高大模板施工技術

摘 要:本文主要介紹了中冶·濱江國際城一期工程36#、37#樓首層層高為6m空間中高大模板、支撐的施工技術。

關鍵詞:高大模板 支撐計算 施工技術

中圖分類號:TU74文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0041-03

1 項目概況

中冶·濱江國際城一期工程位于齊齊哈爾市長青路和民族大街交匯處，我公司承建的任務中36#樓為24+1層、37#樓為22+1層為鋼筋混凝土剪力墻結構(現澆混凝土抗震墻結構)，首層層高為6m(-0.120～5.880m)。在支撐部位的梁板截面尺寸梁400×400mm，樓板120mm，支撐計算高度按6m計算，剪力墻厚為300mm，計算高度6m。那么在施工中對高大模板及支撐應采取特殊的措施，由此高大模板及支撐結構的施工對本工程的安全、質量尤為重要。

2 主要工序施工技術

2.1 模板體系

①本工程所有梁模板采用18mm厚木膠合板(2135×915×18mm、2440×1220×18mm)作面板，梁底設方木作圍檁，梁側模設方木(100mm×50mm)作內圍檁和外圍檁，并且兩側設置鋼管背楞間距沿梁跨度方向@500布置，梁中設一道Φ14@500對拉螺栓進行加固。

②現澆板模板采用18mm厚木膠合板木膠合板(2135×915×18mm、2440×1220×18mm)作面板，板底設方木(50×100mm)@300mm支撐，方木支撐擱置在鋼管小橫桿上。

③剪力墻模板采用18mm厚木膠合板木膠合板(2135×915×18mm、2440×1220×18mm)，墻模的內楞為100×50木方，間距為250mm，外楞用二根Φ48×3.5鋼管，用在中間焊有方形止水板(60×60×3)的M14對拉螺栓加固，對拉螺栓至少戴雙扣件和雙螺帽。

2.2 支撐體系

①本工程局部的梁板模板支撐高度較高，最大部位達到6m以上，鋼管立桿縱橫向間距為800mm，梁底兩側立桿間距1.2m，橫桿步距為1.5m。在梁底按照計算結構還需設置1根承重立桿

剪力墻支模具體做法如圖1所示。

②每層結構模板支撐均采用鋼管搭設，鋼管連接均用鑄鐵扣件連接。

③因模板支撐高度較高，面積較大，必須設置豎向剪刀撐、水平剪刀撐，支撐立桿底部設置縱橫向掃地桿。

3 模板支架的構造要求

3.1 立桿設置

①立桿之間必須按步距滿設雙向水平桿，確保足夠剛度;

3.2 立桿步距的設計

①當中部有加強層或支架很高，軸力沿高度分布變化較大，采用下小上大的變步距設置;

②高支撐架步距采用1.5m。

3.3 整體性構造層的設計

①單水平加強層在3.60m標高沿水平結構層設置水平斜桿及剪刀撐，且須與立桿連接，設置斜桿層數要大于水平框格總數的1/3;

②靠近柱邊腳手架立桿與已澆筑下部結構柱形成抱箍連接，使其成為一個整體，提高架體穩定性。

3.4 剪刀撐的設計

①沿支架四周外立面滿設剪刀撐;

②中部可根據需要并依構架框格的大小，每隔10～15m設置。

3.5 頂部支撐點的設計

①最好在立桿頂部設置支托板，其距離支架頂層橫桿的高度不宜大于400mm;

②頂部支撐點位于頂層橫桿時，應靠近立桿，且不宜大于200mm;

③支撐橫桿與立桿的連接扣件應進行抗滑驗算，當設計荷載N≤12kN時，可用雙扣件;大于12kN時應用頂托方式。

4 模板、支架計算

因本工程模板支架高度大于4米，為此計算中參考了《施工技術》2002(3):《扣件式鋼管模板高支撐架設計和使用安全》中的部分內容。

4.1 參數信息

①模板支架參數

橫向間距或排距(m):0.80;縱距(m):0.80;步距(m):1.50;

立桿上端伸出至模板支撐點長度(m):0.10;模板支架搭設高度(m):6.00;

采用的鋼管(mm):Φ48×3.5;板底支撐連接方式:方木支撐;

立桿承重連接方式:雙扣件，考慮扣件的保養情況，扣件抗滑承載力系數:0.80;

②荷載參數

模板與木板自重(kN/m2):0.350;混凝土與鋼筋自重(kN/m3):25.000;

施工均布荷載標準值(kN/m2):2.500;

③材料參數

面板采用膠合面板，厚度為18mm;板底支撐采用方木;

面板彈性模量E(N/mm2):9500;面板抗彎強度設計值(N/mm2):13;

木方抗剪強度設計值(N/mm2):1.400;木方的間隔距離(mm):250.000;

木方彈性模量E(N/mm2):9000.000;木方抗彎強度設計值(N/mm2):13.000;

木方的截面寬度(mm):50.00;木方的截面高度(mm):100.00;

