1. 工程概況
某報關報檢大樓通關出入口處為兩榀跨度為45米的簡支非預應力鋼筋混凝土桁架,兩榀桁架間距12m;下、上弦截面尺寸分別為1000(寬)×800(高)和1000×500,腹桿寬度300至1000,厚度350至400。兩榀桁架之間的上、下弦對應節點有寬為400mm至500mm、高為500mm至800mm的聯系梁聯結,與上弦相連的還有寬度為3m、厚度為150mm的屋面板;桁架擱置在柱頂的特制橡膠墊上;下弦離地面高度達12.95m,桁架高4.30m。
2. 模板支撐體系設計方案
2.1總體設計思路
本例為典型的高大模板,其支架須嚴格按照高大模板的相關要求設計。桁架混凝土分兩次澆筑,先澆筑下弦,再澆筑腹桿及上弦混凝土,對支架在澆筑混凝土的過程中的安全有利;但該桁架為簡支結構,支座為特制橡膠墊,混凝土澆筑完成后支座仍未受力,全部荷載(包括聯系梁、板)最終仍由該部分的支架承擔,因此仍須按照全部荷載驗算立桿穩定性及地基承載力,為方便計算,整個桁架(包括聯系梁、板)折算為等效矩形單梁進行驗算??紤]到鋼管壁厚偏差或銹蝕等因素,為提高支架可靠性,設計計算時鋼管按φ48×3.0進行計算復核。
2.2支架地基處理
桁架支架范圍內為自然土地基,根據地質報告,承載力為180KN/m2,不需作特殊處理,但需開挖至老土下300,并修整平坦;然后在整個支架范圍內的地基上澆注150mm厚C20混凝土墊層。為保證鋼管支架均勻地把力傳到地基上,支架下部設鋪設橫向通長厚50mm寬150mm木墊板。
2.3支架主要材料選擇
2.3.1鋼管選用φ48×3.5電焊鋼管,材質符合國家標準《直縫電焊鋼管》GB/T13793-92以及《碳素結構鋼》GB700-89中Q235鋼的規定;
2.3.2扣件應采用可鍛鑄鐵扣件,其質量符合《鋼管腳手架扣件》GB15831-1995的規定?! ?.4 鋼管支架構造參數
2.4.1支撐系統采用單立桿;立桿間距:橫向300,每排共6根立桿,縱向500。
3.設計驗算
除桁架自重外,還有與桁架上、下弦相聯結的聯系梁、板等,折算成矩形梁的截面尺寸為1000(寬)×2900(高)。使用中國建筑科學研究院建筑工程軟件研究所PKPM軟件進行計算。
3.1荷載
作用荷載包括梁與模板及支架自重荷載,施工活荷載,風荷載等。
荷載傳遞路經:鋼筋混凝土桁架→底模→支撐方木→支撐縱向鋼管→頂托→立桿→地基。
3.2梁底支撐縱向鋼管計算及立桿的穩定性計算
作用于支撐鋼管的荷載包括梁與模板自重荷載,施工活荷載等,通過方木的集中荷載傳遞。
支撐架所用鋼管規格為φ48×3.5,為安全起見,鋼管壁厚均按3.0mm計算。
經驗算,支撐鋼管的抗彎強度、最大撓度,以及立桿單桿穩定性均滿足要求!
