[摘 要]:结合工程实例,阐述了高支撑扣件式钢管脚手架体系的施工要点,从专项施工方案的编制、支撑施工的质量控制及混凝土浇捣的注意事项等方面,强调支撑设计应与施工实际有效结合,从而保证施工质量。
[关键词]:高大模板,扣件式钢管,支撑,施工要点
近几年来,随着社会对建筑使用功能在空间上的需求,高层建筑的数量与日俱增,跨度及层高较大的现浇混凝土应用十分普遍,如公共建筑中的超高门厅、共享空间和多功能厅等顶部楼盖,大跨度混凝土梁板、交通工程中的各种大跨度连续梁桥、城市高架桥的混凝土墩台和箱梁等。模板施工已成为建筑工程施工中的重要环节。但由于技术与管理未能跟上,工程模板支撑系统质量不符合规范要求,导致模板支撑系统坍塌事故的频繁发生,造成重大人员伤亡及财产损失。因此,做好模板支撑系统的安全管理,确保施工安全,对提高工程安全水平、预防重大事故发生具有十分重要的意义。
本文结合工程实例“福建医科大学图书馆—报告厅”工程的施工,在对脚手架和模板安全事故分析的基础上,提出相应预防措施,制定本工程高大模板工程扣件式钢管脚手架支撑系统的施工要点,并重点控制,保证施工活动安全、有序地进行。
工程简介:“福建医科大学图书馆”工程由图书馆、报告厅、办公楼三部分组成,总建筑面积20 040 m2。其中,报告厅为单层现浇框架结构,高度9.0 m,跨度29.2 m,面积1 261 m2,柱网7.2 m×29.2 m;主梁截面尺寸分别为750 mm×2 420 mm,750 mm×2 050 mm,650 mm×2 420 mm,600 mm×2 050 mm等。最大单梁自重达1 351 kN,施工集中线荷载达到61.34 kN/m,按照建设部《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》的规定,本工程属于高大模板,具有高、大、重的特点。
1 编制专项施工方案
在编制时突出工程施工特点,并具针对性和指导性,模板和支撑体系的设计计算、材料规格、钢管连接方式结合工程实际,设计中强调荷载组合、网架体系的整体稳定性、局部稳定性、底部立杆的强度和支撑楼面的承载力验算等问题。
2 计算步骤
1)选择合适的支撑类型;
2)根据工程的特点进行平面布置;
3)荷载组合并计算;
4)根据荷载组合逐一验算支撑体系中各构件的抗弯、抗压强度,节点承载力,杆件的稳定性和架体的整体稳定性;
5)复核支撑楼面的承载力,并采取必要的加固措施。
2.1 高支撑形式的选择及平面布置
目前常用的形式有扣件式脚手架和门式脚手架两种,扣件式脚手架的特点在于平面布置灵活、材料来源广泛、可加工性强、易形成纵横通道等,已在实际工程中广泛采EI/SCI论文代写用。而门式脚手架的特点是构件的标准化程度高、体系自重较轻、搭设规范,但平面布置有局限性。本工程使用扣件式钢管脚手架支撑。
选择好支撑形式后,根据被支撑结构的特点进行架体的平面总体布局,根据构造要求确定架体的基本几何参数(包括立杆步距、立杆纵距、立杆横距等)进行验算。
2.2 荷载组合
由于本工程高大模板施工采用泵送混凝土浇筑,混凝土浇筑与振捣往往是同时进行的,浇筑与振捣位置相距很近,根据JGJ74-2003建筑工程大模板技术规程附录B,模板所受到的侧力作用有:
1) 新浇筑混凝土对模板侧面的压力。
当采用内部振捣器时,新浇筑混凝土作用于模板的最大侧压力可按下列两式计算,并取较小值。
F=0.22γC•t0•β1•β2•ν1/2(1)
F=γCH(2)
本工程采用一台泵车进行浇筑,平均浇筑速度为1.6 m/h。由于混凝土未加促凝剂,按浇筑时温度为20℃计,则初凝时间t0=200/(20+15)=5.7 h,根据混凝土滑落情况,可取混凝土初凝时间t0=5 h。
取β1=1.0,β2=1.15(坍落度为110 mm~150 mm)时,按式(1)计算的侧压力为F=0.22×24×5×1.0×1.15×1.61/2=38.4 kN/m2;当取浇筑高度为2.42 m时,按式(2)计算的侧压力为F=2.42×24=58.1 kN/m2。从二者中取较小值为38.4 kN/m2。
2)振捣混凝土时产生的荷载。振捣混凝土时对竖向结构模板产生的荷载标准值按4.0 kN/m2计算(作用范围在新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度之内)。
3)倾倒混凝土时产生的荷载。泵送混凝土倾倒时产生的水平荷载标准值4 kN/m2。
4)荷载组合。
新浇筑混凝土对模板侧面的压力×1.2+(振捣混凝土时产生的荷载+倾倒混凝土时产生的荷载)×1.4。
2.3 立杆强度及稳定性验算
1)立杆的稳定性应按下列公式计算,组合风载时:1.2NGKH+1.4×0.85(∑NQK+ NWK)≤φAf/0.9γRW(3)
