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某展厅高支模设计与施工摘要本文要紧介绍无锡会展中心一期展厅高支模的方案设计、支撑体系计算、架体构造与施工要求关键词高支模支撑剪刀撑稳固性设计施工前言：2006年10月，某公司施工的昆山富士康厂房工地发生了高支模支撑系统倒塌事故，缺失惨重，分析事故发生的原因，要紧是施工不规范，2008年国家针对模板安全专门出台了建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）,2009年10月26日建设部又印发了建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则（建质2009254号），这些说明国家对高大模板安全工作是越来越重视；我公司在无锡会展中心一期一层展厅的高支模工程施工中，针对工程特点对高支模支撑系统方案进行了专门的设计与论证，取得了理想的效果。一、工程概况无锡市会展中心一期建筑工程，位于无锡太湖新城，地下一层地上二层，建筑面积9161（2（地上58225m2,地下33385）,一层展厅长308m、宽105m,其中一层层高12m、建筑面积近30000m2,工程为框架剪力墙结构，一层柱子以700*700、700*1300为主，另有部分钢管碎柱与型钢柱，框架梁截面尺寸较多，一层框架主梁以500*1200、700*2000等为主，主框架梁跨度达18米。二、高支模方案设计一层展厅层高12m,梁最大跨度18m,现浇板厚150mm,梁最大线荷载为q=21.412kN,根据高支模的概念：高大模板支撑系统是指建设工程施工现场混凝土构件模板支撑高度超过8m,或者搭设跨度超过18m,或者施工总荷载大于15kN11或者集中线荷载大于20kNm的模板支撑系统。因此本工程属于典型的高支模体系，根据本工程的施工特点，高支模体系方案设计如下：支撑使用满橙落地式钢管(48X3.0mm)扣件排架支撑体系；为确保排架体系整体稳固，本工程采取柱碎先浇筑至梁下50mm处，柱拆模后将模板支撑系统水平杆与柱子刚性拉结；另梁板碎浇筑时采取对称浇筑，碎泵管加固、脚手架搭设等不得与排架相连，减少外部因素对排架整体稳固性的影响；模板选用18厚木胶合板与50X100木方。展厅上方700X2000大梁底部模板支撑立杆间距按0.41×0.41m设置，板底模板支撑立杆间距按0.82×0.82m设置，水平杆步距纵横向均按1.5m设置，其中离地20OnIm设一道扫地杆，在梁底与板底50义100mm木楞底设一道承压杆；为满足扣件抗滑要求与增加安全储备，梁下横杆下均设双扣件；700*2000大梁底支撑一排四根立杆，每根立杆荷载不超过0.8KN,对大于500*1200(肋梁)的梁,采取增加立杆或者缩小纵距的方法来调整操纵立杆荷载。所有主梁的横杆与次梁的纵杆拉通,框架主梁与边梁一侧立杆外侧设垂直剪刀撑，整个支架外围设垂直剪刀撑，由于层高较高，梁下剪刀撑分二次到底,对700*2000的大梁及相应大荷载梁下立杆增设斜撑,排架水平剪刀撑共设上、中、下三道。三、高支模支撑的计算（以700义2000大梁为例）模板支架搭设高度H为IL85米，基本尺寸为：梁截面B×D=700mm×2000mm,梁支撑立杆的横距（跨度方向）1=0.41米，立杆的步距h=l.50米,梁底增加2道承重立杆。梁模板支撑架立面简图使用的钢管类型为48X3.0。1、模板面板计算面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度与刚度。模板面板的按照多跨连续梁计算。作用荷载包含梁与模板自重荷载，施工活荷载等。1.L荷载的计算：(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：ql=25.OO×2.00×0.41=20.5kNm(2)模板的自重线荷载(kN/m)：q2=0.35×0.41×(2×2.00+0.70)/0.70=0.964kNm(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)：经计算得到：活荷载标准值Pi=(1.00+2.00)×0.70×0.41=0.861kN均布荷载q=1.2×20.5+1.2×0.964=25.757kNm集中荷载P=1.4×0.861=1.205kN面板的截面惯性矩I与截面抵抗矩W分别为：本算例中，截面惯性矩I与截面抵抗矩W分别为：W=41×1.8X1.8/6=22.14cm3；I=41×1.8×1.8×1.8/12=19.926cm,:AB计算简图弯矩图(kN.m)剪力图(kN)nn?nm变形图(mm)通过计算得到从左到右各支座力分别为：N1=2.874kNN2=8.779kNN3=5.794kNN4=I.788kN最大弯矩M=0.219kN.m最大变形V=0.89mm1.2强度计算：经计算得到面板强度计算值f=0.219X1000X1000/22140=9.892Nmm2面板的强度设计值f,取15Nm11面板的强度验算f<f,满足要求！1. 