某地下车库的高支模支撑体系浅析
2013-12-18□□
□□
(宜兴市建工建筑安装有限责任公司,江苏 宜兴 214200)
引言
随着城市现代化的发展,大跨度、高净空结构大量涌现,使得高支模体系得到了广泛应用。但是,由于目前规范尚不完善,因高支模施工导致的基础下沉、支撑系统失稳现象时有发生。为此,建设管理部门要求在高支模工程施工之前,要对高支模体系进行专项设计,尤其是要对模板、支撑进行充分的分析计算,以确保高支模系统的强度、刚度和稳定性符合标准的要求。本文结合某地下车库梁的高支模工程,对高支模支撑体系的设计与施工方案进行探讨。
1 工程概况
某商铺工程为钢筋混凝土框架结构,建筑面积11 970 m2,总高度11.7 m,地上3层,地下为汽车库。地下室底板标高为-5.78 m,顶板标高为-0.10 m,净空高度接近6 m,其梁板浇筑属于高支模工程。该地下室东西向的梁断面为500 mm×800 mm,南北向的梁断面为500 mm×900 mm,所有高支模立杆均坐落于地下车库内的底板上。
2 高支模支撑体系的设计要点
2.1 材料选用
该高支模体系采用胶合模板+扣件式钢管支撑的形式。模板系统采用的材料有16 mm厚的胶合面板、40 mm×90 mm的木楞、M12对拉螺栓和50 mm×200 mm×4 000 mm木板等;钢管支撑材料有:Φ48 mm钢管和可锻铸造扣件。木材使用前要进行外观检查,剔除弯折、霉变或有虫蛀、枯节等质量缺陷的材料,木材的含水率控制在20%以下,主要承重构件采用针叶材;立杆钢管的质量应符合GB/T 13793—2008《直缝电焊钢管》或GB/T 3092—2008《低压流体输送用焊接钢管》中规定的Q235普通钢管的要求,施工前钢管要取样进行抗弯、抗拉试验,检验合格方可在工程中使用,严禁使用锈迹严重、弯折或有裂纹的钢管;可锻铸造扣件的质量应符合GB/T 11352—2009《一般工程用铸造碳钢件》的规定,要求螺栓拧紧扭矩达到65 N·m时不发生破坏,有锻造缺陷如裂纹、气孔、缩松、砂眼等的扣件不得使用。
2.2 支撑构造要求
(1)高支模支撑体系的四周及内部要设置水平和竖向剪刀撑(如图1所示)。
图1 地下车库高支模支撑体系立面图
(2)立柱与水平杆之间严禁搭接,要采用对接扣件连接。相邻两立杆的对接接头沿竖向应错开500 mm以上,严禁将上段的钢管立杆与下段钢管立杆错开固定于水平杆上。
(3)立柱底端以上200 mm处的纵横水平方向设置扫地杆。高支撑立柱之间还必须在每一步距的纵、横两个方向各设1道水平拉杆。所有水平拉杆的端部最好与四周建筑物顶紧。无法顶紧时,应在水平拉杆端部和中部沿竖向设置连续剪刀撑。
(4)竖向剪刀撑杆件的底端应与地面顶紧,与地面的合理角度为45°~60°;所有剪刀撑杆件均应在主节点处与立柱或水平拉杆扣牢。支撑顶部的支撑横杆与立柱的连接采用双扣件,梁两侧立柱与梁底纵向水平杆的连接也采用双扣件。剪刀撑杆件之间用搭接连接,搭接长度>500 mm,用两个旋转扣件分别固定在距杆端100 mm以上的位置。
2.3 支撑设计
该工程梁下的支撑设计如图2和图3所示,沿梁跨度方向每隔0.9 m设置立杆1道,梁两侧立杆间距1 m,立杆步距1.5 m;由于500 mm×900 mm梁的质量较大,在梁底还增加了两根承重立杆。
图2 高支模梁底支撑立面图 图3 高支模梁底支撑平面图
3 高支模支撑体系的施工及监测要点
3.1 支撑安装
(1)严格按照设计方案的间距要求进行布架。先在支撑立柱的安装位置弹线,然后进行安装,为了保证立柱的纵横向在同一直线上,必须配备两人以上进行施工,并且每完成一步就校正一次,保证立柱的位置、垂直度、间距、步距等符合要求。
(2)支撑立杆底座下设置木块,立杆的底面和顶面要顶紧,支撑搭好后拉线检查其水平度和垂直度。
