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【摘 要】本文针对离地35米高度的现浇混凝土结构施工中碰到的实际问题,设计了较为合理的模板支撑系统,为高空混凝土结构的浇筑质量和施工安全提供了可靠的技术支撑。
【关键词】高空;模板;施工
Template support system design for 35 m height large cantilevered structure
Wu Shao-ding 1, Mao Yin 1, Yao Zhi-ming 2
(1. Changshu City the Eighth Construction and Installation Engineering Co., Ltd. Changshu, Jiangsu 215500;
2. Changshu City Yongfeng Construction Installation Engineering Co., Ltd. Changshu, Jiangsu 215500
)
【Abstract】In this article, 35 meters high from the ground cast concrete practical problems encountered in construction, design a template supporting a more reasonable system for pouring concrete structures at high altitude the quality and safety of construction provide reliable technical support.
【Key words】Altitude; Template; Construction
1. 工程概况
本项目位于江苏省常熟市,整个项目由主楼、副楼、接待楼、门卫及若干零星工程组成,总建筑面积20574㎡。其中主楼工程地下一层,地上十二层,标准层层高3.7m,建筑总高52.3m,单幢建筑面积16768m2,一至三层有裙楼,裙楼为会议中心。主楼正门设置在南面,南立面考虑到造型的要求,②～⑦轴交～轴在第三至第十层之间掏空,形成了一个长约40m、宽约4m、高约35m的共享空间,在③④⑤⑥轴交轴向北1500mm处设置四根直径为800的钢筋混凝土圆柱,用于承受十层以上的荷载, 圆柱外立面干挂石材幕墙,主楼第三至第十层平面设计详见图1。设计上将主楼第三至第十层之间掏空,使其正立面显得更加威严肃穆,但给工程的施工,特别是35m高空部位模板支撑系统的搭设带来了较大的困难,如不能制定完善的施工方案,并采取可靠的技术措施,施工工期和混凝土的浇捣质量将受到严重影响,施工安全无法保证,甚至可能危及建筑主体结构的安全。
图1 建筑平面设计图
2. 方案选择
方案一:利用三层屋面搭设落地式模板支架方案。在三层裙楼的屋面混凝土顶板上搭设落地式模板支架,初步估算需要钢管、扣件合计约230T,加上模板、支撑模板的小梁和大梁以及第十层楼面混凝土等构件和材料自重,三层屋面楼板将承受约18KN/m2的均布外荷载。方案一为传统一般做法,优点是只需钢管、扣件等常规建筑材料,不需要额外添置其他物资,缺点是工程量大、施工速度慢、钢管周转长、综合成本高,而且三楼屋面楼板需要额外承受18KN/m2的荷载,对建筑结构稳定极为不利。
方案二:利用800砼圆柱搭设钢结构平台方案。如图2所示,沿圆柱纵向轴线设置型钢(或桁架)主梁,然后利用这个型钢(或桁架)主梁和九层楼面结构设置型钢次梁,形成钢结构承重平台,再在钢结构平台上部搭设模板支架系统。方案二与方案一相比节约了大量钢材,施工成本较低,缺点是第十层楼面的混凝土自重、模板支架系统的自重、钢结构平台的自重、施工活荷载等将以集中荷载的形式,通过钢结构平台传递给圆柱,而圆柱直接支承在三层屋面梁上,经与设计单位联系,在设计圆柱和三层楼面时,未考虑模板支架荷载的作用。
图2 利用砼圆柱搭设钢结构平台方案
方案三:利用七至九层楼面搭设大悬挑钢平台。如图3所示,在八层楼面上设置悬挑型钢梁,悬挑梁下部设斜撑杆,斜撑杆固定于七层楼面,悬挑梁上部设斜拉杆,斜拉杆固定于九层楼面,悬挑型钢、斜撑杆、斜拉杆焊接形成悬挑支撑架,悬挑支撑架通过次梁或联系梁纵向相连形成钢平台,钢平台上部搭设模板支架体系统。方案三的用钢量、工期、综合成本等略多于方案二,远远低于方案一;通过设置悬挑支撑架,将相关荷载分摊到第七至九三层楼面上,最大程度减少了对建筑结构的不利影响,施工安全也得到了保证。