3抗剪计算：截面抗剪强度计算值T=3×4423/(2×410×18.OO)=0.899Nmm2截面抗剪强度设计值T=1.4Nmm2抗剪强度验算T<T,满足要求！2. 4挠度计算：面板最大挠度计算值v=0.89mm面板的最大挠度小于263/250,满足要求！2、梁底支撑方木的计算3. 1.梁底方木计算：按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩与，计算公式如下：均布荷载q=8.779/0.41=21.412kNm最大弯矩M=O.Iql2=O.l×21.412×0.41×0.41=0.36kN.m最大剪力Q=O.6×0.41×21.412=5.267kN最大支座力N=l.l×0.41X21.412=9.657kN方木的截面力学参数为：本算例中，截面惯性矩I与截面抵抗矩W分别为：W=10×IOX10/6=166.667cm3；I=10×10×10×1012=833.333cm,;2.2方木强度计算:截面应力=0.36X107166667=2.16Nmm2方木的计算强度小于13Nmm2,满足要求！2. 3方木抗剪计算：最大剪力的计算公式如下：Q=0.6ql截面抗剪强度务必满足：T=3Q2bh<T截面抗剪强度计算值T=3×5267(2×100.00×100.00)=0.79Nmm2截面抗剪强度设计值m=1.3Nmm2方木的抗剪强度计算满足要求！3. 4方木挠度计算：最大变形V=0.677×17.843×4IO4/(100X9500×8333330)=0.043mm方木的最大挠度小于410/250,满足要求！3、梁底支撑钢管计算4. 1.梁底支撑横向钢管计算：横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取方木支撑传递力。A?79TU94I丁支撑钢管计算简图支撑钢管弯矩图(kN.m)IWllM支撑钢管变形图(mm)BULKl37999Ilmnq77支撑钢管剪力图(kN)通过连续梁的计算得到：最大弯矩Mmax=O.286kN.m最大变形Vmax=O.123mm最大支座力Qmax=8.838kN截面应力-=0.286×1074491=63.683N三2支撑钢管的计算强度小于205.0Nmm2,满足要求！支撑钢管的最大挠度小于433/150与IOmm,满足要求！4. 2.梁底支撑纵向钢管计算梁摸板支架计算-3-2梁底支撑纵向钢管只起构造作用，无需要计算。4、扣件抗滑移的计算纵向或者横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5)：RRc其中Rc一一扣件抗滑承载力设计值，取8.OkN;R一纵向或者横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；计算中R取最大支座反力，R=8.838kN单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,能够考虑使用双扣件！当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m时，试验说明：单扣件在12kN的荷载下会滑动，其抗滑承载力可取8.OkN；双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.OkN05、立杆的稳固性计算立杆的稳固性计算公式：b.出力A.其中N一一立杆的轴心压力设计值，它包含：横杆的最大支座反力Nl=8.838kN(已经包含组合系数1.4)脚手架钢管的自重N2=1.2X0.149X10.00=1.788kNN=8.838+1.788=10.884kN一一轴心受压立杆的稳固系数，由长细比10/i查表得到；i一一计算立杆的截面回转半径(cm)；i=1.58A一一立杆净截面面积(cm2)；A=4.24W一一立杆净截面抵抗矩(Cm3)；W=4.5b一钢管立杆抗压强度计算值(N/mnO；f一一钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00Nmm2;Io一一计算长度(m)；假如完全参照扣件式规范不考虑高支撑架，由公式或者计算I0=kluh(1)Io=(h÷2a)(2)kl一一计算长度附加系数，按照表1取值为1.167；u一一计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3；u=1.7a一一立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.10m；公式(1)的计算结果：b=126452Nmm2,立杆的稳固性计算<f,满足要求！公式(2)的计算结果：=47.802Nmm2,立杆的稳固性计算<f,满足要求！假如考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算I0=klk2(h+2a)(3)k2一计算长度附加系数，按照表2取值为1.02；公式(3)的计算结果：0=63.226Nmm2,立杆的稳固性计算<f,满足要求！