);
γc—混凝土的重力密度(kN/m3);
t0—新浇混凝土的初凝时间(h),其中t0=200/(T+15)(T为混凝土的浇捣温度(℃),取10℃);t0=200/(T+15)=200/(10+15)=8;
v—混凝土的浇筑速度(m/h);
β1—外加剂影响修正系数,不掺外加剂时为1.0,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.20;
β2—混凝土的坍落度影响修正系数,当坍落度小于30㎜时,取0.85;50㎜—90㎜时,取1.0;110㎜—150㎜时,取1.15。
F1=0.22×25500×8×1.2×1.15×1.61/2
=78.342kN/m2
F2=γcH=25.5×0.7=17.85kN/m2
取两者中小值,即F2=17.85kN/m2
②混凝土侧压力设计值:
F=F1×分项系数
=17.85×1.2
=24.42KN/m2
⑵倾倒混凝土时产生的水平荷载:
因为本工程采用泵送混凝土,取值为6KN/m2(经验值)
荷载设计值为6×1.4=8.40KN/m2
⑶荷载组合
F/=24.42+8.40=32.82KN/m2
3、验算:
1)模板验算(取梁底水平方向1m长板为计算截面):
18厚厚胶合板截面特征(查《建筑施工手册(第四版)》P511页表8-59):
I=1/12bh3=(1/12)×400×183=1.944×105mm4
m=105N/mm2(按酚醛树脂胶板)
W=1/6bh2=(1/6)×400×182=2.16×104mm3
E=11.1×103N/mm2(按酚醛树脂胶板)
[ω]=240/250=0.96mm
①计算简图(按五等跨计算):
化为均布线荷载
q1=F/×1/1000=32.82×1/1000=32.82N/mm(用于计算承载力)
q2=F×1/1000=24.42×1/1000=24.42N/mm(用于验算挠度)
②抗弯强度验算(查《建筑施工手册》P52页表2-14):
Mmax=0.078×q1L22=0.078×32.82×2402=1.475×105N.mm
σmax=Mmax/W=1.475×105/2.16×104=6.83N/mm2 符合要求。 ③挠度验算: ωmax=0.644×q2L4/(100EI)=0.644×(24.42×2404)/(100×11.1×103×1.944×105)=0.242mm<[ω]=0.96mm 符合要求。 梁侧木枋按间距200㎜设置,梁底按间距100㎜设置。 2)木枋强度验算(杉木枋): 60×80木方截面特征(查《建筑施工手册(第四版)》P79页表2-98): I=1/12bh3=(1/12)×60×803=2.56×106mm4 W=1/6bh2=(1/6)×60×802=6.4×104mm3 [ω]=400/250=1.60mm E=9.0×103N/mm2 m=11N/mm2 ①计算简图(按五等跨计算): q1=F/×0.24/1000=32.82KN/m2×0.24m/1000=7.877N/mm(用于计算承载力) q2=F×0.24/1000=24.42KN/m2×0.24m/1000=5.861N/mm(用于计算挠度) ②抗弯强度验算(查《建筑施工手册》P52页表2-14): Mmax=0.078×q1L2=0.078×7.877×4002=0.983×105N.mm бmax=Mmax/W=0.983×105/6.40×104=1.536N/mm2 符合要求。 ③挠度验算: ωmax=0.644×q2L4/(100EI)=0.644×5.861×4004/(100×9×103×6.4×106)=0.017mm<[ω]=1.60mm 符合要求。 3)对拉螺栓验算: 对拉螺栓间距0.5m Φ14螺栓净截面面积A=153.86mm2 ①对拉螺栓拉力: N=F/×0.50×0.70=32.82×0.50×0.70=11.498KN ②对拉螺栓应力: б=N/A=11.498×103/153.86=74.73N/mm2<170N/mm2 符合要求。 2.3立杆按轴心受压构件计算强度、刚度和稳定性计算 1、计算依据和相关数据 1)依据: 《建筑施工机件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)。 