核心筒墙体钢模板的设计与施工

郑邦全

摘 要:本文介绍核心筒墙体钢模板的设计及施工技术

关键词:模板的设计概况;模板计算;施工技术;质量保证措施

1 工程概况

北京雍和大厦工程位于北京东城区,总建筑面积11.3万m2。地下三层,地上十二层。工程共有4个核心筒墙体,经对工程综合研究比较,核心筒墙体采用全钢模板的设计及施工。

2 模板设计概况

模板设计依据工程施工图及现行国家行业标准、规范做到角模统一,大板优先为原则。跨越丁字墙,墙垛配置堵板,四边形角模配置为一体。墙体混凝土浇筑最大侧压力按F=60KN/M2设计。模板高度为2.950m,模板上设操作平台架及支腿。模板结构:面板为6mm热轧平板,横边框及横肋为[8#槽钢,竖边框为L80X8角钢,构造竖肋为-60X6扁钢,模肋的大纵肋为双[10#槽钢,相邻模板间及阴阳角模用M16螺栓连接,按高度方向1m一道。

3 模板计算

3.1 已知条件:模板面板为6mm热轧平板,横肋为[8#槽钢,水平间距为0.3m,大纵肋为双[10#槽钢,最大间距为1.2m,穿墙螺栓最大间距为1.35m,吊钩为Ф20圆钢。

3.2 面板计算:新浇筑砼侧压力值取F=60KN/m2,面板按单向受力计算,按三跨连续计算,取10mm宽板带为单元,故q=0.6N/mm。

强度计算:按静荷载最大查得弯距系数Km=-0.100

Mmax=Kmql2=0.100×0.6×3002=5400N·mm

Wx=bh2/6=10×62/6=60mm2,故面板最大内力值为:

σ=Mmax(rxwx)=5400/(1×60)=90N/mm2

挠度验算:查表得挠度系数Kt=0.677

fmax=Kfql4/(100EI)其中:E=2.06×105N/mm2,I=bh3/I2=10×63/I2=180mm4

故fmax=0.667×0.6×3004/(100×2.06×105×180)=0.874mm<2mm

3.3 横肋计算:横肋的支承点为大纵肋,近似按两跨连续梁计算,q=0.6×300=18N/mm

强度计算:查表得弯距系数Km=-0.125

故Mmax=Kmql2=0.125×18×12002=3.24×106N·mm

查表得[8#槽钢截面特征系数为:W=25.4×103mm3

I=101×104mm4,故横肋最大内力值

σmax=Mmax/W=3.24×106/(25.4×103)=128N/mm2

挠度验算:查表得挠度系数Kt=0.912

fmax=Ktql4/(100EI)=0.912×18×12004/(100×2.06×105×101×104)=1.636mm<2mm

3.4 大纵肋计算:大纵肋的支承点为穿墙螺栓,计算近似按两跨连续梁承受均布荷载q=0.06×1200=72N/mm,验算大纵肋下端悬臂支座强度:MA=qL12/2=72×2002/2=1.44×106N·mm,2根[10#槽钢截面特征:W=79.4×103,I=396×104mm4

σa=MA/W=1.44×106/(79.4×103)=18.14N/mm2

验算大纵肋中部支座强度:MB按不等跨连续梁在均布荷载作用下的最大内力系数查表得:MB=-0.173qL22=0.173×72×10502=1.37×107N·mm

σb=MB/W=1.37×107(79.4×103)=173N/mm2

验算大纵肋悬臂部分的挠度:根据fmax= qL14/8EI=72×2504/(8×2.06×105×396×104)=0.042mm<2mm

验算大纵肋跨中部分的挠度:根据fmax=(5-24λ2)qL4/384EI=(5-24(250/1050)2)×72×10504)/ (384×2.06×105×396×104)=1mm<2mm

3.5 穿墙螺栓计算:穿墙螺栓水平间距1.2m,垂直间距以中间一个穿墙螺栓为例,距上端螺栓1.35m,距下端螺栓1.05m,此螺栓承受的拉力为:N=PA=0.06×1200×(1350+1050)/2=86400N,穿墙螺栓为Ф25,面积An=494.39mm2

σ=N/An=86400/494.39=174.76N/mm2

3.6 焊缝计算:板与槽钢肋之间的焊缝计算:q=0.6×300=18N/mm, 按两跨连续梁计算:V=0.625qL=0.625×18×1200=13500N 焊缝长度lW=V×a /(0.7Hhffw)焊缝间距a取300mm,肋高H=80mm,焊缝高度ht=4mm,fW=160N/mm2故最小焊缝长度:lW=V×a/(0.7HhffW)=13500×300/(0.7×80×4×160)=113mm

实际加工时焊缝为焊150mm,间距300mm,故满足要求。

3.7 吊钩计算:吊钩采用Ф20圆钢,截面面积A=314.22mm2,每块的模板上设两个吊钩,按吊钩装6.6m宽模板自重2.4T计算,模板自重荷载设计取值系数1.3,即PX=1.3×204=3.12T。

σ=PX/A=31200/(2×314.2)=49.6N/mm2 <[σ]=215N/mm2均满足要求。

吊钩与模板间用M16×90螺栓连接,M16×90截面面积A=201mm2螺栓主要受剪。PX=3.12T=31200N,τ=Px/A=31200/(2×201)=77.61N/mm2<[τ]=125N/mm2故满足要求。

4 模板施工技术

4.1 施工准备

现场准备搬手、铁锤、铲刀、角磨机、海绵条、单面胶条、PVC管、滚刷、脱模剂等工具材料。模板及配件按规格、品种编号分类的整齐倾斜750立放于模板支架上,支腿和平台架连接在模板槽钢大纵肋上,模板涂上脱模剂,试吊装及检查模板与吊具的整体牢固、稳定性。模板安装处的内、外侧控制线及通过隐蔽验收。

4.2 模板安装

先安装门窗洞口模板→吊入角模→吊入一侧墙模、就位、调垂直→穿拉杆、放PVC套管→就位另一侧模→穿拧对拉螺栓螺目→调整垂直度→紧固处理节点连接器→验收→分层对称浇筑混凝土→拆模清理。

模板施工过程应检查连接螺栓有无松动、吊装用绳索卡具及吊钩是否完整有效,焊缝有无开裂、漏焊等。吊装时设专人指挥、统一信号。起吊时落钩应缓慢,模板面向外倾斜50～100 之间,禁止一次起吊两块大模板。风力超过五级时应停吊装作业。

4.3 模板拆除

拆除模板时的砼强度需大于1.2N/mm2,冬施强度需达到4.0N/mm2。拆模顺序为先支后拆,后支先拆。先拆模板连接器、拉结风缆→拆模板→拆阳角→拆阴角,严禁用大锤敲击模板,复查穿墙螺栓杆拆净后方可起吊。

5 质量保证措施

模板安装必须保证轴线和截面尺寸准确,垂直度、平整度和预埋件、预留孔洞允许偏差符合规定要求;保证整体的稳定性、不变形、不错位、不涨模;拼缝要平整,堵缝整齐牢固,不得漏浆。钢筋的绑扎不得超出墙线及避穿墙杆的水平位,限位钢筋下料要准确到位。砼浇注应按0.4～0.6m高度分层浇注振捣。

6 结束语

模板工程在高层建筑的剪力墙墙体采用钢模板,能确保模板拼缝严密、接缝平正,阴阳角线平顺,墙面平整,一次成活的高质量结构工程,可节省材料及施工成本,加快施工进度,具有良好的经济效益和社会效益。