3.3地基承載力計算 驗算地基承載力時所考慮的荷載,除了桁架自重、支架自重,還要考慮兩榀桁架之間的聯系梁、頂板的重量。本工程支架部位地基為原狀土地基,根據地質資料,地基承載力標準值>180kN/ m2,因該地基土質為低壓縮性沙質土,且只承受短期荷載,故不計算由于地基土在荷載作用下產生壓縮變形。
經計算,立桿基礎底面的平均壓力p= 120.5 kN/ m2 ,小于地基承載力標準值,地基承載力的驗算滿足要求。
四、加強支架整體穩定性的構造措施:
4.1 支架的寬度僅為1.50m,而高度為12.95m,其高寬比12.95/1.5=8.62,根據有關文獻,橫向高寬比大于6時整體性變差,易發生側向失穩,因此在兩側各增設一排腳手架,使之寬度達到2.9m,高寬比為12.95/2.9=4.46,滿足要求。
4.2 兩桁架之間的搭設室內滿堂腳手架并與模板支架連結,以加強支架側向剛度。同時,用鋼管將支架與混凝土柱子作抱柱聯結,以增強整體性。
4.3 支架的頂部和底部(掃地桿的設置層),以及中間每隔兩步設水平加強層。
4.4 支架每隔四排設置一副橫向剪刀撐,連續設置到頂;支架外兩排設置縱向剪刀撐,連續設置到頂;
4.5 最外側腳手架也設置連續剪刀撐,以加強整體剛度;
五、支架搭設的一般要求及使用要求:
5.1 支架搭設前,先根據桁架的平面位置,在支架基礎面上彈線定位,確保每根立桿位置準確;
5.2 嚴格按照支架設計尺寸搭設。立桿和水平桿的接頭均應錯開在不同的框格層中設置;立桿必須采用對接接頭,不得采用搭接。水平桿件及剪刀撐必須采用搭接,并保證搭接長度不小于1m。
5.3 確保立桿的垂直偏差和橫桿的水平偏差小于《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》(JGJ130-2001)的要求;
5.4 搭設所用的鋼管和扣件材質必須符合相關產品質量要求,搭設前要注意挑選,確保每個扣件和鋼管的質量是滿足要求的,每個扣件的擰緊力矩都要控制在40-65N.m,鋼管不得使用已經長期使用發生銹蝕、變形的;
5.5 桁架混凝土分兩次澆筑。第一次先澆筑下弦混凝土,三天后澆筑腹桿及上弦混凝土。
5.6 根據有關文獻資料,混凝土的澆筑路徑對支架受力狀態有不同程度的影響,為確保模板支架施工過程中均衡受載,在澆筑下弦混凝土時必須采用由中部向兩邊擴展或從兩端向中部澆筑的方式。
5.7 嚴格控制實際施工荷載不超過設計荷載,對出現的超過最大荷載要有相應的控制措施,鋼筋等材料不得在支架上方堆放;
5.8 澆筑前設置觀測點,澆筑過程中,派專人觀察檢查支架和支承情況,發現下沉、松動和變形情況及時解決。
六、支架拆除方法
6.1 支架拆除必須保證桁架混凝土強度達到設計要求后進行。
6.2 由于非預應力鋼筋混凝土桁架設計撓度為80mm,支架拆除方法不當,造成桁架下弦受力方式改變,極易導致裂縫甚至剪切破壞,因此,必須保證下弦均勻卸荷。支架的拆除按下述步驟進行:
6.2.1 首先將聯系梁以及與桁架相連的現澆板的模板支架全部先行松開卸荷(但不得拆除);
6.2.2由于聯系梁、現澆板的支架已不再受力,橡膠板支座也未受力,所有荷載均由桁架支架承擔,必須注意觀察支架及地基情況;觀察24小時確認無異常后后方可進入下一步操作。
6.2.3 支架卸荷從桁架中部開始,同時向兩邊擴展;每次只允許松開頂托螺絲半圈。
6.2.4 重復上一步操作,直至支架與桁架下弦底模分離。
6.2.5 支架桿件的拆除操作按照相關規定操作?! ∑?、結語
本例45m超大跨度非預應力鋼筋混凝土桁架,其安裝高度大,自重(包括板、聯系梁)大,折算集中線荷載標準值(自重 活荷載,未計模板及支架)近80KN/m,是典型的超過一定規模的危險性較大的分項工程,因此,在進行支架設計時,要充分考慮各種不利因素,如對地基處理、驗算單桿穩定性時考慮鋼管壁厚的負偏差、支架高寬比等;同時,針對非預應力鋼筋混凝土桁架結構抗剪性不足,撓度大的特點,制定了相應的支架拆除措施確保了施工安全和桁架施工質量。
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