超高混凝土結(jié)構(gòu)模板豎向支撐設(shè)計與施工

超高砼結(jié)構(gòu)模板豎向支撐設(shè)計與施工）[摘要]本文以實際工程為例，在模板支撐方案的設(shè)計選擇中，通過對立桿軸心受壓、偏心受壓兩種方案支撐穩(wěn)定性的計算，論證了不分清支撐受壓方式，盲目套用規(guī)范公式而帶來的危險性。闡述了不同傳力方式立桿最危險截面的不同分布規(guī)律。分析了偏心受壓扣件鋼管支撐偏心率的特性以及對承載能力的影響?？偨Y(jié)了設(shè)計施工實踐經(jīng)驗及體會。[關(guān)鍵詞]超高模板豎向支撐；軸心受壓；偏心受壓；偏心率；最危險截面當(dāng)代建筑結(jié)構(gòu)不斷向個性化、超高大空間發(fā)展，施工難度也隨之不斷加大，這對主體模板施工中豎向支撐技術(shù)提出了更高的要求。它事關(guān)工程能否順利進展及施工人員的生命安全，如何保證超高模板支撐架體的穩(wěn)定性值得我們進行深入研究，以下是我們在南大生物實驗樓23米高模板支撐方案設(shè)計及施工中的見解和體會。一、工程概況**大學(xué)生物實驗樓工程位于**大學(xué)生命科學(xué)院內(nèi)，總建筑面積10693㎡框架結(jié)構(gòu)，地下一層，地上五層，局部六層，建筑總高度23.75m該工程外檐設(shè)計有氣勢宏大的外廊結(jié)構(gòu)。外廊由多根柱頂標(biāo)高+22.4米的獨立柱及屋頂連梁組成。屋頂連梁為底部平板上部反梁結(jié)構(gòu)形式，反梁截面為700×900mm，600×900㎜，底板厚度120～250㎜。M軸連梁寬度為3000mm,1/15軸連梁寬度為3900mm，最大跨度為20.9m。該工程建筑總高度雖屬一般，但外廊屋頂連梁凈空高度卻達(dá)到23米，這意味著連梁模板一次性豎向支撐要達(dá)到8層住宅樓的高度，并承擔(dān)較大的豎向及水平荷載。如何保證支撐架體的穩(wěn)定性是這一工程的施工難點和成敗的關(guān)鍵。應(yīng)采用怎樣的設(shè)計理論來設(shè)計計算？應(yīng)采用哪些構(gòu)造措施來保證架體的穩(wěn)定性？成為不可回避的課題。二、架體支撐方案的選擇1、立桿偏心受壓方案。為降低施工成本減少大量螺旋可調(diào)支托的投入，我們首先選擇扣件式鋼管支架立桿偏心受壓方案。其傳力方式為：梁及樓板的混凝土自重、模板（包括主次楞）自重和施工荷載首先傳給支架的水平鋼管,水平鋼管又通過與立桿扣接的直角扣件將荷載傳至立桿。立桿所受的力為偏心力,偏心距為53mm。這是施工單位通常典型的支模方式。如下圖示：立桿偏心受壓支模方式立桿間距按750×1000考慮。橫桿步距h=1500㎜。支架立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支點的長度a=120㎜。支撐架體高度23米。立桿截面積A=489mm2截面回轉(zhuǎn)半徑i=15.8mm截面模量W=5080mm面荷載：鋼筋砼自重25×0.9=22.5言灌澇論輪=23櫻×1.2=2俘7.6kN/棉m冶2唱模板自嶄重疲冊0址.5滿吸砼集中堆政料劃30問0腦㎜牌厚藝換24×廢0.3=7.胃2kN/m火2經(jīng)振搗荷跨載擴輸控標(biāo)2.0×1.停4=2.8秀kN/m痰2螺欲攔培鐵精型面荷載合犬計慢=37.肌6kN/m溝2跨上部立桿軸圣力百蟻N渴上績=37.6×嫌0.75×1起.0=28.鞋2kN床上部立桿受到店彎層矩婦M=28狹.2×0.0詠53=1.4哨946kN涉-m趟下部立桿軸戒力代N夾下季=N津上矮+肅架體自凍重斑=30.13嘴k態(tài)N技（計算過程略番）學(xué)模板支架立桿勤穩(wěn)定性計算：闊（艱1?。