④樓板參數

樓板的計算厚度(mm):120.00(圖2);

4.2 梁底模板計算

按支撐在底撐上的簡支梁計算，強度驗算要考慮模板結構自重荷載、新澆混凝土自重荷載、鋼筋自重荷載和振搗混凝土時產生的荷載;撓度驗算只考慮模板結構自重、新澆混凝土自重、鋼筋自重荷載。

本算例中，面板的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為(圖3):

W=800×20×20/6=5.33×104mm3;

I=800×20×20×20/12=5.33×105mm4;

①抗彎強度驗算

按以下公式進行面板抗彎強度驗算:

σ=M/W<[f]

鋼筋混凝土梁和模板自重設計值(kN/m):

q1=1.2×[(24.00+1.50)×0.40+0.30]×0.80×0.90=9.072kN/m;

施工荷載與振搗混凝土時產生的荷載設計值(kN/m):

q2=1.4×(2.00+2.50)×0.80×0.90=4.536kN/m;

q=9.072+4.536=13.608kN/m;

最大彎矩及支座反力計算公式如下:

Mmax=ql2/8 = 1/8×13.608×4002=2.72×105N·mm;

RA=RB=0.5ql=0.5×13.608×0.4=2.722kN

σ=Mmax/W=2.72×105/5.33×104=5.1N/mm2;

梁底模面板計算應力σ=5.1N/mm2小于梁底模面板的抗彎強度設計值[f]=13N/mm2，滿足要求！

②撓度驗算

最大撓度計算公式如下:ν=5ql4/(384EI)≤[ν]=l/250

其中q=q1/1.2=7.560kN/m;

l—— 計算跨度(梁底支撐間距):l=400.00mm;

E—— 面板的彈性模量:E=6000.0N/mm2;

面板的最大允許撓度值:[ν]=400.00/250=1.600mm;

面板的最大撓度計算值:ν=5×9.072×4004/(384×6000×5.33×105)=0.945mm;

面板的最大撓度計算值:ν=0.945mm小于面板的最大允許撓度值:[ν]=1.6mm，滿足要求！

4.3 模板支撐方木的計算

方木按照三跨連續梁計算，截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為(圖4):

W=b×h2/6=5×10×10/6=83.33 cm3;

I=b×h3/12=5×10×10×10/12=416.67cm4;

①荷載的計算

(1)靜荷載為鋼筋混凝土樓板和模板面板的自重(kN/m):

q1=25×0.25×0.12+0.35×0.25=0.838kN/m;

(2)活荷載為施工人員及設備荷載(kN/m):

q2=2.5×0.25=0.625kN/m;

②強度驗算

計算公式如下:

M=0.1ql2

均布荷載q=1.2×q1+1.4×q2=1.2×0.838+1.4×0.625=1.88 kN/m;

最大彎矩M=0.1ql2=0.1×1.88×0.82=0.12kN·m;

方木最大應力計算值σ=M/W=0.12×106/83333.33=1.444N/mm2;

方木的抗彎強度設計值[f]=13.000 N/mm2;

方木的最大應力計算值為1.444N/mm2小于方木的抗彎強度設計值13N/mm2，滿足要求!

③抗剪驗算

截面抗剪強度必須滿足:

τ=3V/2bhn<[τ]

其中最大剪力:V=0.6×1.88×0.8= 0.902kN;

方木受剪應力計算值τ=3×0.902×103/(2×50×100)=0.271N/mm2;

方木抗剪強度設計值[τ]=1.4N/mm2;

方木的受剪應力計算值0.271N/mm2 小于方木的抗剪強度設計值1.4N/mm2，滿足要求!

④撓度驗算

ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250

均布荷載q=q1=0.838kN/m;

最大撓度計算值ν=0.677×0.838×8004/(100×9000×4166666.667)=0.062 mm;

最大允許撓度[ν]=800/250=3.2mm;

方木的最大撓度計算值0.062mm小于 方木的最大允許撓度3.2mm，滿足要求!

5 經濟技術分析

在此項工序開始施工前，對存在的難點進行了周密策劃，根據《施工技術》2002(3):《扣件式鋼管模板高支撐架設計和使用安全》中的內容進行詳細計算，確保了高大模板的順利施工，滿足了規范和各方的要求，就此高大模板施工縮短工期16天，并為后續工序施工創造了條件，節約成本60萬。

6 結語

隨著我國高層民用建筑的增多，大跨度、高空間的結構施工將越來越普遍。采用此項高大模板施工技術，事前策劃周密，事中科學布局，過程合理安排，能有效解決此類工程的施工難題，并得到業主和監理等各方的好評，為今后類似工程施工積累了經驗，其科學的施工技術具有廣泛的推廣和應用價值。

參考文獻

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[2] 混凝土結構工程施工質量驗收規范，GB50204-2002.

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[6] 混凝土結構設計規范，GB50010-2002.

[7] 建筑結構荷載規范，(GB 50009-2001).