工業(yè)技改工程高大模板設(shè)計及施工研究

彭 飛 飛

(廣西民族大學(xué)，廣西 南寧 530006)

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·施工技術(shù)·

工業(yè)技改工程高大模板設(shè)計及施工研究

彭 飛 飛

(廣西民族大學(xué)，廣西 南寧 530006)

基于工業(yè)技改工程高大模板的施工難點，介紹了模板的設(shè)計及施工思路，并以某復(fù)雜條件下高大模板工程為例，闡述了模板設(shè)計、施工及驗算方法，確保了高大模板支撐體系的安全穩(wěn)定性。

模板，支撐體系，施工措施，荷載

1 工業(yè)技改工程高大模板概述及施工難點

根據(jù)住建部頒布的87號文件對于高大模板工程的定義，混凝土模板支撐工程：搭設(shè)高度5 m及以上，搭設(shè)跨度10 m及以上，施工總荷載10 kN/m2以上，集中線荷載15 kN/m2以上，支撐高度大于支撐水平投影寬度且相對無聯(lián)系構(gòu)件的混凝土模板支撐工程。而在施工的工業(yè)建筑中，除了滿足以上幾點還存在著以下問題：

1)模板支撐體系底部有設(shè)備，而且設(shè)備體積較大，需要設(shè)備安裝就位以后才能進(jìn)行模板支撐體系施工，導(dǎo)致模板支撐體系數(shù)學(xué)模型難以建立，模板體系設(shè)計及計算困難。普通的高大模板施工對支撐體系往往是采用品茗安全計算等軟件進(jìn)行計算。而復(fù)雜條件下的高大模板支撐體系采用軟件計算并不能有效反映現(xiàn)場實際情況，需要技術(shù)員對現(xiàn)場實際情況進(jìn)行分析，按照現(xiàn)場實際設(shè)計出模板搭設(shè)體系。

2)技改項目生產(chǎn)線通常仍然在運行生產(chǎn)，工人作業(yè)條件惡劣，施工環(huán)境危險。施工場地狹窄、作業(yè)區(qū)溫度較高、作業(yè)環(huán)境惡劣，工人施工操作困難。

2 模板設(shè)計及施工的思路

結(jié)合歷年來模板坍塌事故的技術(shù)原因及分析，高大模板工程之所以會發(fā)生坍塌事故不外乎兩種情況，或者二者皆有之。一是架體或其桿件、節(jié)點實際受到的荷載作用超過了其實際具有的承載能力；二是架體由于受到了不應(yīng)有的荷載作用(側(cè)力、扯拉、扭轉(zhuǎn)、沖砸等)，或者架體發(fā)生了不應(yīng)有的設(shè)置與工作狀態(tài)變化(傾斜、滑移和不均衡沉降等)，導(dǎo)致發(fā)生失去穩(wěn)定性的破壞，簡而言之為：失穩(wěn)。而在我國歷年來發(fā)生的模板坍塌事故中，失穩(wěn)造成的模板坍塌事故又占了85%以上。因此在模板設(shè)計及施工中，必須采取正確的設(shè)計計算模型和有效的施工措施，務(wù)必確保架體滿足施工承載力的要求及架體的穩(wěn)定性要求。

3 復(fù)雜條件下的高大模板設(shè)計及施工實例

現(xiàn)以某技改項目高大模板工程為例，進(jìn)行設(shè)計和施工的研究分析。

3.1 工程概況

該工程軸線長度10 m，軸線寬度9 m，建筑面積為175.66 m2。框架柱截面尺寸為1 100 mm×1 100 mm；框架梁最大截面尺寸為800×2 200，頂標(biāo)高為19.5 m。模板支撐體系凈高度為17.3 m。梁板混凝土合計約130 m3，混凝土自重約325 t。該混凝土平臺部分區(qū)域正處于生產(chǎn)中的風(fēng)機(jī)上方，同時軸和軸梁下側(cè)有兩根風(fēng)管。該部分無法搭設(shè)支撐架管。施工時風(fēng)機(jī)以及風(fēng)管正在運行，作業(yè)區(qū)域溫度極高，施工場地地面已經(jīng)采用混凝土進(jìn)行硬化。

模板搭設(shè)現(xiàn)場如圖1所示。

3.2 模板設(shè)計及施工措施

首先，先施工本工程的四根框架柱，混凝土澆筑完成并拆除模板養(yǎng)護(hù)達(dá)到28 d以后，再進(jìn)行架體搭設(shè)施工。梁底無法搭設(shè)架管的區(qū)域，采用鋼管搭設(shè)斜撐，支撐在四根柱子側(cè)面。采用柱子來分擔(dān)部分豎向荷載。架管的水平桿步距以及立桿間距需經(jīng)過設(shè)計驗算，相應(yīng)進(jìn)行減小。架管搭設(shè)時，每一層水平桿都與四根柱子用鋼管鎖住，俗稱“抱箍”。 其目的就是充分利用這四根已經(jīng)施工完畢并達(dá)到混凝土強(qiáng)度要求的柱子抵抗水平方向荷載，確保架體的穩(wěn)定性。架體增設(shè)由外自內(nèi)搭設(shè)垂直方向和水平方向的剪刀撐，加強(qiáng)架體穩(wěn)定性。風(fēng)管處架體采取局部加強(qiáng)措施。