┤绻凑铡督咏ㄖ┕た奂肥戒摴苣_手架三安全技術(shù)規(guī)范乞》竟JGJ13進0臭—箱200肯1抵有關(guān)模板支架婦計算的規(guī)定計南算：蛾立桿的計算長罰度證L米0亡=h+徑2a皮=1500+賴2×120=其174宣0夾㎜漁立桿計算長細(xì)晚比被五λ爆=1740/議15.8=1識10科查斑Q235-膛A氧鋼軸心受壓構(gòu)寸件穩(wěn)定系數(shù)如表拔爪邀穩(wěn)定系露數(shù)憶φ撐=0.516務(wù)下部立桿截面攔應(yīng)史力碎尤σ己=30.13政×1000/岡0.516/淹489=11叮9N/mm罩2晝?nèi)纪?05N訓(xùn)/mm丙2盜非常安全秘（截2虧）但我們經(jīng)過般認(rèn)真分析發(fā)現(xiàn)廈：上述對立桿趴偏心受壓方案爆的計算取架體頑下部立桿內(nèi)力宇狀態(tài)進行穩(wěn)定鎖性分析欠妥。懼因蜓與軸心受壓立肅桿內(nèi)力分布上氏小下大的規(guī)律搜不同，通常情尼況下讀架體立桿偏心夕受壓時，最危倆險截面在上部份而不是在下部闊。憑以下計算機軟感件做出的內(nèi)力嫩圖形揭示了支北撐架體立桿偏茅心受壓最危險繳截面的分布規(guī)斷律：磁從以上支撐架屆體立桿偏心受乒壓內(nèi)力圖形中搏可以看出，架藥體最上部立桿黨除受到豎向壓踢力采N覆作用以外，同扒時還受到因偏灘心受壓而產(chǎn)生弄的彎雅矩董M揀的作用。雖然走架體底部立桿謠受到的豎向壓續(xù)力因架體自重暴的影響隨架體賽高度的增高而荒增加，但增加誘的幅度與模板盆傳下的豎向荷液載相比所占比洗例很小，同時列立桿上部的彎床矩在水平桿約臺束作用的影響蘆下隨截面高度較的降低迅速衰飾減，底部立桿近已完全處于軸皺心受壓狀態(tài)，誠故截面應(yīng)力值零遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上部方立桿。因此偏慨心受壓傳力方移式支撐架體最廊上部的立桿，麥無疑應(yīng)是進行最穩(wěn)定性驗算的誠最危險截面線。懶雹謹(jǐn)照楊劉增藏章前述計算方法艦顯然未考慮架睛體上部立桿偏嘴心受壓，截面針上受到較大彎搬距作用的不利摩因素，因此所辭得出昨的鞏“佳安旋全踩”書結(jié)論值得懷疑償。兔為此我們抖將上述方案又益按照偏心受壓稈計算方法重新形計算如下：啊上部立桿軸拉力羅N降上頌=28.2們kN脆上部立桿受到央彎配矩掩M=28掉.2×0.0描53=1.4傷946kN隙-m倆偏心率榮=14946惱00×489驅(qū)/28200捎/5080=呆5.1壁壓桿計算長度咱：因偏心傳力奮方式主立桿伸出頂層襯橫向水平桿部必分不承受荷載逐，所以不應(yīng)計蔥入立桿計算長憤度之內(nèi)，立桿文計算長度應(yīng)取番一個橫桿步距禿：煤立桿的計算長悶度縮L晉0善=h=150掘0測㎜洽立桿計算長細(xì)萌比訂系λ濱=1500/睬15.8=9廈5逝查岔《偏心受壓構(gòu)雖件穩(wěn)定系朽數(shù)襯φ貫P趟表》判，得φ亂P忽=0.15劑立桿截面應(yīng)力計=384/聾mm她2杯以參＞段205N/癢mm桃2辱不合格桶以上計算表明塌，模板支撐架戲體在荷載、架園體步距、立桿團間距等條件相嚷同的情況下，神立桿偏心受壓味和軸心受壓的艙承載能力有相祥當(dāng)大的懸殊，競因此在穩(wěn)定性云是否合格的判翁定上得出了兩朗種截然不同的喝結(jié)論。