(3)扣件的拧紧力矩控制在45~60 N·m以内,安装后采用专用扳手逐个进行检查。发现不合格的要及时返工。
3.2 支撑监测
该工程采用钢管扣件式支撑体系,在施工过程中必须随时监测以下内容。
(1)纵横杆件的安装位置、连墙件、剪刀撑等是否发生偏移。
(2)立杆是否倾覆、悬空或连接扣件是否松动。
(3)支撑体系是否扭曲,垂直度是否发生偏差。
(4)支撑体系和各杆件是否有下沉、松动及位移现象。
4 支撑立杆的稳定性验算
4.1 荷载取值
新浇混凝土重度为24.00 kN/m3;模板自重为0.50 kN/m2;施工均布荷载标准值2.5 kN/m2;振捣混凝土对梁底模板的荷载为2.0 kN/m2;振捣混凝土对梁侧模板的荷载为4.0 kN/m2。
4.2 两侧立杆稳定性验算
根据图2和图3,经计算,横向支撑钢管的最大支座反力N1=1.099 kN;脚手架钢管的自重N2=1.2×0.129×5.8=0.899(kN);楼板混凝土、模板及钢筋的自重N3=4.269 kN;施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值N4=3.260 kN。立杆所受的总荷载为:
N=N1+N2+N3+N4=1.099+0.899+4.269+3.26=9.528(kN) 立杆的截面回转半径:i=1.6 cm
立杆的计算长度:l0=2.976 m
立杆长细比:l0/i=2 975.85/16=186
根据长细比结果,查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.207。
钢管立杆受压应力计算值:
σ=9 527.533/(0.207×398)=115.6(N/mm2)
因为[f]=205 N/mm2,σ<[f],故满足要求。
4.3 梁底立杆稳定性验算
根据图2和图3,经计算,横向钢管的最大支座反力N1=8.891 kN;脚手架钢管的自重N2=1.2×0.129×(5.8-0.9)=0.899(kN);立杆所受的总荷载为:
N=N1+N2=8.891+0.759=9.65(kN)。
考虑到高支撑架的安全,计算长度按下式:
l0=k1k2(h+2a)=1.167×1.006×(1.5+0.1×2)=1.996(m)
式中:k1,k2——计算长度附加系数,可查表得到。
立杆长细比:l0/i=1 995.803/16=125,由长细比查得轴心受压立杆的稳定系数φ=0.423。
钢管立杆的最大应力计算值:
σ=9 650.236/(0.423×398)=57.3(N/mm2)
因为[f]=205 N/mm2,σ<[f],故满足要求。
5 结语
高支模支撑体系的设计不仅要有完整的计算资料,而且对支撑接头方法、纵横水平拉杆间距、剪刀撑设置等均要作详细说明,以确保支撑系统具有足够的强度、刚度和稳定性。该高支模工程由于设计方案正确、施工规范、构造措施合理及监测得当,在施工过程中模板及支撑体系未发生任何安全问题,圆满完成了施工任务。
参考文献:
[1] 舒文超,蔡春,奚惠兴.高空悬挑混凝土构架高支模系统设计与施工[J].建筑技术,2010,41(8):701-703.
[2] 陈钧颐,洪启明,陈腾.大跨度井格梁屋盖高支模施工技术[J].建筑技术,2011,42(8):692-694.
[3] 邓建飞.某办公大楼首层高支模技术与措施[J].四川建材,2009,35(4):210-212.
[4] 胡冰,刘涛.某工程12m高支模设计与施工技术[J].钢结构,2010,25(3):67-71.
[5] 刘屹东.钢管扣件式高大模板支撑体系的技术与安全控制[J].四川建材,2008,34(4):167-168.