泵房模板工程专项施工方案.docx

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泵房模板工程专项施工方案

一、工程概况：

本工程为江宁区外港河二号泵雨水泵站，设计流量为2M3/S*3台套，总建筑面积3807m2，其中前池3150m2，泵房、配电房等657m2。

本工程建设单位为南京江宁建设发展有限公司，设计单位为南京天元市政设计有限公司，监理单位为南京第一建设事务所责任有限公司，施工单位为南京致远交通工程有限公司。

其中泵房结构架空层高设计为9.5m，配电房结构架空层高设计为5.1m，辅房结构架空层高设计为3.6m（装饰结构构架层高设计为7.2m。

一般柱网尺寸为3700×10000mm，超高支撑部分建筑面积约为234.84m2。

本方案只针对该部分结构进行模板设计，设计取用柱最大截面尺寸为400×600mm，主梁最大截面尺寸为300×1000mm，板厚120mm。

考虑到本工程模板支撑体系搭设高度较高，土方回填完成后拟先安排地面垫层施工，支撑体系搭设在砼垫层之上。

二、方案编制依据：

1、工程施工图纸。

2、相关的技术规范、规程、规定：

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《钢管脚手架扣件》（GB15831-1995）、《直缝电焊钢管》（GB/T13793）、《建筑施工手册》（第四版）、《南京市建设工程质量安全监督站关于强化建设工程施工安全和实体质量监督的若干措施》等。

3、支撑体系采用的主要材料以及砼浇筑方案。

4、本工程特点：

施工现场勘察实际情况、施工环境、施工条件和场地的交通运输条件以及我公司现有施工队伍的施工经验。

三、模板工程使用材料：

1、钢管采用现行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）中规定的3号普通钢管，其质量应符合现行国家标准《炭素结构钢》（GB/T700）中Q235-A钢的规定。

每批钢管进场时，应有材质检验合格证。

2、钢管选用外径48mm，壁厚3.5mm的焊接钢管，考虑到本地区目前建筑市场钢管壁厚普遍不足，设计计算中壁厚取值3.2mm。

立杆、大横杆和斜杆的最大长度为6.0m。

3、扣件应采用可锻铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831-1995）的规定，扣件在螺栓拧紧扭力矩达到65N·M时不发生破坏。

铸件不得有裂纹、气孔，不宜有缩松、砂眼、浇冒口残余披缝，毛刺、氧化皮等消除干净。

4、扣件与钢管的贴合面必须严格整形，应保证与钢管扣紧时接触良好，当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm。

5、扣件活动部位应能灵活转动，旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm。

6、扣件表面应进行防锈处理。

7、钢管及扣件报费标准：

钢管弯曲、压扁、有裂纹或严重锈蚀；扣件有脆裂、变形、滑扣应报废和禁止使用。

8、模板为1830mm×915mm×18mm的胶合板，木龙尺寸为50mm×100mm×2000mm的松木。

四、模板计算条件：

1、本工程模板的支撑系统采用扣件式满堂脚手架结构，采用Φ48×3.2mm普通焊接钢管进行搭设。

2、设计中拟采用F段地面的垫层作为模板支撑系统的受力面（标高±0.00m），故模板支架搭设高度为：

H2=9.5m-0.10m=9.40m。

3、搭设尺寸初步确定为：

板底立杆的最大纵距b=1050mm，立杆的最大横距l=1000mm，主梁梁底立杆的最大纵距b=1050mm，立杆的最大横距l=1000mm，次梁梁底立杆的最大纵距b=1050mm，立杆的最大横距l=1000mm；立杆的最大步距h=1500mm；主梁梁底方木间距为250mm，次梁与板底方木间距为250mm。

柱模立档采用钢管，间距不大于200mm，柱箍采用钢管，间距400mm。

纵横拉杆和立杆是传递垂直荷载的主要构件，剪刀撑主要保证脚手架整体刚度和稳定性的。

并且加强抵抗垂直和水平作用的能力，属于构造措施。

扣件则是架子组成整体的联结件和传力件。

4、鉴于以下三点原因，本工程模板支撑体系设计中对于风荷载可不予计算：

搭设高度未超过20m，参考有关文献资料可不予计算；

风荷载组合系数为0.85，若计入风荷载，实际计算结果将比不计入风荷载值更低；

本支撑体系与外脚手架无任何联系，受风面积小，风荷载的影响可以不予考虑。

5、搭设要求：

地面必须清除虚土，保持平整、干燥，并做好排水措施，严禁施工断面有积水。

必须待砼垫层强度达到1.2MPa后方可上人搭设支撑架，主梁钢管与砼接触处应采用200*50*3000mm通长垫板垫底，其余钢管与砼接触处采用2层胶合板垫底。

具体安装工艺必须符合有关规范、标准的要求。

支撑体系布置图详后附图。

本工程其余板块支撑体系的布置参照该图，最大间距不得大于图示最大间距。

五、模板验算

（一）四层板模板验算

A、参数信息:

