高支模施工工法.pdf

. . 房屋建筑大跨度梁板高支模施工工法 文建生 一、 前言 随着工业与民用建筑向大跨度、高空间、新型结构方向发展，房 屋建筑的设计形式和结构上涌现了许多大跨度、高空间梁板的范例， 这无疑对施工提出了更高的要求。且近年来，建筑施工出现模板支架 失稳坍塌事故频繁， 尤其是房屋建筑大跨度梁板高支模施工，导致群 死群伤的事故发生。同时，大跨度高支模施工的工程质量控制不佳， 常发生起拱不到位或过高下不来的现象，直接改变结构的受力状态； 或出现梁板裂纹超标、 裂缝贯通等质量问题。 这方面引起了国家建设 行政管理部门的高度重视，为此，在国家颁发的建筑工程安全生产 管理条例中规定，高支模施工专项设计方案必须通过专家论证审定， 方可实施。 中铁一局建筑安装工程有限公司，经过近三年来高支模施工经验 的积累与总结，形成了房屋建筑大跨度梁板高支模的施工工法。 二、工法特点 1、高支模施工，各工序均属于高处作业，危险因素多。且建筑 施工属三危行业之一， 而高支模施工含建筑施工五大类事故中的“高 处坠落、物体打击、坍塌”等易发事故隐患，安全防护措施在本工法 中显得尤为重要。 2、高支模下部的架体搭设，是以一个整体临时性的结构受力体 系进行设计并验算。 其整体稳定性、 整体刚度和抗倾覆性能是否能够 满足施工要求，是本工法的设计关键点。 . . 三、适用范围 房屋建筑大跨度梁板高支模施工工法，适用于工业、 民用建筑中 各类高度超过 4.5m的大跨度现浇构件模板安装及脚手架支撑施工。 四、施工工艺 （一）施工工艺流程 1、框架梁模板设计验算： 梁底（侧）模设计梁底（侧）模承受荷载计算 梁底（侧）模抗弯强度验算梁底（侧）模抗剪强度验算 梁底（侧）模挠度验算。 2、脚手架支撑设计验算： 脚手架支撑设计纵、横水平杆构件的抗弯强度计算 连接扣件验算立杆稳定性验算 立杆地基承载力计算。 3、脚手架支撑搭设工序： 地基处理抄平控制标高搭设立杆立辅助斜撑设置扫地杆 搭设纵（横）向水平杆 拆辅助斜撑 搭设上一层架体 搭设立面（水平）剪刀撑 安装可调顶托 验收脚手架支撑 安装模板。 4、高支模梁板的模板安装工序： 脚手架支撑验收合格安装墙柱与梁板的连接模安装梁底模 安装板底模绑扎梁筋并验收安装梁侧模绑扎板筋并验收。 （二）高支模设计原理 高支模设计， 梁板的底模、 大小楞木等均属于受弯构件，该处模 板按连续梁设计验算。 当模板构件的跨数超过3 跨时，按三等跨连续 梁计算。脚手架支撑的承载能力按概率极限状态设计法的要求，采用 . . 分项系数设计表达式进行设计验算。 （三）高支模设计验算 现以大跨度结构梁的高支模进行模板与脚手架支撑验算。梁、 板下纵横楞均采用木方和钢管组合使用。 DABC 123 框架梁模板结构计算简图 1、2、3- 跨度编号； L- 楞木间距（框架梁模板的跨） 根据木结构设计规范规定，对于露天结构、临时性结构及湿 材等因素，设计值应调整。弹性模量乘以 0.85，临时性结构乘以 1.3 ， 湿材抗弯强度、弹性模量降低0.9 。分别调整后计算出松木的抗弯设 计强度值?W和抗剪设计强度值?v。 1、底模验算 A、荷载：恒荷载（模板自重+砼自重+钢筋自重） +活荷载 振捣 砼时产生的荷载为2 kN/m 2 + 施工荷载 1 kN/m2（人员，设备自重） + 倾倒砼荷载 2 kN/m 2 。 将面荷载转换为线荷载 :q=q1×0.9( 折减系数 ) q1=(恒荷载× 1+活荷载× 2)×梁宽 ( 其中: 系数1为 1.2 ，2为 1.4) B、最大弯矩在 B、C支座，抗弯承载力验算： 根据相关规定，按三等跨连梁进行内力计算，根据第三版建筑 施工手册“施工常用结构计算”中结构静力计算表查出：弯矩系数 Km 、剪力系数Kv、挠度系数 Kw等数值（按最不利荷载分布考虑） 。 