四、展厅地下室顶板结构承载力验算1、一层12米高支模梁自重折算成现浇板楼板荷载计算取一层12米结构图一/®®范围内梁计算：1.1、主梁(700*2000)一根：Vl=O.7*(2-0.15)*18=23.31m31.2、次梁L07(400*1000)二根：V2=0.4*0.85*15*2=10.2m31.3、次梁LO次500*1200)二根:V3=05*1.05*15*2=15.75m31. 4、框架梁KLO8(400*1000)二根:V4二根.2m3七根梁折算成现浇板相当于现浇板板厚h=(23.31+10.2÷15.75+10.2)/15*18=0.22m即一层12米结构梁板折算后总厚度11=150mm+220mm=370mm2、折算后370厚现浇板按0.9*0.9间距搭设排架,其排架立杆轴心荷载N计算：模板支架荷载标准值(立杆轴力)作用于模板支架的荷载包含静荷载、活荷载与风荷载。2. 1.静荷载标准值包含下列内容：(1)模板支撑架的自重(kN)：Ngi=0.129X11.85=1.529kN(2)模板的自重(kN)：Ng2=0.35×0.9×0.9=0.284kN(3)钢筋混凝土楼板自重(kN)：Ng3=25X0.37X0.9×0.9=7.493kN经计算得到，静荷载标准值Ng=Ngi÷Ng2+Ng3=9.306kNo2.2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载：经计算得到，活荷载标准值NQ=(1+2)×0.9×0.9=2.43kN2.3.不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式：=1.2Ng+1.4NQ=1.2*9.306+1.4*2.43=11.1672+3.402=14.5692kN根据以上计算可知，一层12米高现浇板模板支架立杆承受的轴心压力为N=14.5692KN,即首层地下室顶板承受一层现浇板模板立杆传给的均布荷载为Pl=14.5692KN/(0.9m*0.9m)=18KNm2;根据结构总说明可知首层地下室顶板展厅部分设计活荷载为ql=25KNm2>Pl=18KNm2结论:根据以上计算分析可知,地下室顶板展厅部分模板支撑在碎强度达到设计要求后可在一层12米高结构施工期间拆除，地下室顶板能承受其上部一层高支模的全部施工荷载；五、高支模体系施工考虑到支撑架系统的稳固与安全，模板支撑由专业架子工搭设，楼面弹出立杆纵横轴线；根据JGJ162-2008模板规范要求,钢管、扣件的质量要符合规范与方案要求，结合柱距与梁间距，支撑体系四边、框架梁支撑侧边、18米跨中间每隔9米左右立杆从底到顶连续搭设剪刀撑，剪刀撑上下连续设置。搭设立杆应符合下列要求：底部立杆务必使用不一致长度的钢管，根据图纸，由施工员、木工工长准确计算立杆高度，确保无误；相邻立杆接头务必错开布置，其错开的高差不得小于500mm；承重模板支撑架立杆务必同时搭设，排架支撑体系全部完成后方可进行模板施工，不得使用后加立杆方法，确保承重立杆同时受力，受力均匀；立杆接头务必使用对接扣件连接；对接接头中心距纵向水平杆轴心的距离不大于步距的l3o搭设水平杆应符合下列要求：水平杆应水平设置,钢管长度不应小于3跨。接头使用对接扣件连接，两根相邻水平杆的接头不在同步同跨内，不一致步或者不一致跨两个相邻接头错开一跨，其错开的水平距离不小于500mm,各接头中心距立杆中心线距离小于纵距的1/3。当使用搭接时，其搭接长度不小于1m,等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至杆端的距离不小于100mmo水平杆与立杆相交处务必用直角扣件与立杆固定。剪刀撑的施工：剪刀撑用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆上,其交点距主节点的距离不大于150mmo杆件连接使用搭接连接，其搭接长度不小于1m,很多于3个旋转扣件固定，端部扣件至杆端距离不小于100rnn1。扣件的安装：扣件规格务必与钢管外径相同；螺栓拧紧力矩不应小于40NM,且不应大于65NM,设专人检查螺栓扭紧力矩；在主节点处固定纵向横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑等用的直角扣件的中心点的相互距离不应大于150mm；对接扣件的开口均朝上或者朝内O六、模板支撑体系验收模板支撑搭设完成，项目部务必组织技术科、安全科、质量科、施工科、搭设班组、模板班组等对支撑系统进行验收，办理验收手续；验收合格后报监理验收，模板支撑系统验收合格后再进行模板铺设施工。七、结束语无锡会展中心高支模系统较为复杂，面积大、层高高、梁截面大、跨度大、工程量大、支撑间距密、工期紧、周转材料的用量巨大，仅钢管用量就达八千多吨；我们根据工程的具体特点,有针对性地进行设计，高支模立杆间距、水平杆步距及水平、垂直剪刀撑、斜撑杆的合理设置极其重要，同时碎施工中做到对称、均衡进行浇筑，严格操纵碎浇筑等外部因素对模板排架带来的不利影响；模板支撑架排架由80名专业架子工严格按方案进行施工，确保了模板支撑系统的质量、安全，达到了预期的目的，取得了良好的经济效益与社会效益。