1.模板支架参数

横向间距或排距（m）:

1.00；纵距（m）:

1.05；步距（m）:

1.50；

立杆上端伸出至模板支撑点长度（m）:

0.10；

模板支架搭设高度（m）:

11.90；

采用的钢管（mm）:

Φ48×3.2；

钢材弹性模量E=2.06×105N/mm2

钢管的截面积A=450mm2

钢管的抵抗矩W=4730mm3

钢管的惯性矩I=1.13510×105mm4

钢管的回转半径i=159mm

扣件连接方式:

双扣件，考虑扣件的保养情况，扣件抗滑承载力系数:

0.80；

板底支撑连接方式:

方木支撑；

2.荷载参数

模板与木板自重（kN/m2）:

0.350；混凝土与钢筋自重（kN/m3）:

25.000；

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

2.500；

3.材料参数

面板采用胶合面板，厚度为18mm。

面板弹性模量E（N/mm2）:

9500；面板抗弯强度设计值（N/mm2）:

13；

板底支撑采用方木；

木方弹性模量E（N/mm2）:

9500.000；

木方抗弯强度设计值（N/mm2）:

13.000；

木方抗剪强度设计值（N/mm2）:

1.400；

木方的间隔距离（mm）:

250.000；木方的截面宽度（mm）:

60.00；

木方的截面高度（mm）:

70.00；木方的截面积A=4200mm2

木方的抵抗矩W=4.9×104mm3；木方的惯性矩I=1.715×106mm4

9.50

楼板支撑架荷载计算单元

B、模板面板计算:

面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度，取单位宽度0.92m的面板作为计算单元

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=92×1.82/6=49.68cm3；

I=92×1.83/12=44.71cm4；

模板面板的按照三跨连续梁计算。

面板计算简图

1、荷载计算

（1）静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重（kN/m）：

q1=25×0.10×0.92+0.35×0.92=2.622kN/m；

（2）活荷载为施工人员及设备荷载（kN）：

q2=2.5×0.92=2.3kN/m；

2、强度计算

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

其中：

q=1.2×2.852+1.4×2.3=6.64kN/m

最大弯矩M=0.1×6.64×0.252=0.0415kN·m；

面板最大应力计算值σ=41500/49680=0.836N/mm2；

面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2；

面板的最大应力计算值为0.836N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

3、挠度计算

挠度计算公式为

其中q=3.1kN/m

面板最大挠度计算值

v=0.677×2.852×2504/（100×9500×447100）=0.018mm；

面板最大允许挠度[V]=250/250=1mm；

面板的最大挠度计算值0.018mm小于面板的最大允许挠度1mm,满足要求!

C、模板支撑方木的计算:

方木按照简支梁计算，其惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=6×7×7/6=49cm3；

I=6×7×7×7/12=171.5cm4；

方木楞计算简图

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

q1=25×0.25×0.11=0.688kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）:

q2=0.35×0.25=0.088kN/m；

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN）：

p1=（2.5+2）×1.05×0.25=1.181kN；

2.方木抗弯强度验算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=1.2×（0.688+0.088）=0.93kN/m；

集中荷载p=1.4×1.181=1.654kN；

最大弯矩M=Pl/4+ql2/8=1.654×1.05/4+0.93×1.052/8=0.562kN.m；

最大支座力N=P/2+ql/2=1.654/2+0.93×1.05/2=1.315kN；

方木的最大应力值σ=M/w=0.562×106/49×103=11.475N/mm2；

方木抗弯强度设计值[f]=13.0N/mm2；

方木的最大应力计算值为11.475N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13.0N/mm2，满足要求!

3.方木抗剪验算：

最大剪力的计算公式如下:

Q=ql/2+P/2

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力:

V=1.05×0.93/2+1.654/2=1.315kN；

方木受剪应力计算值T=3×1315.125/（2×60×70）=0.47N/mm2；

方木抗剪强度设计值[T]=1.4N/mm2；

方木受剪应力计算值为0.47N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.4N/mm2，满足要求!