则：MB=MC=Km ·q 2 。应满足： =M/W=M/ （bh 2/6 ）? W . . C、最大剪应力发生B支座左侧、 C支座右侧，抗剪强度验算： VB 左=Kv·q。剪应力应满足： =3VB左/2bh?v D、最大挠度发生在第1、3 跨的跨中，挠度验算： 为了安全起见，荷载仍取q1，同时，施工规范围规定：结构最大 挠度 =L/400 （L 系模板的计算跨度），刚度 I=bh 3/12 。 则挠度应满足： W1=W3=Kw ·q1 L 4/(100EI) 2、侧模验算 A、荷载：砼侧压力按下列二式计算，并取小值： 式一： F=CH 式二：F=0.22C t012V 1/2 式中： 砼自重 C取 24KN/m 3； H 为浇筑高度取 3m ； t 0=200/ （T+15） （T为砼浇筑的温度）；V为砼浇筑速度； 1为外加剂影响修正系数， 不掺外加剂时取1.0 ，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2 ；2为砼坍 落度影响修正系数。 有效压头 h=F/25，当梁模板高 Hh 时，根据荷载组合规定，梁 侧模在有效压头高度之内还应叠加由振捣砼和倾倒砼产生的荷载 4kN/m 2。 将面荷载转换为线荷载 :q=q1×0.9( 折减系数 ) q1=(恒荷载× 1+活荷载× 2)×立挡间距 ( 其中: 系数1为 1.2 ，2为 1.4 ，立挡间距按 900mm 考虑) B、抗弯强度、抗剪强度、承载力、挠度验算公式同梁底模计算 模式（略）。 C、楞木间距，按面板刚度和抗弯承载力要求进行确定。 按面板刚度要求： q L= F×0.9( 折减系数 ) Kw ·q L L4/(100EI)=L/400 则 L L=(0.25EI)/( Kw ·q L)1/3 按面板抗弯强度要求 : Km·qL 2= ?m ·W 抗= ?m ·bh 2/(6L) . . 则:L= ?m ·bh 2/(6Km·q) 1/3 取两者计算结果的最小值。 D、侧模对拉螺栓布置和验算 根据选用的对拉螺栓查表得出内径和净面积。则：每根螺栓可承 受的拉力为净面积×215。框架梁侧模所受荷载为F。 N FA A=a 2 则螺栓间距 a = （N/ F ） 为了确保安全和施工简便， 梁最下两排对拉螺栓采用比验算大一 型号的对拉螺栓，螺栓间距取小于计算结果的整值。 3、脚手架支撑设计与验算 A、梁下纵向大横杆验算 梁下钢管立柱应设计并明确出横方向间距和纵向间距（该纵向间 距为大横杆的计算跨径， 恒荷载与活荷载， 均同于上述梁底模荷载的 计算。面荷载转换为线荷载:g=g1×0.9( 折减系数 ) g1=(恒荷载× 1+活荷载× 2) ×b (其中:b 为横方向间距，系数 1为 1.2，2为 1.4,) g L 2 抗弯强度应满足：=?×1.5 10 W （其中： W为钢管截面模量， ?为钢管抗弯强度设计值，1.5 为考 虑双钢管共同作用时的系数) g L 4 抗弯刚度应满足：f= 3mm 150EI （其中： E为钢管弹性模量， I 为惯性矩） B、立杆计算 根据设计的立杆横向间距、纵向间距，计算出每区格面积=横向 . . 间距×纵向间距。则每根立杆承受的荷载N=F= （梁底模的恒荷载 +活 荷载）×每区格面积。 并根据设计的横杆步距， 确定出钢管的长细比。 L 钢管长细比= （?为钢管截面回转半径） ? 根据计算出的数值，查表得出受压钢管的稳定系数。 N = ·A·?·k， (k 为脚手架工作条件下的结构抗力调整系数, 架体高度在25m 以下不组合风载时 , k取 0.755 ；组合风载或高度在50m以下不组合 风载时 , k 取 0.725) 。立杆的稳定性应满足N N 的要求。 