我公司会同建设、监理、设计和兄弟施工企业以及市建管处、安监站等多家单位,对上述三个方案在工期、经济、技术、安全、质量等多个方面,多次研究,反复讨论,最终确定选用方案三。
图3 利用七至九层楼面搭设悬挑钢平台方案
图4模板支架系统立杆布置详图
3. 方案细化设计
方案三中,荷载的传递途径为模板支架体系'大悬挑钢结构平台'建筑主体结构,下面分别介绍模板支架体系、钢结构平台和建筑主体等结构、构件或体系的主要设计思路和验算结果。
3.1 模板支架体系的设计。
模板支架体系包括直接支承混凝土的模板、支撑模板的小梁和大梁以及钢管立杆、扣件等构配件,楼面混凝土、人员和设备自重等荷载依次通过模板、小梁、大梁、立杆传递下来,其设计思路与一般的落地式模板支架系统相同,故模板支架的设计计算本文不再详细介绍,其平面、立面和剖面如图4所示。
3.2 大悬挑钢平台设计。
(1)悬挑支架设计。
如图5所示,悬挑支架由悬挑钢梁、斜拉杆、斜撑杆等构件组成,其中悬挑钢梁采用I22a工字钢,支撑于八层楼面;斜拉杆采用两根L63×5等肢角钢对拼焊接而成,支撑于九层楼面;斜撑杆采用采用I16工字钢,支撑于七层楼面;经计算,斜撑杆长细比过大,故加设了一根L63×5等肢角钢,一端与斜撑杆采用螺栓相连,另一端支撑于八层楼面。
(2)悬挑支架布置。根据第十层楼面混凝土梁、板结构及其模板支架立杆的布置情况,合理布置钢结构悬挑支架,如图6所示,为保证钢结构平台的整体稳定性,在悬挑支架靠近建筑物的端部设置×型水平斜撑,斜撑采用L63×5等肢角钢制作;沿垂直悬挑支架轴线方向,在悬挑钢梁上部加设 10槽钢,10槽钢即作为联系梁将悬挑支架连为整体,又可作为模板支架立杆的底座;在10槽钢上部满铺双层竹笆板,防止人员和物体高处坠落。
3.3 楼面结构的加固计算。经与设计单位联系,第七、九层荷载相对较小,不需要采取其他加固措施,第八层楼面梁加固如图7所示,加固采用48×3.0钢管。
图5 悬挑支架设计
图6 悬挑支架布置图
图7 八层结构加固示意图布置
4. 结语
项目部根据此方案实施,效果良好,混凝土浇筑质量较好,施工安全得到了保证,此工程被评为苏州市级优质结构和“姑苏杯”优质工程、江苏省文明工地,同时申报了江苏省建筑业新技术应用示范工程和江苏省“扬子杯”优质工程的评选(在评)。
[文章编号]1006-7619(2010)08-11-719
【关键词】高空;模板;施工
Template support system design for 35 m height large cantilevered structure
Wu Shao-ding 1, Mao Yin 1, Yao Zhi-ming 2
(1. Changshu City the Eighth Construction and Installation Engineering Co., Ltd. Changshu, Jiangsu 215500;
2. Changshu City Yongfeng Construction Installation Engineering Co., Ltd. Changshu, Jiangsu 215500
)
【Abstract】In this article, 35 meters high from the ground cast concrete practical problems encountered in construction, design a template supporting a more reasonable system for pouring concrete structures at high altitude the quality and safety of construction provide reliable technical support.
【Key words】Altitude; Template; Construction
1. 工程概况
本项目位于江苏省常熟市,整个项目由主楼、副楼、接待楼、门卫及若干零星工程组成,总建筑面积20574㎡。其中主楼工程地下一层,地上十二层,标准层层高3.7m,建筑总高52.3m,单幢建筑面积16768m2,一至三层有裙楼,裙楼为会议中心。主楼正门设置在南面,南立面考虑到造型的要求,②～⑦轴交～轴在第三至第十层之间掏空,形成了一个长约40m、宽约4m、高约35m的共享空间,在③④⑤⑥轴交轴向北1500mm处设置四根直径为800的钢筋混凝土圆柱,用于承受十层以上的荷载, 圆柱外立面干挂石材幕墙,主楼第三至第十层平面设计详见图1。设计上将主楼第三至第十层之间掏空,使其正立面显得更加威严肃穆,但给工程的施工,特别是35m高空部位模板支撑系统的搭设带来了较大的困难,如不能制定完善的施工方案,并采取可靠的技术措施,施工工期和混凝土的浇捣质量将受到严重影响,施工安全无法保证,甚至可能危及建筑主体结构的安全。
