梅鋼某工程筒倉底板高支模體系設(shè)計(jì)與應(yīng)用

高 勝 宗

(寶鋼集團(tuán)上海梅山鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210039)

梅鋼某工程筒倉底板高支模體系設(shè)計(jì)與應(yīng)用

高 勝 宗

(寶鋼集團(tuán)上海梅山鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210039)

以梅鋼某工程中筒倉底板模板支撐體系為研究對(duì)象，重點(diǎn)對(duì)模板支撐體系中所選面板、主次楞梁和對(duì)拉螺栓的強(qiáng)度進(jìn)行了驗(yàn)算，并對(duì)滿堂支撐架的整體穩(wěn)定性進(jìn)行了設(shè)計(jì)及驗(yàn)算，最終設(shè)計(jì)出一種安全、經(jīng)濟(jì)、合理的模板支撐體系，從實(shí)際使用效果來看，該模板支撐體系設(shè)計(jì)穩(wěn)定、可靠、合理。

模板，支撐體系，荷載，強(qiáng)度，驗(yàn)算

隨著建筑行業(yè)飛速發(fā)展，建筑高度及跨度不斷增大，施工中高大支模情況不斷出現(xiàn)，特別是工業(yè)生產(chǎn)需要的大型筒倉形式建筑，對(duì)高支模提出了更高要求。由于高大支模設(shè)計(jì)與施工確實(shí)是施工難度比較大的專項(xiàng)工程，國內(nèi)由于高支模倒塌造成的事故也時(shí)有發(fā)生。按照《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》建質(zhì)[2009]87號(hào)文的規(guī)定，對(duì)于超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的高支模工程的專項(xiàng)施工方案需組織專家論證。因此，高大模板支撐體系從設(shè)計(jì)、計(jì)算到施工驗(yàn)收都要細(xì)致、有理論依據(jù)，施工管理也必須嚴(yán)格控制，確保萬無一失。

1 工程概況

本工程為新建礦石筒倉底板的模板支撐系統(tǒng)工程，底板頂標(biāo)高：11 m，最大梁尺寸：高3 500 mm，寬600 mm；板厚：500 mm。滿堂支撐架采用扣件式鋼管支撐架，立桿縱距:0.6 m；立桿橫距:0.33 m；步距:1.50 m；支撐架搭設(shè)高度:7.50 m；采用的鋼管類型(mm):φ48×3.0。面板采用覆面木膠合板，厚度：18 mm；次楞：50 mm×100 mm方木；主楞：8號(hào)槽鋼；大梁模板對(duì)拉螺栓：M14。

2 荷載計(jì)算

2.1 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

模板自重G1K：0.3 kN/m2(30 kg)。

混凝土自重G2K：24 kN/m3。

鋼筋自重(每立方米混凝土)G3K：1.5 kN/m3。

新澆筑混凝土作用于模板的側(cè)壓力荷載G4K：34.3 kN/m2。

混凝土澆筑溫度：10 ℃。

取混凝土初凝時(shí)間：t0=200/(T+15)=200/(10+15)=8 h。

F1=0.22γct0β1β2V1/2=
0.22×24×8×1.0×1.15×0.51/2=34.3 kN/m2。

F2=γcH=24×3.5=84 kN/m2。

混凝土的側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值G4K取二者中較小的：34.3 kN/m2。

2.2 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q1K：2.5 kN/m2或2.5 kN集中荷載中彎矩較大者。

振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q2K：2 kN/m2。

傾倒混凝土?xí)r對(duì)垂直面模板產(chǎn)生的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q3K：2 kN/m2。

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：由于該高支模體系位于基本封閉的筒倉內(nèi)，荷載組合不考慮風(fēng)荷載。

3 梁底模板面板強(qiáng)度驗(yàn)算

面板選用覆面木膠合板,板厚:18 mm,面板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fjm=15 N/mm2,面板彈性模量E=10 000 N/mm2。按照規(guī)范，面板可按簡支跨計(jì)算：

σj=Mmax/Wj≤fjm。

Mmax=Kmql2=0.125×74.21×
103×0.22=371.05 N·m=3.71×105N·mm。

Wj=bh2/6=600×182/6=3.24×104mm3。

σj=3.71×105/3.24×104=11.5 N/mm2≤fjm=15 N/mm2，滿足要求。

4 次楞強(qiáng)度及撓度驗(yàn)算

次楞選用及相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 次楞參數(shù)

4.1 次楞抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

σ=Mmax/W≤fm。

查表得，最不利彎矩設(shè)計(jì)值：Mmax=0.217 kN·m。

截面抵抗矩：W=83.33 cm3。

次楞抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fm=15.44 N/mm2。

σ=0.217×106/83.33×103=2.604 N/mm2

次楞抗彎強(qiáng)度滿足要求。

4.2 次楞抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

τ=VS0/Ib≤fv。

查表得，剪力設(shè)計(jì)值：V=4.352 kN。

截面對(duì)中和軸的面積矩：S0=2bh0。

截面慣性矩：I=416.67 cm4。

木方寬度：b=50 mm。

木方抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fv=1.78 N/mm2。

τmax=3V/(2bh0)=3×4.352×1 000/
(2×50×100)=1.31 N/mm2≤[τ]=1.78 N/mm2。

次楞抗剪驗(yàn)算滿足要求。

4.3 次楞撓度驗(yàn)算

υ≤[υ]。

[υ]=L/400=330/400=0.825 mm。

γ=0.06 mm≤[υ]=0.825 mm，次楞撓度驗(yàn)算滿足要求。

5 主楞強(qiáng)度驗(yàn)算

主楞選用及相關(guān)參數(shù)見表2。

表2 主楞參數(shù)