以上计算均以立杆为单根考虑，且立杆接长为对接连接。 为保证 梁下支架牢固可靠，立杆全部采用双支钢管。 C、立杆地基承载力验算 立杆基础底面的平均压力应满足：P?g=kC·?gk（其中： P=N/A ， ?g为地基承载设计值； kC为脚手架地基承载力调整系数，对碎石土、 砂土、回填土时取0.4 ，对于砼则取 1.0 ；?gk为地基承载力标准值， 可查建筑地基基础设计规范获得） 。 五、施工要点 1、高支模的设计，务必通过严格审查核算，并以对待实物施工 的严谨态度施工该方案每个工序，严把脚手架的配件质量关。 搭设完 毕后，应由项目总工组织方案设计人员、施工技术人员、安检人员及 工班班组长的四方验收，合格后方可投入使用。 2、模板支撑安装前，必须先对地基处理完, 并设有排水措施， 然后在楼面或地面弹出支撑架的纵横方向位置线并进行抄平。每根立 杆底部必须设置垫木， 该垫木为 50mm 厚、宽150mm 、 长不少于 2 跨。 3、高支模施工时， 可调顶托调节螺杆伸出长度不宜超过150mm ； 立杆支设， 垂直度允许偏差应控制在5mm/m 范围内，且总偏差不得大 . . 于 3.5cm。立杆必须采用对接扣件连接，且接头数量在同步同跨中不 得大于立杆根数的50% ，确保立杆的薄弱截面错开，以免形成薄弱层 面，造成支撑体系失稳。 4、脚手架必须设置纵横向扫地杆，纵向扫地杆固定在距垫木上 皮200mm 处立杆上，横向扫地杆应固定在紧靠纵向扫地杆下方的立 杆上。 5、高支模满堂架的剪刀撑设置：架体四边与中间每隔三排支架 立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底到顶连续设置； 其两端与中间每隔 三排立杆， 还应从顶层开始向下每隔2 步设置水平剪刀撑， 提高架体 结构整体刚度和稳定承载力。剪刀撑的构造应符合 建筑施工扣件式 钢管脚手架安全技术规范中的第6.6.2 条规定。 6、架体扣件安装的紧固程度，利用扭矩扳手进行逐个实测，力 矩应严格控制在4065N.m范围内。力矩过小则扣件易滑移， 过大则 会引起扣件的铸铁断裂，在安装扣件时，所有扣件的开口必须向外。 7、高支模所采用的钢管质量要求，必须满足建筑施工扣件式 钢管脚手架安全技术规范 中的第 8.1.1 条和 8.1.2 条规定；扣件质 量要求，则应符合该规范中的第8.1.3 条规定，并应按钢管脚手架 扣件 （GB15831 ）规定进行抽样检测；对拉螺栓也应在安装前做抗拉 强度试验。 8、在高支模施工中，由于结构梁板的截面大、跨度大，故此梁 板底模应按 13%0的较大取值进行起拱支设。 架体还应按规范要求与 框架柱进行拉结，增强架体的整体稳定性，防止其位移变形。 9、大梁砼浇筑， 为了保证整个大梁浇筑时的安全及砼振捣密实, 应严格按照相关规定分层浇筑。 且应从两头向中间对称浇筑或从中间 向两头同速推进，避免施工荷载不均匀，导致架体失稳倾覆。 六、机具、设备 . . 序号机具、设备规格数量备注 1 塔吊QTZ631 起重装置 2 木工压刨MQ473 1 模板制作 3 圆木锯500 2 模板制作 4 钢筋套丝机DTS-80 1 大跨度梁侧模螺栓拉杆 5 经纬仪2”1 梁、板及立杆的定位放线 6 水准仪SZ3 1 检测模板、水平杆标高 7 检测靠尺2m 1 检测模板平整度 8 线坠250g 3 检测梁侧模及立杆的垂直度 9 钢卷尺50m 1 梁、板及立杆的定位放线 10 扭矩板手/ 10 检测脚手架中扣件拧紧程度 七、劳动组织 序号工序名称人数备注 1 钢管脚手架支设35 架子工 25 人，普工10 人 2 梁、板的模板制作与安装57 木工 40 人，普工15 人，指挥人员1 人， 起重司机1 人 3 梁侧模螺栓拉杆制作4 钢筋工 2 人，普工2 人 八、高支模施工安全注意事项 1、高支模施工时， 架子工必须正确配戴安全帽和系紧安全带及 穿防滑鞋。 