图1 建筑平面设计图
2. 方案选择
方案一:利用三层屋面搭设落地式模板支架方案。在三层裙楼的屋面混凝土顶板上搭设落地式模板支架,初步估算需要钢管、扣件合计约230T,加上模板、支撑模板的小梁和大梁以及第十层楼面混凝土等构件和材料自重,三层屋面楼板将承受约18KN/m2的均布外荷载。方案一为传统一般做法,优点是只需钢管、扣件等常规建筑材料,不需要额外添置其他物资,缺点是工程量大、施工速度慢、钢管周转长、综合成本高,而且三楼屋面楼板需要额外承受18KN/m2的荷载,对建筑结构稳定极为不利。
方案二:利用800砼圆柱搭设钢结构平台方案。如图2所示,沿圆柱纵向轴线设置型钢(或桁架)主梁,然后利用这个型钢(或桁架)主梁和九层楼面结构设置型钢次梁,形成钢结构承重平台,再在钢结构平台上部搭设模板支架系统。方案二与方案一相比节约了大量钢材,施工成本较低,缺点是第十层楼面的混凝土自重、模板支架系统的自重、钢结构平台的自重、施工活荷载等将以集中荷载的形式,通过钢结构平台传递给圆柱,而圆柱直接支承在三层屋面梁上,经与设计单位联系,在设计圆柱和三层楼面时,未考虑模板支架荷载的作用。
图2 利用砼圆柱搭设钢结构平台方案
方案三:利用七至九层楼面搭设大悬挑钢平台。如图3所示,在八层楼面上设置悬挑型钢梁,悬挑梁下部设斜撑杆,斜撑杆固定于七层楼面,悬挑梁上部设斜拉杆,斜拉杆固定于九层楼面,悬挑型钢、斜撑杆、斜拉杆焊接形成悬挑支撑架,悬挑支撑架通过次梁或联系梁纵向相连形成钢平台,钢平台上部搭设模板支架体系统。方案三的用钢量、工期、综合成本等略多于方案二,远远低于方案一;通过设置悬挑支撑架,将相关荷载分摊到第七至九三层楼面上,最大程度减少了对建筑结构的不利影响,施工安全也得到了保证。
我公司会同建设、监理、设计和兄弟施工企业以及市建管处、安监站等多家单位,对上述三个方案在工期、经济、技术、安全、质量等多个方面,多次研究,反复讨论,最终确定选用方案三。
图3 利用七至九层楼面搭设悬挑钢平台方案
图4模板支架系统立杆布置详图
3. 方案细化设计
方案三中,荷载的传递途径为模板支架体系'大悬挑钢结构平台'建筑主体结构,下面分别介绍模板支架体系、钢结构平台和建筑主体等结构、构件或体系的主要设计思路和验算结果。
3.1 模板支架体系的设计。
模板支架体系包括直接支承混凝土的模板、支撑模板的小梁和大梁以及钢管立杆、扣件等构配件,楼面混凝土、人员和设备自重等荷载依次通过模板、小梁、大梁、立杆传递下来,其设计思路与一般的落地式模板支架系统相同,故模板支架的设计计算本文不再详细介绍,其平面、立面和剖面如图4所示。
3.2 大悬挑钢平台设计。
(1)悬挑支架设计。
如图5所示,悬挑支架由悬挑钢梁、斜拉杆、斜撑杆等构件组成,其中悬挑钢梁采用I22a工字钢,支撑于八层楼面;斜拉杆采用两根L63×5等肢角钢对拼焊接而成,支撑于九层楼面;斜撑杆采用采用I16工字钢,支撑于七层楼面;经计算,斜撑杆长细比过大,故加设了一根L63×5等肢角钢,一端与斜撑杆采用螺栓相连,另一端支撑于八层楼面。
(2)悬挑支架布置。根据第十层楼面混凝土梁、板结构及其模板支架立杆的布置情况,合理布置钢结构悬挑支架,如图6所示,为保证钢结构平台的整体稳定性,在悬挑支架靠近建筑物的端部设置×型水平斜撑,斜撑采用L63×5等肢角钢制作;沿垂直悬挑支架轴线方向,在悬挑钢梁上部加设 10槽钢,10槽钢即作为联系梁将悬挑支架连为整体,又可作为模板支架立杆的底座;在10槽钢上部满铺双层竹笆板,防止人员和物体高处坠落。
3.3 楼面结构的加固计算。经与设计单位联系,第七、九层荷载相对较小,不需要采取其他加固措施,第八层楼面梁加固如图7所示,加固采用48×3.0钢管。
图5 悬挑支架设计
图6 悬挑支架布置图
图7 八层结构加固示意图布置
4. 结语
项目部根据此方案实施,效果良好,混凝土浇筑质量较好,施工安全得到了保证,此工程被评为苏州市级优质结构和“姑苏杯”优质工程、江苏省文明工地,同时申报了江苏省建筑业新技术应用示范工程和江苏省“扬子杯”优质工程的评选(在评)。
[文章编号]1006-7619(2010)08-11-719