5.1 主楞抗彎驗(yàn)算

σ=Mmax/W=1.206×106/25 300=50.53 N/mm2≤[f]=205 N/mm2，滿足要求。

5.2 主楞抗剪驗(yàn)算

Vmax=12.13 kN。

τmax=Vmax/(8Izδ)[bh2-(b-δ)h2]=35.79 N/mm2≤[τ]=125 N/mm2,滿足要求。

5.3 主楞撓度驗(yàn)算

vmax=0.11 mm≤[v]=l/400=600/400=1.5 mm,滿足要求。

6 對(duì)拉螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算

對(duì)拉螺栓采用M14,間距：a=b=600 mm。

混凝土模板側(cè)壓力：

Fs=0.95×(γGG4K+γQQ3K)=
0.95×(1.35×34.3+1.4×2)=46.65 kN/m2。

對(duì)拉螺栓軸向受力：N=abFs=0.6×0.6×46.65=16.8 kN。

7 立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

1)永久荷載計(jì)算。

NGk為永久荷載對(duì)立桿產(chǎn)生的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值總和，kN。

查表A-0.3得出，立桿承受的每米結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值為：0.169 1 kN/m。

則底層步距的立桿承受的自重標(biāo)準(zhǔn)值為：0.169 1×7.4=1.251 kN。

主梁、次梁、支撐板自重標(biāo)準(zhǔn)值：1.2 kN/m2。

則傳遞到底層步距立桿的主梁、次梁、支撐板的自重標(biāo)準(zhǔn)值：

1.2×0.33×0.6=0.238 kN。

NGk=1.251+0.238=1.49 kN。

2)可變荷載計(jì)算。

NQk為可變荷載對(duì)立桿產(chǎn)生的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值總和，kN。

混凝土結(jié)構(gòu)傳給立桿的荷載：(24+1.5)×3.6×0.6×0.6/4=8.26 kN。

施工荷載傳給立桿的荷載：3.0×0.6×0.6/4=0.27 kN。

NQk=8.26+0.27=8.53 kN。

3)荷載效應(yīng)組合。

軸向力設(shè)計(jì)值：

N=1.2NGk+ 1.4NQk=1.2×1.49+1.4×8.53=13.73 kN。

4)驗(yàn)算立桿允許長細(xì)比。

立桿計(jì)算長度：l0=kμ2h=1×1.951×1.5=2.927 m。

鋼管截面回轉(zhuǎn)半徑：i=1.59 cm。

立桿長細(xì)比：λ=l0/i=2 927/15.9=184.1≤[λ]=210。

立桿長細(xì)比滿足要求。

5)立桿穩(wěn)定驗(yàn)算。

N/(φA)≤f。

φ=0.211；A=5.06 cm2。

N/(φA)=13.73×1 000/(0.211×5.06×100)=
128.6 N/mm2≤205 N/mm2。

立桿穩(wěn)定驗(yàn)算滿足要求。

8 構(gòu)造設(shè)計(jì)

1)剪刀撐。豎向、水平剪刀撐設(shè)置：沿庫內(nèi)環(huán)向立面設(shè)置不少于3道的剪刀撐；水平方向不少于4道；豎向剪刀撐與地面夾角在45°～60°之間且沿全高連續(xù)設(shè)置。水平剪刀撐，每3步設(shè)置一道，從掃地桿部位起算，在梁底、板底水平剪刀撐無論最后一道水平剪刀之間是否小于3步都必須設(shè)置。剪刀撐搭設(shè)應(yīng)隨立桿、縱向、橫向水平桿同步搭設(shè)。剪刀撐斜桿采用搭接，剪刀撐桿件搭接長度不應(yīng)小于1 m，應(yīng)等間距設(shè)置3個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件固定。

2)連墻桿。本筒倉內(nèi)支撐架不設(shè)連墻件，內(nèi)排架橫桿頂住筒倉外壁，形成橫向水平支撐。

[1] JGJ 130—2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范[S].

On design and application of high formwork system of silo bottom of some project at Meishan Steel Company

Gao Shengzong

(ShanghaiMeishanSteelCo.,Ltd,BaosteelGroup,Nanjing210039,China)

Taking the silo bottom formwork support system of some project at Meishan Steel Company as the research object, the paper mainly calculates the plate and primary and secondary beams in the formwork support system and its strength for pull bolts, undertakes the design and calculation of the overall stability of the full support, designs the safe, economical and reasonable formwork support system, and proves that the support system is stable, reliable and reasonable in its design from its practical use.

formwork, support system, load, strength, calculation

1009-6825(2015)02-0089-03

2014-11-03

高勝宗(1982- )，男，工程師

TU755.2

A