2)确定计算参数: 立杆横距: LY=1m;立杆纵距: LX=1m 横杆步距: h=1.4m;计算单元面积: A=LX×LY=1×1=1㎡ 3)确定计算单元: 以300×700最大的梁部位为例,计算详图见下图: 4)钢管特性参数: 截面面积A=4.24cm2(按壁厚3㎜考虑),i=1.58cm(查JGJ130-2001附表B),强度设计值f=205N/㎜2(查JGJ130-2001表5.1.6),容许长细比λ=210(查JGJ130-2001表5.1.9)。 5)荷载分项系数: 恒载取1.2,活荷载取1.4。 2、荷载计算(以300×700最大的梁为例): 1)活荷载标准值包括: a.施工荷载3.0kN/㎡(包括施工人员和施工设备的荷载之和); b.振动荷载2.0kN/㎡(包括施工人员振动荷载、混凝土输送管振动荷载和混凝土振捣荷载之和); c.倾倒混凝土产生的荷载,因为本工程采用泵送混凝土,按经验取值为6.0KN/㎡; 活荷载标准值合计: N活=(3.0+2.0+6.0)×1.0×1.0=11kN。 2)恒载标准值计算: a.大梁及板(梁b×h=300×700,板厚300): N恒1=(0.3×0.7×1+1×1×0.3)×25.5kN/m3=13kN; b.杆件自重(Φ48,t=3.0mm,3.84Kg/m(按壁厚3.5㎜考虑,计算偏安全)): 根据《建筑施工机件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)查表A-1得: 该支模架自重为: 0.1291kN/m×(15.95-0.16-0.1)/(1×1)=1.91kN/㎡; N恒2=1.91×1×1=1.91kN。 c.其他恒载: 模板自重1kN/㎡(经验取值); N恒3=1×1×1=1kN; 恒载标准值合计: N恒=13+1.91+1=15.91kN。 3、强度验算: N≦AfA=424㎜2f=205N/㎜2 N容=424×205=86920NN=86.92kN N轴=11×1.4+15.91×1.2=34.492kN﹤N容 强度安全系数K=86.92/34.492=2.52≥1.50(依据《建筑施工手册(第四版)》P239页第(3)条第2条规定)。 符合要求。 4、刚度验算(JGJ130-2001公式5.3.1-1): λ=L0/i≦[λ] 容许细长比[λ]=210回转半径i=15.8mm 根据《建筑施工机件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.6.2-3: L0=h+2a h—支架立杆的步距: h=1400mm a—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: 取a=200mm λ=L0/i=1800/15.8=113.92﹤[λ]=210 符合要求。 5、稳定验算(JGJ130-2001公式5.3.1-1): N≦Φaf 其中N轴——立杆的轴心压力设计值,N=34.492kN; Φ——轴心受压构件参数,由λ=113.92,查《建筑施工机件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)附录C,得Φ=0.489; i——计算立杆的截面回转半径(cm);i=1.58 A——立杆净截面面积(cm2);A=4.24 W——立杆净截面抵抗矩(cm3);W=5.08 σ——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2); [f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2; l0——计算长度(m); N容=0.489×424×205=42503.88NN容=42.50388kN N轴=34.492kN﹤N容=42.50388kN 稳定安全系数K=42.50388/34.492=1.23≤2.0(依据《建筑施工手册(第四版)》P239页第(3)条第2条规定)。 不符合要求。 对支撑架进行调整立杆横距: LY=0.8m;立杆纵距: LX=0.8m 横杆步距: h=1.2m;计算单元面积: A=0.8×0.8=0.64㎡ 活荷载标准值合计: N活=(3.0+2.0+6.0)×0.8×0.8=7.04kN。 