嗽顯然上述第一燙種套用規(guī)范公引式的計算方法標(biāo)，未考慮立桿蹲偏心受壓的實蟻際狀態(tài)，其計覆算結(jié)論是錯誤搬的。說明《建蜜筑施工扣件式窗鋼管腳手架安挺全技術(shù)規(guī)范》牢中模板支架立自桿穩(wěn)定性計算盛方法的規(guī)定，旺僅適用于支撐小立桿軸心受壓絨傳力方式。而形對于模板荷載淺通過橫桿、十泰字扣件再傳至乏立桿的偏心受刻壓方式是不適焦用的。地待2慣、立桿軸心受掌壓方案。尖鑒于上述計算圓結(jié)果，偏心受餃壓傳力方式立閉桿穩(wěn)定性嚴(yán)重佩不足，因此我虹們決定改用軸拉心受壓方案，卵即在扣件式鋼悟管支架立桿上盯插螺旋可調(diào)節(jié)守支托，使立桿酒直接承受模板頁豎向荷載。朱支架立桿伸出熔頂層橫向水平縣桿中心線至模痕板的長部度灑a=或0.括4挨米鴿。由（濱1筒）按現(xiàn)行國家我行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建蟻筑施工扣件式傷鋼管腳手架安疼全技術(shù)規(guī)范》凈模板支架計算麥的規(guī)定，進行越立桿穩(wěn)定性計遷算：荷載計算同上鄭架體下部立桿扯軸鎖力童N蒜下雀=N丈上緊+唯架體自煙重餓=30.13呼k摧N參（計算過程略渡）抱立桿計算長細(xì)都比沒λ貫=式（敵1500+4頂00×依2責(zé)）桌/15.8=采146腳查強《摩Q235-幟A芳鋼軸心受壓構(gòu)淚件穩(wěn)定系討數(shù)惕φ拍表濾》柏田用φ呆=0.324掛鋼管截面應(yīng)力賽=190N/鋸mm敬2勵米單＜漏205N/靈mm赴2晌榨眨合格息（顫2第）立桿軸心受盼壓方案平面圖荷、剖面圖：將（笑3法）、對該支撐納架體的構(gòu)造設(shè)逼計要求：旬為抵抗風(fēng)荷載鋒等水平推力對襲架體造成的晃業(yè)動，加強架體洲整體穩(wěn)定性，賭提出以下設(shè)計誘構(gòu)造要求：勤掃地桿、縱向隊剪刀撐、水平蠟剪刀撐的設(shè)置席按燥《建筑施工扣警件式鋼管腳手瘡架安全技術(shù)規(guī)梅范騙》濤6.削8貍模板支架的規(guī)馬定執(zhí)行。稠架體與主體砼稻柱子每隔兩步挽架用鋼管扣件阻索緊拉結(jié)。吧M嬸軸大梁跨度達(dá)擊20.欣9匙米楚，為加綠強疲M方軸跨中部架體券側(cè)向剛度，在鵲架體水拖平洋9次0斷度拐角處，每李隔兩步架設(shè)一菌道水平斜撐，漿如前平面圖所傘示。餡三、架體支撐確方案的實施效覽果豈此支撐架體在戀實際施工過程虧中，為確保安階全采取了以下董技術(shù)措施：臺1擊、除加強了架縫體地基夯實外海，將原設(shè)計砼謙條形基礎(chǔ)改為薄砼整體板式基壇礎(chǔ)，加大了基隱礎(chǔ)底面積，有歐效的防止了地朋基沉降變形。鐮2取、支撐架體橫精向上每隔三跨茶設(shè)置一道垂直療剪刀撐。見下慢圖哪3著、柱M洽軸連梁跨度蜓20.雖9耳米低，跨中部架體疾側(cè)向剛度較薄暴弱，除架體兩永端與主體柱索晶緊拉結(jié)外，還田在梁跨中安部鳥M鏡軸吸與歷J讓軸架體之間搭材設(shè)種“勤之挎”印字形連系架體矩，有效的增強拉了跨中部架體神的側(cè)向剛度。敞下圖排為拋“揉之花”果字形連系架體耍正在搭設(shè)中的證情況。讀4殺、立桿上端插迫螺旋可調(diào)節(jié)支沾托，使立桿處烤于軸心受壓狀癢態(tài)，見下圖：雜5躍、為避免固定徒式砼輸送泵進進行砼泵送時管皆道對支撐架體柔產(chǎn)生的水平?jīng)_旺力及震動，澆益筑砼時使用汽袖車泵（大象泵毅）輸送。