一、工程實(shí)例介紹
某商住小區(qū)工程為七層框架混凝土結(jié)構(gòu),首層層高4.5m,二層以上層高3.0m。在地下室車庫斜道入口處,由于首、二層架空,三層梁板中C3、C5軸交C-J~C-M軸的梁為轉(zhuǎn)換梁,梁上立柱,梁截面分別為800×1800和600×1800,是本工程的最大梁截面。梁板面標(biāo)高為+7.5m,根據(jù)“廣東省建設(shè)工程高支模系統(tǒng)施工安全管理辦法”中的規(guī)定,屬于高支模。
二、模板支撐形式的選擇
由于梁截面較大,支模高度較高,且混凝土澆筑采用泵送施工,考慮脈沖水平推力和輸送混凝土速度快所引起過載及側(cè)壓力,若采用門式鋼管腳手架的話,因其為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件,受其自身寬度和每組長度的約束,對(duì)平面布置有一定限制,很難滿足施工要求。而扣件式鋼管腳手架則具有平面布置靈活、架設(shè)效率高、可形成縱橫通道等特點(diǎn),為了確保模板系統(tǒng)有足夠強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性,模板支撐系統(tǒng)采用483.5扣件式鋼管滿堂紅腳手架,立桿采用頂部帶可調(diào)上托、底部套150×150×8定型鋼板底座的Q235A(3號(hào))鋼管,梁底(側(cè))模板采用18厚夾板,主、次龍骨均采用80×80木枋。通過調(diào)整上托來調(diào)節(jié)模板支撐的高度。
三、結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算
1.荷載計(jì)算:由于模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于臨時(shí)性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),目前我國還沒有這類規(guī)范,而現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204—2002)中又沒有關(guān)于模板設(shè)計(jì)的規(guī)定,因此,在進(jìn)行模板結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí),根據(jù)原國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204—92)的規(guī)定進(jìn)行荷載取值和組合。這些荷載包括模板及支架自重、新澆混凝土重量、鋼筋重量、施工荷載、振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載等。由于大梁配筋率較大,因此鋼筋的自重標(biāo)準(zhǔn)值并沒有按一般取1.5kN/m3,而是經(jīng)估算后保守取3.0kN/m3。
2.計(jì)算步驟
荷載計(jì)算后,分別對(duì)模板、主次龍骨(木枋)進(jìn)行內(nèi)力驗(yàn)算,其順序如下:梁底模板的抗彎強(qiáng)度、撓度驗(yàn)算→次龍骨的抗彎強(qiáng)度、撓度驗(yàn)算→主龍骨的抗彎強(qiáng)度、撓度驗(yàn)算→支撐立桿的強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算。
在驗(yàn)算立桿的穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)注意,立桿的計(jì)算長度應(yīng)按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130—2001)的公式:lo=h+2a計(jì)算,其中h為立桿的步距,a為立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點(diǎn)的長度。根據(jù)“廣東省建設(shè)工程高支模系統(tǒng)施工安全管理辦法”中的規(guī)定,h≤1500。
3.梁側(cè)模板系統(tǒng)的計(jì)算
新澆混凝土作用在模板上的最大側(cè)壓力取以下兩式中的較小值:
F1=0.22鉩t012V1/2F2=鉩H
式中鉩—混凝土的重力密度(kN/m3);
t0—新澆混凝土的初凝時(shí)間(h),可按實(shí)測(cè)確定。當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí),可采用t0=200/(t+15)計(jì)算(t為混凝土的溫度℃);
1—外加劑影響修正系數(shù),不摻外加劑時(shí)取1.0,摻具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2;
2—混凝土坍落度影響修正系數(shù),當(dāng)坍落度在110~150時(shí),取1.15;V—混凝土澆筑速度(m/h);
H—混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆混凝土頂面的總高度(m)。
按新澆混凝土作用在模板上的最大側(cè)壓力與振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載組合值對(duì)梁側(cè)板及側(cè)枋進(jìn)行強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算,并計(jì)算所需對(duì)拉螺栓的直徑及間距。
4.利用Excel程序進(jìn)行計(jì)算
從上面的計(jì)算可知,要想設(shè)計(jì)出安全、經(jīng)濟(jì)、可行的模板支撐,其計(jì)算過程是比較繁瑣的,需要經(jīng)過多次“試算”,即反復(fù)計(jì)算。由于“試算”都是將不同的數(shù)據(jù)套用同樣的公式,因此,若利用Excel程序進(jìn)行計(jì)算,則可以通過程序自帶的公式計(jì)算功能,解決上述問題,比手算更快更好,且各次計(jì)算結(jié)果一目了然,方便比較設(shè)計(jì)。工作表格不僅可存放數(shù)字、文字,也可存放公式及計(jì)算結(jié)果等。當(dāng)單元格中的數(shù)值發(fā)生變化時(shí),Excel程序?qū)⒆詣?dòng)修改這些公式的計(jì)算結(jié)果。當(dāng)輸入某個(gè)工程的設(shè)計(jì)計(jì)算書模式后,可在別的工程中使用,只需輸入新工程的有關(guān)數(shù)據(jù)即可得到新的結(jié)果。該計(jì)算方法經(jīng)過若干工程實(shí)例的應(yīng)用,證明是可行的,并取得較好的效果。