恒载标准值: N恒1=(0.3×0.7×0.8+0.8×0.8×0.3)×25.5kN/m3=9.18kN; b.杆件自重(Φ48,t=3.0mm,3.84Kg/m(按壁厚3.5㎜考虑,计算偏安全): 该支模架自重为: 0.1291kN/m×(15.95-0.16-0.1)/(0.8×0.8)=2.98kN/㎡; N恒2=2.98×0.8×0.8=1.91kN。 c.其他恒载: 模板自重1kN/㎡(经验取值); N恒3=1×0.8×0.8=0.64kN; 恒载标准值合计: N恒=9.18+1.91+0.64=11.73kN。 N轴=1.2×N恒+1.4×N活=23.932kN 4、刚度验算(JGJ130-2001公式5.3.1-1): λ=L0/i≦[λ] 容许细长比[λ]=210回转半径i=15.8mm 根据《建筑施工机件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.6.2-3: L0=h+2a h—支架立杆的步距: h=1200mm a—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: 取a=200mm λ=L0/i=1600/15.8=101﹤[λ]=210 符合要求。 5、稳定验算(JGJ130-2001公式5.3.1-1): N≦Φaf 其中N轴——立杆的轴心压力设计值,N=34.492kN; Φ——轴心受压构件参数,由λ=101,查《建筑施工机件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)附录C,得Φ=0.580; i——计算立杆的截面回转半径(cm);i=1.58 A——立杆净截面面积(cm2);A=4.24 W——立杆净截面抵抗矩(cm3);W=5.08 σ——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2); [f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2; l0——计算长度(m); N容=0.58×424×205=50.41KN N轴=23.932kN﹤N容=50.41kN 稳定安全系数K=50.41/23.932=2.105≥2.0(依据《建筑施工手册(第四版)》P239页第(3)条第2条规定)。 符合要求。 2.4横杆的强度和刚度验算(取梁底横杆计算)及扣件防滑验算 1、钢管的各项参数: 所受的均布面荷载: Q=N轴/(0.80×0.80)=23.932kN/0.64 =37394N/m2 钢管参数: E=2.06×105N/mm2f=205N/mm2(查JGJ130-2001表5.1.6)W=5.08cm3I=12.19cm4(查JGJ130-2001附录B) 2、横杆的强度验算: 1)纵向、横向水平杆的抗弯强度应按下式计算(JGJ130-2001公式5.2.1): σ=M/W≤f (1) 式中M-弯矩设计值,按第 (2)条的规定计算; W-截面模量,W=5.08cm3; f-钢材的抗弯强度设计值,f=205N/mm2。 2)纵向、横向水平杆弯矩设计值,应按下式计算(JGJ130-2001公式5.2.2): M=1.2MGK+1.4∑MQK (2) 式中 MGK-脚手架自重标准值产生的弯矩; MQK-施工荷载标准值产生的弯矩。 3)纵向、横向水平杆的挠度应符合下式规定(JGJ130-2001公式5.2.3): υ≤[υ](3) 式中υ—挠度; [υ]—容许挠度。 4)受弯构件的挠度不超过下表中规定的容许值: 受弯构件的容许挠度(JGJ130-2001表5.1.8) 构件类别 容许挠度[υ] 脚手架,纵向、横向水平杆 L/150与10mm 悬挑受弯杆件 L/400 5)计算纵向、横向水平杆的内力与挠度时,纵向水平杆宜按三跨连续梁计算,计算跨度取纵距La=800mm;横向水平杆宜按简支梁计算,计算跨度Lo=800mm; 6)纵向或横向水平杆与立杆连接时,其扣件的抗滑承载力应符合下式规定: R≤RC(4) 式中R-纵向、横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值; RC-扣件抗滑承载力设计值,应按下表采用。 