作业面的架板必须铺设到位， 操作工具及扣件和钉子应装 入在工具袋内。搭设中应统一指挥，严禁在脚手架搭设过程中，材料 工具随意乱意乱抛乱扔， 吊运材料的下方不得站人， 防止高处作业时， 物体打击伤人。 2、在高支模安装及其架体系统搭设过程中，必须设置防倾覆的 可靠临时措施。 3、施工现场应搭设工作梯，作业人员不得爬支架上下。高支模 上高空临边要搭设足够大的操作平台和安全防护拦杆，在平台外缘部 分还应挂设安全网及绑扎不低于180mm 高的挡脚板，以防高处坠落事 . . 故发生。 4、 支模时，支撑、拉杆不准连接在门窗或其它不稳固的物件上。 在砼浇筑过程中， 应派专人对支撑架体进行全过程监控检查，若发现 架体变形、 扣件松动等现象， 施工单位应立即会同专家组研究处理方 案，并及时修复和加固，消除架体坍塌事故隐患。 5、高支模的架体不随意变更。若因施工的因素，高支模的架体需 进行临时局部变更时， 则必须先变更设计验算， 再按变更增设架体杆 件到位后，方可将变更后所需拆除的杆件给予拆除。 6、凡遇六级以上大风、浓雾、雷雨时，均不得进行高空作业。 九、效益分析 房屋建筑大跨度高支模施工工法的实施，科学地提高了高支模下 部架体的整体刚度、 稳定性及抗倾覆的性能， 消除了高支模全过程高 处作业极易存在的“高处坠落、物体打击”等安全隐患，有效地解决 了预防高支模架体坍塌的难题。高支模现浇构件的质量得到有力保 证。同时，为类似高支模工程的施工方案设计、验算及实施提供了可 借鉴的成功经验。 十、施工实例 中铁一局建筑安装工程有限公司在2005 年承揽的广州地铁三号 线洛溪车辆段， 该标段含有一个检修主厂房单体工程，属于钢筋混凝 土单层框架结构。 该单体工程结构中设计的五榀CW2KL-15 屋面大梁， 截面为 900×3000 （宽×高），跨度 29.8m，梁底标高 9.5m；设 计的七榀 CW3KL-14 一般框架主梁，截面是 800 ×1800 （宽×高）， 跨度 18m ，梁底标高 12.2m；屋面板厚度为160mm 厚，板底标高分别 为 12.34m、13.84m。以上部位的现浇构件施工，均属大跨度高支模。 . . CW2KL-15框架梁，脚手架支撑系统设计：支架采用48mm 、 为 3.5mm钢管脚手架搭设，梁下横楞木间距为0. 15 m ，纵向大横杆 间距为 0.45 m ，横向立杆间距为 0.45 m ，上下层水平杆步距为1.2m， 纵向( 梁长方向 )立杆间距为 0.55 m,上下层水平杆步距为1.2m。该框 架梁侧模及架体支设详见下图： 立杆布置平面图 扫地杆 枕木 48mm 钢管立杆 48mm 钢管大横杆 顶托 对拉螺栓及套管 竖楞 木胶合板横楞 CW2KL-15 框架梁模板、支架立面图 555555555555555555555555 1 0 0 4 5 4 5 4 5 4 5 1 0 0 1 2 0 * X . . 1 2 0 * X 大梁的断面架子支设图 钢筋砼底板 扫地杆 48mm 钢管小横杆 12mm 对拉螺栓 4 cm 夹板 底模板 侧模板 2 * 4 5 2 * 4 5 2 * 4 5 从高支模的架体搭设完毕至梁板底模准备拆除这段过程中，按照 本工法全面组织施工和全过程监测。架体的每根杆件未有发生变形、 偏移和失稳，每个构配件也无滑丝、松动及滑移迹象，架体在整个工 作状态期间，均具有良好的稳定性和抗倾覆性能。拆除底模后，该部 位的屋面梁板跨中底标高，经过逐个实测，最小偏差为+4mm （出现在 屋面板底），最大偏差为 +43mm （出现在第三榀屋面大梁部位） 。未出 现梁板裂纹超标、裂缝及坠底等质量问题。