2)立杆计算长度l0:其中压杆的稳定系数按长细比λ=l0/i确定,钢管立杆对应的计算长度取值l0按下式确定:l0=h+2a。式中:h———支架立杆的步距;a———模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度。
3 钢管脚手架支撑系统的质量安全控制
1) 立杆间距、步距严格按照设计方案进行搭设。
由市场调研可知,建筑模板工程施工中,通常立杆间距在0.6~1.4之间,而立杆步距则在1.2~1.6之间。为说明立杆纵横距、步距对稳定承载力的影响,可取立杆伸出顶层水平杆的长度为0进行计算分析(见表1)。
表1 纵横距及步距对支架立杆稳定承载力的影响kN
很明显,立杆稳定承载力随纵横距、步距的增大而减少,并且从数据中可以看到,步距每增减20 cm比纵横距每增减20 cm对立杆稳定承载力的影响要大。
2) 严把材料质量关。
重点查验钢管、扣件是否具备产品质量合格证明或检测报告,同时组织抽检复测。其次是外观检查,特别注意壁厚偏差(包括锈蚀深度)不得大于0.5 mm,表面要求光滑平直,无凹陷、死弯、裂缝和分层现象。根据立柱容许承载力[N]=ψfAs,采用48×3.5和48×3.0的钢管相比较:48×3.5立柱容许承载力[N]=ψfAs=0.49×205×489=49.1 kN;48×3.0立柱容许承载力[N]=0.502×205×424=43.6 kN,降低12%。
因此对旧钢管壁厚的取值,在实测的基础上仍要适当折减,才能保证安全。对每一个扣件进行外观检查,不得有裂痕,螺丝丝芽应完整,没有缺损,穿螺丝的孔口没有变形,扩孔现象。
3) 加强搭设过程的质量控制。
钢管脚手架支撑搭设前应进行弹线放样,针对报告厅立杆承受荷载较大,通过弹线放样准确定位,并铺设通长垫板,在垫板上画出每根立杆的正确位置。另外,要求专业技EI/SCI论文代写术人员每天跟班作业,及时检查,发现并解决问题,确保搭设质量。
3 高支撑的构造要求
高支撑体系的安装,应该在认真计算的基础上严格根据设计要求进行,同时还应参考相关的技术规范及标准从构造方面予以合理的调整。在构造方面应注意按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的要求落实,另外还应该保证以下几项构造要求:
1)立杆必须支放在混凝土的楼、地面上,并用枕木或钢板支承。
2)立杆接长必须对接,严禁搭接。立杆顶部应采用可调顶托受力,不得采用横杆受力,且顶托距离最上面一道水平杆不宜超过300 mm。当超过300 mm时,应采取可靠措施固定。
3)架体必须连续设置纵、横向扫地杆和水平杆,纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200 mm处的立杆上,横向扫地杆应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。
4)架体四边与中间沿纵、横向全高全长从两端开始每隔4排立杆应设置一道剪刀撑。架体两端与中间沿水平方向全平面每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步应设置一道水平剪刀撑。
5)架体四周与建筑物应形成可靠连接,以减少架体搭设高度对稳定性的不利影响。
5 混凝土浇捣过程中应注意的事项
1)混凝土浇筑顺序及混凝土的堆积厚度。根据浇筑顺序布置混凝土泵送管道,尽可能另外搭设管道专用支架,不可避免时要在相应部位(位置)采取加固措施,如可局部加密立杆,剪刀撑等。在施工报告厅主梁混凝土时,采用分层浇筑,分层厚度控制在600 mm~700 mm,避免产生混凝土堆积过多可能造成脚手架支撑局部坍塌或失稳。
2)通过支撑的监控,建立预警机制,确保第一时间采取相应措施。支撑系统的失效,分为局部和整体两种,整体失效必定从局部开始,所以要对关键部位进行监控。在主梁及主要部位设置监测点,采用吊锤简单方法实施监测。具体做法:在主梁上挂吊锤,吊锤下垂至离地面50 mm~100 mm处,吊锤下面设置“十字”标识,吊锤两边最近立杆设置水平标高控制点,并拉通线与吊锤形成交叉点作标识。当主梁发生变形或沉降时,吊锤肯定会偏离“十字”交叉点及水平标识点,便于护模人员及时了解主梁变化及脚手架支撑变化。每根主梁可设置3个~5个监测点,就可以全面掌握脚手架支撑系统的整体变化情况,起到有效预警作用,及时采取应对措施,确保支撑系统的安全。
6 结语
支撑的有效安全必须从支撑设计、支撑搭设、混凝土浇捣等各个环节加以保证,任何一步失误都有可能带来严重的后果,除了按国家规范执行之外,更要抓好重点部位,关键环节的支撑设计与施工,对关键地方留有一定安全储备,有必要的应急措施提高安全意识,确保安全,杜绝事故发生。希望本文能为该领域的规范化施工起抛砖引玉的作用。
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