扣件、底座的承载力设计值(KN)(JGJ130-2001表5.1.7) 项目 承载力设计值 对接扣件(抗滑) 3.20 直角扣件、旋转扣件(抗滑) 8.00 底座(抗压) 40.00 (注: 扣件螺栓拧紧扭力矩值不应小于40N.m,且不应大于65N.m) 7)纵向水平杆计算(800×800) 根据前述内容,设计取值如下: 脚手板自重0.35×0.80=140N/m钢管自重0.1266kN/㎡×0.40m=50.64N/m 施工荷载标准值3KN/m2×0.80=2400N/m 抗弯强度计算如下: q=1.2×(140+50.64)+1.4×2400=3589N/m M=1/8×3589×0.82=287.12N·m W=5.08cm3=5080mm3 I=12.19cm4=121900mm4 A=424mm2 σ=M/W=287.12×103/5080 =56.5N/mm2<ƒ=205N/mm2 符合要求。 挠度计算如下(《建筑施工手册》P47页表2-6): υ=5×qL4/384EI =5×3589×0.804×109/384×2.06×105×121900 =0.7622mm<[υ]=400/150=2.67mm 符合要求。 R=1.1×3589×0.4=1.58KN<RC=8KN 符合要求。 为提高扣件的抗滑承载力,在梁底和板底的水平纵杆下全部增加抗滑附扣。 由于本支模架四周均有建筑物,且与其它主体支模架和柱有可靠连接,可不考虑风载影响和抗倾覆验算。 基础为配筋混凝土地面,且基座为槽钢及枕木,亦可不进行基础承载力验算。 (三)高支模架沉降变形的监控和构造措施 依据《建筑施工手册(第四版)》P239页第(3)条第3条规定,支模架最大沉降量不得超过10㎜。 由于无相关规范作参考,本工程暂不对沉降变形量大小进行验算,只加强对架体沉降变形的监控,并采取相应措施进行处理: 1、加强对支模架的沉降观测,在支模架的四周和中间的立杆上设置若干沉降观测点,在支模架搭设、模板安装和混凝土浇捣过程中,密切关注支模架的沉降情况,当增加一步架高和完成每一道施工工序时,即观测一次,一旦出现沉降不均匀或沉降量超过规范要求的现象(超过10㎜),立即停止施工,对支模架采取加固措施。 2、加强对架体变形的控制,关键在于增加支模架的整体刚度,依据《结构力学》中“三角形稳定性原理”(三角构件是稳定的结构构件),架体的每个节点(即水平杆与立杆的连接扣)均要与相邻的另外两个节点形成三角形,则架体的稳定性较好。 故在支模架搭设过程中,要增加竖向剪刀撑和水平剪刀撑及水平斜杆的设置,这是增加支模架整体刚度的有效办法。 3、两个高支模架之间及高支模架与柱形成一个整体,这是增加高支模架整体稳定性,减少变形的另一个可行办法。 (四)结论 通过对5.25米高支模的验算可知,立杆横距: LY=0.8m;立杆纵距: LX=0.8m;横杆步距: h=1.2m的高支模设计方案能满足施工要求。 三、高支模施工 3.1构配件的选材 3.1.1钢管: 扣件式脚手架的钢管必须采用现行国家标准《直缝电焊钢管》(GB/T13793)中规定的3号钢管,其质量必须符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700)中Q235-A级钢的规定。 钢管采用φ48壁厚3.5mm规格钢管,外径允许偏差-0.5mm,壁厚允许偏差-0.5mm,两端面切斜允许偏差1.7mm,外表面锈蚀深度不大于0.5mm. 钢管上严禁打孔。 钢管必须挺直,端部不得翘曲,立杆弯曲不得大于12mm,水平杆弯曲不得大于20mm。 3.1.2扣件: 扣件为钢管的连接件,分为直角扣件(用于两根呈垂直交叉钢管的连接)、旋转扣件(用于两根呈任意角度交叉钢管的连接)、对接扣件(用于两根钢管对接连接)。 扣件的材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831)的规定,采用机械性能不低于KT33-8的可锻铸铁制造,铸铁不得有裂纹、气孔,不宜有疏松、砂眼或其他影响使用性能的铸造缺陷。 扣件与钢管的贴合面必须严格整形,应保证与钢管扣紧时接触良好,扣件活动部位应能灵活转动,旋转扣件的两旋转面间隙应不小于1mm,当扣件夹紧钢管时,开口处的最小距离应不小于5mm。 