高大模板支撑体系在体育馆施工中的应用研究

发表时间:2021/6/28   来源:《基层建设》2021年第9期   作者:裴文博
[导读] 摘要:高支模施工技术在建设施工领域应用广泛,特别是体育场馆等对净跨度和高度有特殊使用功能要求的公共建筑。
        天津市河北区住房和建设事务管理中心  天津市  300000
        摘要:高支模施工技术在建设施工领域应用广泛,特别是体育场馆等对净跨度和高度有特殊使用功能要求的公共建筑。本文结合某高支模施工实例,阐述了施工难点,重点分析研究了主要施工技术应用要点,并选取了最具代表性和危险性的板进行验算。因此,在应用高支模施工技术时,除了要解决模架支撑超高、超大等难点问题,还要掌握施工关键技术和要点,组织实施好各道工序,以此提高工程建设的可靠性和安全性。
        关键词:高支模;支撑体系;技术要点;应用研究
        建筑工程逐渐呈现大型化、高层化的发展趋势,传统模板搭设高度和跨度都不能满足日前的施工需求,因此高支模施工技术得到广泛应用。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,或搭设跨度超过18m,或施工总荷载大于15kN/m2,或集中线荷载大于20kN/m的模板支撑系统。
        1 工程概况
        某体育馆地下1层,地上1层,馆内包含室内游泳池、室内风雨操场;建筑高度为22.8m,总建筑面积为3800㎡,其中地下建筑面积500㎡,地上建筑面积3300㎡。基础混凝土强度等级主要为 C30,地下室范围内的外墙、底板、承台采用C30P8防腐混凝土;柱混凝土强度等级主要为C40、C30,梁板混凝土强度等级主要为C30。一层楼板和屋面板采用空心楼盖施工技术,空心率30%~40%。
        2 高大支撑模板概述
        本工程高支模面积2200㎡,高大支撑模板采用满堂扣件式钢管脚手架搭设,立杆纵距、立杆横距均为900mm,步距1200mm,梁下加密为450mm;模板及支撑加固体系主要采用15mm双面覆膜木胶合板、50×100mm木枋和Φ48.3×3.6扣件式钢管架;梁板模板选用15mm厚木模板,采用梁侧模包底模、楼板模压梁侧模法施工;局部包含可调托撑、构造横杆、梁侧立杆、梁侧斜撑、坡屋面加固斜撑、水平剪刀撑、竖向剪刀撑、50mm厚木跳板等。
        3 施工难点问题
        3.1模板搭设高度和跨度大
        该工程最大支模高度20.78m,最大跨度33.6m,属于超过一定规模的危险性较大的混凝土模板支撑工程。相关文献研究表明,高支模坍塌事故发生的主要原因是结构失稳破坏,往往是由于局部坍塌引发模板支撑体系的大规模坍塌。因此,应在模板支撑体系设计时,适当增加荷载的分项系数,合理设置水平拉杆、剪刀撑和斜撑,以增强高支模体系的整体稳定性和结构强度。
        3.2高支模与非高支模架体连接处理
        由于高支模与非高支模搭设不同,使得其各自体系的刚度和稳定性有所差别,为提高整体模架搭设特别是高支模系统的稳定性,在与非高支模架体连接处,要进行“过渡”处理:两部分立杆间距尽可能保持同一模数,并将水平杆通长连接;增设水平和竖向剪刀撑,剪刀撑宽度为高支模与非高支模系统各跨两排立杆。
        4 主要施工技术要点
        4.1板模施工
        施工时先在钢管立柱上弹出主楞横钢管标高控制线,在钢管上铺设木枋,拉线检查,直至平整。然后铺设楼面模板,模板之间用40mm钢钉钉牢,如果楼板宽度不合模板模数时,补板应设置在梁、柱边,板缝用胶带纸粘好。模板与模板之间的拼缝需小于2mm,否则需在板缝处粘贴海绵封条。板模板铺设完后,用水准仪校正标高,并用靠尺找平,确定合格后将杂物清理干净,刷好脱模剂。
        4.2剪刀撑设置
        支撑体系须按规范要求搭设竖向纵横剪刀撑以及水平剪刀撑。竖向剪刀撑沿架体四周从底到顶连续设置,剪刀撑与水平杆成45°~60°角,除架体四周端头设置横纵向剪刀撑外,架体内部纵横向均每5跨由底到顶设置竖向剪刀撑各一道;水平剪刀撑按每4跨一道设置。此外,自下而上每隔5m在满堂架内部全水平面设置水平安全网一道,兜网应与架体连接牢固。
        4.3混凝土浇筑
        混凝土浇筑采用由中部向两边扩展的浇筑方式,有高低跨的位置先浇筑低处再浇筑高处。每段柱浇筑混凝土前必须校核柱子轴线、截面及垂直度,必须检查、验收高支模支撑架体和模板是否处于安全状态。柱分段浇筑时按施工缝的处理方法,剔除表面浮浆至出现石子,清理干净后方可封模,分段接缝部位必须严密。所有超高模板区域,墙柱混凝土按层浇筑,待强度达到80%以上后再施工上层结构,并应从中间向两边扩展,不得超载。
        梁板混凝土浇筑过程中,混凝土堆放厚度梁每层不宜大于400mm,楼板局部堆置高度不得超过楼板标高100mm,应自梁跨中向梁两端同时推进施工,以避免一端施工时立杆受到混凝土侧向推力而失稳侧翻、倒塌。高大模板区域较高梁混凝土需分层浇筑,每层浇筑高度不大于500mm,同时应保证浇筑时间间隔满足不得初凝的要求。梁混凝土浇筑至板底标高时,混凝土出管口需在梁侧楼板处由人工推至梁部位,避免梁处荷载增加。