4.方木挠度验算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

均布荷载q=q1+q2=0.688+0.088=0.775kN/m；

集中荷载p=1.181kN；

方木最大挠度计算值

V=5×0.775×10504/（384×9500×1715000）+1181.25×10503/（48×9500×1715000）=2.501mm；

方木最大允许挠度值[V]=1050/250=4.2mm；

方木的最大挠度计算值2.501mm小于方木的最大允许挠度值4.2mm,满足要求!

D、木方支撑钢管计算:

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

集中荷载P取纵向板底支撑传递力，

P=0.93×1.05+1.654=2.63kN；

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图（kN.m）

支撑钢管计算变形图（mm）

支撑钢管计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=0.987kN.m；

最大变形Vmax=2.971mm；

最大支座力Qmax=11.508kN；

支撑钢管最大应力σ=0.987×106/4730=203.563N/mm2；

支撑钢管抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

支撑钢管的计算最大应力计算值203.563N/mm2小于支撑钢管的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度为2.971mm小于1000/150与10mm,满足要求!

E、扣件抗滑移的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。

纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R=11.508kN；

R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

F、模板支架立杆荷载标准值（轴力）:

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容：

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.0343×（11.9+8×2.05+3×2.2）+12×0.0132+4×0.0184+3×0.0146

=1.922kN；

钢管架的自重包含实际使用的钢管与扣件的重量。

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.35×1×1.05=0.368kN；

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25×0.10×1×1.05=2.625kN；

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=4.602kN；

2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。

经计算得到，活荷载标准值NQ=（2.5+2）×1×1.05=4.725kN；

3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算

N=1.2NG+1.4NQ=12.137kN；

G、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式:

其中N----立杆的轴心压力设计值（kN）：

N=12.137kN；

φ----轴心受压立杆的稳定系数,由长细比lo/i查表得到；

i----计算立杆的截面回转半径（cm）：

i=1.59cm；

A----立杆净截面面积（cm2）：

A=4.5cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩）（cm3）：

W=4.73cm3；

σ--------钢管立杆最大应力计算值（N/mm2）；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

L0----计算长度（m），考虑到高支撑架的安全因素，适宜由下式计算：

l0=k1k2（h+2a）

k1--计算长度附加系数按照表1取值1.167；

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.7按照表2取值1.021；

上式的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.167×1.021×（1.5+0.1×2）=2.026m；

Lo/i=2026/15.9=127；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.412；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=12137/（0.412×450）=65.464N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=65.464N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

以上表参照《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。

H、立杆的地基承载力计算:

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p≤fg

地基承载力设计值:

fg=fgk×kc=150kpa；

本工程中钢管与地面接触处拟采用60mm厚C15砼硬化，地基承载力标准值：

fgk=150kpa；

脚手架地基承载力调整系数：

kc=1；

立杆基础底面的平均压力：

p=N/A=121.37kpa；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=12.137kN；

基础底面面积：

A=0.1m2。

p=121.37≤fg=150kpa。

地基承载力满足要求！

（二）主梁模板验算

A、参数信息

1.模板支撑及构造参数

梁截面宽度B（m）:

0.30；

梁截面高度D（m）:

0.70

混凝土板厚度（mm）:

100.00；

立杆梁跨度方向间距La（m）:

1.05；

立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）:

0.10；

立杆步距h（m）:

1.50；

梁支撑架搭设高度H（m）：

11.90；

梁两侧立柱间距（m）:

1.00；

承重架支设:

无承重立杆，方木支撑平行梁截面；

板底承重立杆横向间距或排距Lb（m）:

1.00；

采用的钢管类型为Φ48×3.2；

钢管截面特性值同上节；

扣件连接方式:

双扣件，考虑扣件质量及保养情况，取扣件抗滑承载力折减系数:

0.80；

2.荷载参数

模板自重（kN/m2）:

0.35；

钢筋自重（kN/m3）:

1.50；

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

2.5；

新浇混凝土侧压力标准值（kN/m2）:

19.2；

倾倒混凝土侧压力（kN/m2）:

4.0；

振捣混凝土荷载标准值（kN/m2）:

2.0

3.材料参数

木材品种：

南方松；

木材弹性模量E（N/mm2）：

10000.0；

木材抗弯强度设计值fm（N/mm2）：

15.0；

木材抗剪强度设计值fv（N/mm2）：

1.6；

面板类型：

胶合面板；

面板弹性模量E（N/mm2）：

9500.0；

面板抗弯强度设计值fm（N/mm2）：

13.0；

4.梁底模板参数

梁底方木截面宽度b（mm）：

60.0；

梁底方木截面高度h（mm）：

70.0；

方木截面特性值同上节；

梁底模板支撑的间距（mm）：

250.0；

面板厚度（mm）：

18.0；

5.梁侧模板参数

主楞间距（mm）：

345；

次楞间距（mm）：

300；

穿梁螺栓水平间距（mm）：

600；

穿梁螺栓竖向根数：

1；

穿梁螺栓竖向距板底的距离为：

345mm；

穿梁螺栓直径（mm）：

M12；

主楞龙骨材料：

钢楞；

截面类型为圆钢管48×3.5；

主楞合并根数：

2；

次楞龙骨材料：

木楞,，宽度60mm，高度70mm；

B、梁模板荷载标准值计算

1.梁侧模板荷载

强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。

按《施工手册》，新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值:

其中γ--混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；

t--新浇混凝土的初凝时间，取5.000h；

T--混凝土的入模温度，取25.000℃；

V--混凝土的浇筑速度，取2.000m/h；

H--混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取0.800m；

β1--外加剂影响修正系数，取1.200；

β2--混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。

根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F；

分别为51.523kN/m2、19.200kN/m2，取较小值19.200kN/m2作为本工程计算荷载。

C、梁侧模板面板的计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。

强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。

1、强度计算

均布荷载q=（1.2×19.200+1.4×4.0）×（0.700-0.100）=17.184KN/m

按三等跨连续梁计算

最大弯矩M=0.100×ql2=0.100×19.762×0.3002=0.177858KN.m

最大剪力Q=0.600×ql=0.600×19.762×0.300=3.557KN

截面应力б=M/W=177858/（690×182/6）=4.773N/mm2<[fm]=13N/mm2

剪应力T=3Q/2A=3×3557/（2×690×18）=0.430N/mm2<[fv]=1.4N/mm2

强度验算符合要求。

（3）变形验算

q=（1.2×19.200）×0.690=15.898KN/m

V=0.677×ql4/（100EI）

=0.677×15.898×3004/（100×9500×690×183/12）

＝0.273mm<300/250=1.2mm

满足要求。

3、侧模立档验算

（1）荷载计算

立档均布荷载设计值：

q=19.762×0.3=5.929KN/m

（2）强度计算

由于梁中部设置了一道对拉螺杆，立档可以看作两等跨连续梁。

最大弯矩M=0.100×ql2=0.125×5.929×0.3452=0.089KN.m

最大剪力Q=0.600×ql=0.625×5.929×0.345=1.279KN

截面应力б=M/W=89000/（60×702/6）=1.811N/mm2<[fm]=13N/mm2

剪应力T=2Q/3A=2×1279/（3×60×70）=0.203N/mm2<[fv]=1.4N/mm2

强度验算符合要求。

（3）变形验算

V=0.521×ql4/（100EI）

=0.677×5.929×3454/（100×9500×60×703/12）

＝0.027mm<350/250=1.4mm

满足要求。

4、对拉螺栓用钢管计算（a=0.60m）

（1）荷载计算

钢管受到立档的集中荷载设计值：

P=5.929×0.345=2.046KN

梁侧钢管计算简图

（2）强度计算

双钢管可以看作三等跨连续梁。

为简化计算，可视为集中荷载三等分每跨。

最大弯矩M=0.267×Pl=0.267×2.046×0.600=0.328KN.m

最大剪力Q=1.267×P=1.267×2.046=2.592KN

截面应力б=M/W=328000/（2×4730）=34.672N/mm2<[б]=205N/mm2

剪应力T=2Q/3A=2×2592/（3×2×450）=1.92N/mm2<[τ]=205N/mm2

强度验算符合要求。

（3）变形验算

V=1.883×Pl3/（2×100EI）

=1.883×2.046×6003/（2×100×2.06×105×1.1351×105）

＝1.779×10-4mm<600/250=2.4mm

满足要求。

5、穿梁螺栓的计算

验算公式如下:

其中N--穿梁螺栓所受的拉力；

A--穿梁螺栓有效面积（mm2）；

f--穿梁螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2；

查表得：

穿梁螺栓的直径:

12mm；

穿梁螺栓有效直径:

9.85mm；

穿梁螺栓有效面积:

A=76mm2；

穿梁螺栓所受的最大拉力:

N=2P=2×2.046=4.092kN。

穿梁螺栓最大容许拉力值:

[N]=170×76/1000=12.92kN；

穿梁螺栓所受的最大拉力N=4.092kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN，满足要求！

F、梁底模板计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。

计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。

强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。

本算例中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=300×18×18/6=1.62×104mm3；

I=300×18×18×18/12=1.46×105mm4；

1.抗弯强度验算

按以下公式进行面板抗弯强度验算：

其中，σ--梁底模板的弯曲应力计算值（N/mm2）；

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