扣件表面应进行防锈处理。 扣件在螺栓拧紧扭力矩达65N·m时,不得发生破坏。 3.1.3脚手板: 脚手板采用竹脚手板。 脚手板上严禁堆载。 角部不得翘曲,板面挠曲不得大于12mm。 3.1.4模板及木枋 梁板底模及侧模均采用18mm厚胶合板,木枋采用60×80杉木枋,枕木采用200×2000×50松木板,含水率均要小于25%。 槽钢材料应符合Q235-A级钢的要求,。 3.2构配件的验收 3.2.1新钢管的检查应符合下列规定: 1、必须有产品质量合格证,且进场后需进行现场取样送检合格后方可使用。 2、必须有质量检验报告,钢管材质检验方法应符合现行国家标准《金属拉伸试验方法》(GB/T228)的有关规定,质量应符合现行标准《碳素结构钢.》(GB/T700)中Q235-A的规定。 3、钢管表面应平直光滑,不能有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道。 4、钢管外径、壁厚、等的允许偏差为-0.05mm,端面允许偏差为1.70mm。 5、钢管必须涂有防锈漆。 6、钢管上严禁有打孔。 3.2.2旧钢管的检查应符合下列规定: 1、表面锈蚀深度应小于0.50mm,检查时在锈蚀严重的钢管中抽取三根,在每根锈蚀严重的部位横向截断取样检查,当锈蚀深度超过规定值时不得使用。 2、钢管的弯曲变形在每1.5m长度不得大于5mm。 3、严禁使用打孔的钢管。 3.2.3扣件验收必须符合下列规定: 1、新扣件必须有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证。 当对扣件质量有怀疑时,应现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB-15831)的对定抽样检测。 2、旧扣件使用前必须进行质量检查,有裂缝、变形的严禁使用,出现滑丝的必须更换。 3、新旧扣件必须进行防锈处理。 3.3施工步骤 基础处理→垫层上分线→铺设枕木、槽钢→搭设脚手架立杆、水平杆→搭设剪刀撑→铺模板龙骨→支模板→绑扎钢筋、铺设预应力筋→浇筑混凝土→混凝土养护→普通楼板预应力筋张拉→浇捣后浇带混凝土→后浇带处预应力筋张拉→拆模。 3.3.1地基处理: 支撑基础为300厚C35砼地下室底板,满足要求。 3.3.2脚手架搭设: 高支模施工关键是脚手架的搭设,其搭设做法如下: 1、在搭设脚手架之前,在地面弹出主梁和立杆纵横方向位置线,并进行抄平。 2、脚手架的组装自一端延伸向另一端,自下而上按步架设,并逐层改变搭设方向,减少误差积累。 不能自两端相向搭设或相间进行,以免结合处错位,难于连接。 3、支架立杆应协调设置,做到纵横各成一线,以便搭设水平加固杆和交叉支撑。 4、驳接钢管应同在一竖向中心线上。 5、钢管之间连接的接头牢固可靠,接头采用标准连接扣件。 6、立杆采用枕木或槽钢作铺垫。 7、立杆搭设: 立杆的搭设是关键,在架体搭设以前,要在混凝土架体基础上弹出纵横双向十字线,用钢尺将立杆间距均匀标出,保证立杆的位置准确。 然后铺设枕木或槽钢,再进行搭设脚手架。 立杆接长必须采用对接扣件,不准采用搭接,立杆接头位置要相互错开,不能在同一水平面上,具体措施是在立第一根立杆时分别采用3米、4.5米和6米的立杆依次排列,上面则采用6米架管接长。 支架立杆应竖直设置,2m高度的垂直允许偏差为15mm。 所有支承架下立杆在梁底、板底主受力接点扣件下端必须设置防滑保护扣。 8、水平杆搭设: 水平杆要纵横向满设,水平杆接长采用对接,接头位置要相互错开。 水平纵横杆步距为1400㎜,到深梁底正好十步。 深梁部分设置两道纵横杆。 9、扫地杆搭设: 脚手架设置纵、横向扫地杆。 纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮200㎜处的立杆上。 横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。 10、剪刀撑搭设: 剪刀撑斜杆与地面的夹角为45°-60°,支撑架体四周与中
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