        开始泵送时,混凝土泵应处于慢速、匀速并随时可反泵的状态。泵送速度应先慢后快,逐步加速。同时,应观察混凝土泵的压力和各系统的工作情况,待各系统运转顺利后,方可以正常速度进行泵送。

混凝土自泵管出口送至作业面高差不得大于2m,以防止混凝土离析、分层。
        4.4后浇带处支撑架搭设
        根据设计要求,底板和楼板后浇带中,沉降后浇带需待主体结构封顶且沉降稳定后封闭,温度后浇带需待同层结构混凝土浇筑完毕后60天封闭。考虑后浇带两侧楼板和梁均为悬挑结构,需搭设双排扣件式钢管脚手架支撑,待后浇带施工完成且强度达到要求后方可拆除。
        高大模板支撑区域内后浇带两侧设置双排钢管脚手架,立杆横向间距900mm,纵向间距 900mm、步距1200mm,距板面200mm处设置双向扫地杆,立杆顶端设置双向水平杆,中间水平杆间距应与两侧水平杆间距一致。
        4.5模板拆除
        拆除模板的顺序和方法应遵循先支后拆,后支先拆;先拆非承载模板,后拆承重模板;自上而下,先拆侧向支撑,后拆竖向支撑的原则。梁板混凝土结构达到模板拆除强度后,后浇带跨内模板不得随其他跨模板同时拆除,必须待后浇带封闭并达到设计强度后自上而下逐层拆除。
        高大模板及支撑架搭设在一层楼板上,必须保证在上部结构施工完成并拆除架体后,方能拆除一层楼板下的架体。紧邻高支模区域的已浇筑非高支模区域支架应保留两到三跨不拆除,并与高支模区域支架连成整体。支架立柱高度超过 5m,同时下端结构柱拆模后,满堂架体应与结构柱相连接。
        5 模板验算
        为核算超高支撑架体的安全性,本文选取该体育馆工程C~E轴/2~3轴平屋面(搭设高度较高且有大梁)最具代表性和危险性的板进行验算,所涉及荷载值,结合工程实际并按相关规范选取。
        楼板面板采用覆面木胶合板,厚度14mm,抗弯强度设计值[f]为15N/mm2,面板弹性模量E为5000N/mm2,验算方式为简支梁。根据《建筑施工模板安全技术规范》5.2.1"面板可按简支跨计算"的规定,楼板面板应搁置在梁侧模板上,因此本例以简支梁,取1m单位宽度计算。
        5.1强度验算
        q1=0.9max[1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4Q1k,1.35(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4×0.7Q1k]×b=0.9max[1.2×(0.1+(1.1+18.6)×0.25)+1.4×2.5,1.35×(0.1+(1.1+18.6)×0.25)+1.4×0.7×2.5]×1=8.577kN/m
        q2=0.9×1.2×G1k×b=0.9×1.2×0.1×1=0.108kN/m
        p=0.9×1.4×Q1K=0.9×1.4×2.5=3.15kN
        Mmax=max[q1l2/8,q2l2/8+pl/4]=max[8.577×0.22/8,0.108×0.22/8+3.15×0.2/4]=0.158kN•m
        σ=Mmax/W=0.158×106/32666.667=4.838N/mm2≤[f]=15N/mm2
        满足要求!
        5.2挠度验算
        q=(G1k+(G3+G2k)×h)×b=(0.1+(1.1+18.6)×0.25)×1=5.025kN/m
        ν=5ql4/(384EI)=5×5.025×2004/(384×5000×228666.667)=0.092mm≤[ν]=l/400=200/400=0.5mm
        满足要求!
        6 结束语
        本文结合某高支模施工中存在的难点问题,详细分析了板模施工、剪刀撑设置、混凝土浇筑、后浇带处支撑搭设、模板拆除等关键技术要点,选取搭设高度较高且有大梁的屋面模板的强度和挠度验算均满足要求。因此,在应用高大模板支撑体系时,要充分发挥其优越性和稳定性,加强对各施工环节的管理和控制,确保工程建设的质量和效益。
        参考文献:
        [1]建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则[J].建筑安全,2010,25(01):4-6.
        [2]张静远.工程项目中高支模安全专项施工方案技术研究[J].四川水泥,2021(05):59-60.
        [3]李玉宾.大型住宅楼项目超高支模施工方案研究[J].工程与建设,2021,35(01):104-105.
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