3.3 模板設(shè)計及驗算

1)模板支撐系統(tǒng)的選型及建模。根據(jù)本工程實際特點，選用外徑48 mm，壁厚3.50 mm的鋼管作為模板的支撐。

2)荷載計算。

a.計算參數(shù)。模板與木板自重:0.350 kN/m2；混凝土與鋼筋自重:25.000 kN/m3；樓板澆筑厚度:0.120 m；梁截面尺寸為800 mm×1 200 mm；施工均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值:1.000 kN/m2；鋼管最大允許軸向拉應(yīng)力為：(4.82/4-4.452/4)πσ=4.241 15×130=551.35 MPa。鋼管的允許最大工作壓力(按最大允許軸向應(yīng)力計算)：551.35/(4.452/4)π=39.8 MPa。計算模型如圖2所示。

由于各個方向斜撐較多，與水平方向夾角也各有不同，計算書取與水平方向夾角最小值45°的鋼管(水平軸向力最大)為計算模型，如計算滿足則剩余斜撐滿足。由圖2a)可分解成如圖2b)所示計算模型，A點設(shè)計為可動鉸支座，B點設(shè)計為固定鉸支座，N為線形荷載長度，為凈跨度的1/2即4.1 m。

本計算書主要為驗算鋼管斜撐是否滿足承載力要求，立桿間距、水平桿步距通過品茗安全設(shè)計軟件進(jìn)行計算，此處不再重復(fù)。

b.荷載收集。靜荷載值：模板自重：NG1=0.350×(2+0.8)=0.7 kN/m；鋼筋混凝土樓板自重：NG2=25.000×(2.200×0.800+1×0.120)=47 kN/m；靜荷載值：N靜=NG1+NG2=0.7+47=47.7 kN/m。

動荷載值：根據(jù)施工經(jīng)驗施工荷載為1 kN/m2及混凝土沖擊荷載為2 kN/m2；動荷載值：N動=(1+2)×(2+0.8)=8.4 kN/m；則荷載值為：N=1.2N靜+1.4N動=68.28 kN/m。

斜撐的穩(wěn)定性計算。

鋼管(O～B)按懸挑梁進(jìn)行計算，鋼管最大彎矩為：

M=ql2/2=68.28×4.12/2=573.89kN·m。

W=π(R4-r4)/32R=

3.14×(484-44.54)/32×48=2 835.456mm3。

[f]=223kN/mm2。

因此，σ≤[f]，滿足穩(wěn)定性要求。

3.4 架體局部加強(qiáng)措施

在梁底存在的風(fēng)機(jī)和風(fēng)管無法搭設(shè)架管的區(qū)域，必須對這一區(qū)域進(jìn)行局部加固以保證架體的穩(wěn)定性。其加固措施如下：

1)根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用滿堂鋼管進(jìn)行加固，因基礎(chǔ)下部為高溫風(fēng)機(jī)，在框架柱外側(cè)增設(shè)3排鋼管作為放大腳，第一排距框架柱外側(cè)0.6m,第二排距第一排1m,第三排距第二排1.5m，從而分散減輕鋼管上部結(jié)構(gòu)的荷載。

2)風(fēng)管處由于無法搭設(shè)立桿采用“吊架”的方法搭設(shè)(主要目的在于加強(qiáng)架體的整體性)，在風(fēng)管上下四周增加兩道剪刀撐，兩道剪刀撐間距400mm，同時采用斜撐將風(fēng)管上側(cè)的立桿搭接到風(fēng)管下部的大放腳鋼管上，如圖4所示。

3)將風(fēng)機(jī)操作平臺上的風(fēng)機(jī)保護(hù)棚彩瓦板拆除，將鋼管搭設(shè)于操作平臺上，待鍋爐基礎(chǔ)施工完畢后再進(jìn)行恢復(fù)。同時在操作平臺的挑板下側(cè)增加架管和頂托，防止架體壓力過大將挑板折斷。

4)柱子拆模后，將四根柱子采用架管增加抱箍與架體相連，抱箍的間距與步距一致。

搭設(shè)完成后現(xiàn)場實例圖見圖5。

4 結(jié)語

在以上的設(shè)計及施工實例中，我們可以看出該工程能順利完成的原因為：

柱子先于架體搭設(shè)之前施工，并且養(yǎng)護(hù)完畢，混凝土強(qiáng)度滿足了施工要求，這一點尤為關(guān)鍵。通過這四根柱子，項目部以采用抱箍的方式將框架柱與架體連成一體，有效的提高了穩(wěn)定性。通過采用斜撐的方式，斜撐與柱子一起分擔(dān)了部分豎向荷載。同時在架體的局部薄弱環(huán)節(jié)采取了加強(qiáng)措施。

最終通過精心設(shè)計和采用有效的施工措施，我們?nèi)匀豢梢圆捎贸Ｒ?guī)的鋼管在復(fù)雜條件下，搭設(shè)出高大模板支撐體系。獲得了施工安全和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。

[1]JGJ162—2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ130—2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB50009—2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2006年版)[S].

[4] 杜榮軍.扣件式鋼管模板高支撐架的設(shè)計和使用安全[J].施工技術(shù)，2002(2)：45-46.

[5] 衛(wèi) 超.高大模板支撐體系技術(shù)研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué),2010.

[6] 黃世衛(wèi).淺析扣件式鋼管腳手架高大模板支持體系施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2012(3)：75-76.

Research on design and construction of high template for industrial technological transformation engineering

Peng Feifei

(GuangxiUniversityforNationalities,Nanning530006,China)

Based on the construction difficulty of high template for industrial technological transformation engineering, this paper introduced the template design and construction thinking, and taking a high template engineering under complex condition as an example, described the template design, construction and checking method, ensured the safety and stability of high template support system.

template, support system, construction measure, load

1009-6825(2016)28-0102-02

2016-07-21

彭飛飛(1984- )，男，助理工程師

TU755.2

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