淺談某高大模板方案設計

朱敬軍 蘇繼榮 顏特亮

隨著高層建筑的快速發展及建筑專業的功能和美觀的需求,實際結構中常因樓層的凈空要求較高,不允許添加柱等構件,而出現一些跨度大、空間高、荷載重的構件,目前,對這些構件的模板支架進行分析計算的研究和總結不多,不少工程編制的施工技術方案比較簡略。對于梁模板承重架的搭設形式,應根據荷載的傳遞過程進行計算。

1 工程概況

本工程為唐山萬達廣場1號建筑工程,主要由A,B,C,D四棟塔樓及裙房組成,其中A,B塔樓23層,C,D塔樓 26層,高大模板部位為五層影劇院,面積為2 015 m2,影劇院最高處高度為10.25 m,梁截面最大為600 mm×1 500 mm,梁長為9 m,板厚為140 mm。根據有關規定,層高大于4.5 m,屬于高支模;且施工荷載和自重非常大,是該工程的施工難點之一。

2 材料的選擇

本工程支撐體系采用鋼管扣件式滿堂模板支撐架,支撐板厚140 mm;支撐架采用φ48×3.0 mm鋼管和扣件連接,鋼制螺絲上托及下座;模板用18 mm厚優質耐水膠合板;小楞木采用50 mm×100 mm木枋;剪刀撐、水平縱橫拉桿、掃地桿均采用φ48×3.0 mm鋼管,對拉螺栓用M14高強螺桿。

扣件的規格與要求:扣件應采用鍛鑄鐵,符合國標(GB 15831)規定要求:抗拉強度不小于13.234×105kN/m2,延伸率不小于8%,螺絲螺帽采用3號鋼,符合GB 5-66和GB 41-66的技術要求。鉚釘采用20.25鉚釘鋼。在使用時還必須勤檢查,不得有裂紋、變形、縮松、滑絲及一般不允許的缺陷。圓弧差異不得超過±5 mm,嚴格把好材料進場關和使用關。

3 模板支撐系統的設計

梁模板承重架支撐形式為梁底支撐小楞垂直梁截面方向,梁底方木截面尺寸為40 mm×90 mm,根數為4根。支架采用φ48×3.0 mm鋼管,立桿沿梁跨度方向間距0.4 m,立桿上端伸出至模板支撐點長度0.2 m,步距1.2 m,梁兩側立桿間距1.2 m,梁底增加一根承重桿,梁底橫桿間距0.4 m,立桿承重連接方式:托梁。現澆板支架立桿間距0.8 m,板底木方為40 mm×90 mm,間距 250 mm,頂托托梁采用90 mm×90 mm木方,其他與梁支架相同。模板支撐體系將梁板的施工荷載傳至下一結構支撐層,要求混凝土強度達到拆模要求外,還應保留下一層的支撐體系不拆除。其梁下排支撐剖面圖如圖1所示。荷載傳遞方式:板底模→次楞→主楞→鋼管支撐架→支承層。

4 模板支撐系統的驗算

4.1 梁側模板荷載計算

按《施工手冊》,現澆混凝土作用于模板的最大側壓力,按下列公式計算,并取其中的較小值:

其中,γ為混凝土的重力密度,取24.000 k N/m3;t為現澆混凝土的初凝時間,取2.000 h;T為混凝土的入模溫度,取20.000℃;V為混凝土的澆筑速度,取1.500 m/h;H為混凝土側壓力計算位置處至現澆混凝土頂面總高度,取0.750 m;β1為外加劑影響修正系數,取1.200;β2為混凝土坍落度影響修正系數,取 1.150。分別計算得17.848 kN/m2,18.000 kN/m2,取較小值 17.848 k N/m2作為本工程計算荷載。

4.2 模板計算

利用中國建筑科學研究院開發的《應對施工現場常見安全事故的計算機方案及設計軟件》及PKPM建筑施工安全設計軟件進行計算;軟件假設支架上、下端鉸支;樓板為剛性、無變形,忽略支模架底部沉降;考慮風荷載;不考慮地震荷載;忽略水平荷載以及扣件無轉動,采用平面桿系有限元分析的方法進行設計計算。

模板支架立桿的穩定性計算公式為:

其中,N為模板支架立桿的軸向設計值;∑NGK為模板及支架自重、現澆混凝土自重與鋼筋自重標準值產生的軸向力總和;∑NQK為施工人員及施工設備荷載標準值、振搗混凝土時產生的荷載標準值及產生的軸向力總和。立桿長度計算公式為:

其中,L0為模板支架立桿的計算長度;h為支架立桿的步距;a為模板支架立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點的長度。

經軟件計算,模板面板抗彎設計與撓度設計值;梁的側模板支撐抗彎設計與撓度設計值;立桿穩定性與立桿地基承載力均滿足JGJ 130-2001建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范。

5 施工使用的要求

1)精心設計混凝土澆筑方案,確保模板支架施工過程中均衡受載,最好采用由中部向兩邊擴展的澆筑方式;2)嚴格控制實際施工荷載不超過設計荷載,對出現的超過最大荷載要有相應的控制措施,鋼筋等材料不能在支架上方堆放;3)澆筑過程中,派人檢查支架和支承情況,發現下沉、松動和變形情況及時解決。

6 結語

支撐的有效安全是必須從支撐設計、支撐搭設、混凝土澆搗各個環節加以保證,任何一步失誤都有可能帶來嚴重的后果,除了按國家規范執行之外,要抓好重點部位,關鍵環節的支撐設計與施工,對關鍵地方留有一定安全儲備,有必要的應急措施提高安全意識,確保安全,杜絕事故發生。

[1] 曹 偉.火力發電廠圓形筒體結構模板設計與制作工藝[J].山西建筑,2008,34(15):101-102.

[2] 江正榮.建筑施工計算手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2001.

[3] JGJ 162-2008,建筑施工模板安全技術規范[S].

[4] JGJ 130-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[5] J 10374-2004,鋼管扣件水平模板的支撐系統安全技術規程[S].