侄由于嚴(yán)肅的貫雀徹了方案設(shè)計癥意圖，該支撐踏架體在砼澆筑送過程中非常穩(wěn)巧定，整體性能袍良好，未出現(xiàn)詳異常情況，立真桿、水平桿、循剪刀撐變形微矛小，砼架體基繞礎(chǔ)無下沉、開爸裂現(xiàn)象。模板汁整體穩(wěn)定，拆痰模后經(jīng)檢測砼果實體結(jié)構(gòu)質(zhì)量廚符合要求，驗屆收合格。校四、設(shè)計緒與施工體會消（一）設(shè)計方輛面煮1是、模板支撐架老體坍塌事故多樓是渡由塔“裳高凈度扣”曉因素造成的，尾因此對里超高模板支撐根架體的安全怠必須高度重視憂，必須經(jīng)生過肯“舍結(jié)構(gòu)設(shè)隔計匯”情步驟。應(yīng)繪制迫支撐架體結(jié)構(gòu)雞平、立、剖面話圖疼,艱明確架體與主鐘體結(jié)構(gòu)拉結(jié)的院設(shè)置要求趙,玻并形成計算簡叛圖百,紙為結(jié)構(gòu)計算打澡下基礎(chǔ)。塘2活、當(dāng)計算模板形支撐立桿的穩(wěn)吸定性時，首先嬸要明確模板荷郵載的傳遞方式森，分清立桿是則軸心受壓狀態(tài)茄還是偏心受壓艷狀態(tài)，如果不幼分清模板支撐撐架體的構(gòu)造類恭型和傳力方式頸，而盲目套用斤規(guī)范是存在一鋤定風(fēng)險的。燕3淺、帽在軸向壓力、嘆架體步距相同以的情況下，立翠桿偏心受壓承錢載能力僅相當(dāng)憤軸心受壓承載訴能力欺的斃35得%皺左右，斤因此應(yīng)優(yōu)先采責(zé)用軸心受壓方管案，這樣可在渴加大立桿間距扒、橫桿步距的享情況下仍滿足用架體穩(wěn)定性的波要求，從而減修少架體材料的瀉投入，降低施鷹工成本。般4胡、由于架體自褲重的影響，計嘉算立桿穩(wěn)定性脹時軸心受壓立安桿應(yīng)驗算的最餐危險截面在最窗下端。由于頂六端偏心彎距的磚影響，偏心受貫壓立桿應(yīng)驗算聲的最危險截面腳在最上端?？?圓、壓桿偏心受黎壓睛偏心率培逆，而對于扣件丈式鋼管架體立軍桿來講，偏心揭距啞e返、立桿截面穿積蠅A櫻、截面矩口量勇W租值是固定不變豪的，所以偏心龍率腦也是固定不變海的。利用這一管規(guī)律，可以使衡扣件鋼管架體澤立桿偏心受壓預(yù)計算方便和簡允化。冊6革、由于扣件式酒架體立桿偏心貞受壓的蔽偏心率是一個舞不變的定值，練所以影響其承酸載能力變化的蘭主要因素是長標(biāo)細(xì)嗓比秧λ量。因此塑,斯對于帆扣件式傷超高支撐史架體，潔減少架體最上饅部散（弱2者～謀3稅步架）的步距呀h擺，能顯著提高礦架體的承載力叼。驗7歲、立桿偏心受電壓模板支撐架體體承載力的大騰小，主要由支逢架頂部水平鋼桿管與立桿之間仆的扣件抗滑力鈴決定魚,章如立桿受到的秧軸力超同過庫8kN培,黑架體最頂端十喂字結(jié)點可采用接雙扣件，以增抗強結(jié)點的抗滑沒力。如立桿受撈到的軸力超曲過供16kN荒,鎖應(yīng)改用立桿軸佩心受壓方案。摔（二）施工方全面犧1活、立桿軸心受養(yǎng)壓超高支撐架宇體方案在實施傍前，必須計劃援好立桿的豎向猾接頭位置以及插各段立桿的長平度。架體搭設(shè)等中立桿接高應(yīng)訊采用對接扣件能，以保證立桿骨處于軸心受壓桂狀態(tài)。特別是弓最頂部的架體鏟立桿，決不可帥因其長度不合掃適而采用十字鬧扣件與橫桿扣逝接的方式來調(diào)愚整架體高度，閃否則會改變設(shè)誼計意圖使立桿范變?yōu)槠氖軌乎r狀態(tài)。悄2鉤、超高支撐架婆體地基的不均眼勻沉降能顯著篩影響支架立桿虛的受力均勻性協(xié),尚易產(chǎn)生立桿的宏局部失穩(wěn)事故貨，因此地基必鬧須穩(wěn)固。房心戰(zhàn)土回填必須分坊層夯實，其上委做砼整體板式說基礎(chǔ)為宜。立峽桿下要墊底托殘和通長腳手板搶。