框架厂房工程高支模施工方案设计.docx

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框架厂房工程高支模施工方案设计

第一章方案编制依据

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001J84-2001（2002版）；

2、《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）；

3、《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）；

4、《木结构设计规范》（GBJ5-88）；

5、《钢结构设计规范》（GBJ17-88）；

6、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）；

7、本工程的建筑、结构施工图纸；

8、《建筑施工计算手册》（江正荣著）

9、《模板与脚手架工程施工技术措施》

第二章工程概况

2.1工程概述

**车间为单栋独立厂房，总建筑面积1506.39㎡，总占地面积598.34㎡。

首层层高为9.000米，首层6.000米处局部设夹层；二层层高10米，二层5米高处局部设夹层。

2.2结构工程概况

1．本工程基础为预应力桩＋承台基础，主体为钢筋混凝土框架结构。

本工程±0.000标高相当于绝对标高15.00米，

2．首层梁面结构标高为-1.000m，夹层梁板面结构标高为5.95m，二层梁板面结构标高为8.900m，二层夹层梁板面标高为13.95m，屋面梁板面结构标高为18.60~18.90m。

首层夹层楼板厚度为100，梁

的最大截面为300×800，柱的最大截面1000×1000；二层楼板厚度为120，二层梁

的最大截面为450×1300，柱的最大截面1000×1000；二层夹层楼板厚度为110，梁

的最大截面为350×800，柱的最大截面1000×1000；屋面梁的最大截面为900×2000，楼板厚度为120，柱的最大截面900×900，独立柱间距（即主梁跨度）为10米。

3．由于施工图中大部分承台、基础梁顶面标高为-1.00，在施工组织设计中的总体施工部署中，在完成承台和基础梁后即进行首层大面积回填土施工。

一层、二层支模最小高度分别为8.60m、8m，均属于高支模，尤其是一层模板支撑体系及屋面梁900×2000梁的支设是本工程的一个关键，如何安全、牢固、环保、经济地解决这一问题，是我们的工作重点。

第三章施工难点及应对措施

承台基础梁面标高为－1.000m，首层层高设计为8.900m（A～D轴），无形中增加了楼层模板支架安装高度，大大增加了高支模的施工难度和施工安全。

同时由于拟建工程表层土层为回填土，地基承载力较低，无法满足高支模架的承载力要求。

拟建建筑物梁板跨度较大、梁较高、荷载较重等原因，在浇筑砼施工时会出现较大沉降量，对模板安装起拱、屋面砼面层标高、平整度等较难控制。

为确保工程质量、降低高支模安全风险和施工难度，采取以下措施方案来满足要求：

拆除侧模待砼具有一定设计强度后就开始进行地面土方分层回填，分层厚度按照30cm一层进行，随即采取机械强夯施工，土方回填密实度必须达到94％（经压实达到94％密实度的地基承载力能达到350Kpa以上），直至回填到地面层底面位置。

经过地面先施工处理，高支模基底平整度和地基承载力均满足了要求，同时也大大降低了高支撑的高度，降低了高支模的施工难度和风险。

第四章高支模支撑方案

4.1梁模板及支撑架的设计

4.1.1、450×1300梁模板及支撑架的设计

1、梁的底模与侧模均采用18厚九夹板，次龙骨选用80×100㎜方木，梁底模木方垂直于梁截面支设，间距为300㎜，主龙骨采用Φ48*3.5㎜钢管，横向间距400。

侧模背次龙骨木方沿梁高方向布置，间距@250，梁侧模用φ12对拉螺栓固定，对拉螺栓沿梁高每400mm设一道，纵向间距每500mm设置一道。

主梁底采用三排立杆，立杆沿梁宽间距为450㎜，中间的立杆位于梁宽方向的正中位置，梁两侧的立杆要在梁的截面以外。

水平杆间距为1500㎜。

3、主梁支撑体系与结构柱连接，并单独设置剪刀撑，保证周边板、次梁模板及支撑体系拆除后的支撑体系的稳定性。

4.1.2、900×2000、900×1600、800×1700梁模板及支撑架的设计

1、梁的底模与侧模均采用18厚九夹板，次龙骨选用80×100㎜方木，梁底模木方平行于梁截面支设，间距为200㎜，主龙骨采用Φ48*3.5㎜钢管，横向间距400。

侧模背次龙骨木方沿梁高方向布置，间距@250，梁侧模用φ16对拉螺栓固定，对拉螺栓沿梁高每400mm设一道，纵向间距每500mm设置一道。

主梁底采用四排立杆，立杆沿梁宽间距为450㎜，中间的立杆位于梁宽方向的正中位置，梁两侧的立杆要在梁的截面以外。

水平杆间距为1500㎜。

3、主梁支撑体系与结构柱连接，并单独设置剪刀撑，保证周边板、次梁模板及支撑体系拆除后的支撑体系的稳定性。

4.2首层顶板模板及支撑架的设计

1、顶板模板采用18厚九夹板，次龙骨选用50×100㎜方木，间距为400㎜，主龙骨采用Φ48*3.5钢管，间距800㎜。

2、满堂脚手架支撑体系设计为：

立杆间距800mm，水平杆每1500mm一道，架体纵横相连，设剪刀撑。

在脚手架的底端之上200mm，设纵横扫地杆。

3、次梁及板的模板体系与主梁相对独立，便于模板支撑体系得分批拆除，二层梁板混凝土强度达到设计80%开始拆除板底、次梁模板及支撑体系，待屋面混凝土浇筑完成拆除二层主梁的支撑体系及模板。

4.3剪刀撑的设置

1）满堂模板支架四周与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置。

2）模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。

3）每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不小于6米，斜杆与地面的倾角宜在45º～60º之间。

4）剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度不应小于1米，应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘到杆件端部距离不应小于100mm。

5）剪刀撑的斜杆与基本构架结构杆件之间至少有三道连接，其中斜杆的对接或搭接接头部位至少有一道连接。

4.4与竖向构件的加固措施

混凝土的浇筑顺序为“先浇筑竖向混凝土构件，再浇筑水平向混凝土构件”，因此在浇注梁板混凝土时，旁边的竖向构件已具备一定的强度，结合上述情况，支撑体系的连墙件进行如下设置：

在靠独立大柱子边上竖向每隔3.0米（与模板支撑体系的水平杆位置相吻合）设置一个钢管柱箍做为钢管支撑体系的连墙件。

4.5支撑立杆基础

1、由于在完成承台和基础梁后即进行首层大面积回填土施工。

因此二层梁板下的支撑地面为首层回填土地面，考虑到施工场地地下水位本来就较高，再加上雨水影响，导致回填土地面承载力下降，确定在回填土上浇筑100厚C15砼垫层，以增加首层回填土地面的承载力。

并采取在立杆下垫木方和模板，加大承压面积。

先在土面上垫一块约500×500㎜宽的旧模板，在旧模板上垫上50×100木方，然后在木方上面架设脚手架立杆。

2、屋面梁板的支撑地面为二层梁板结构。

为保证上部荷载的有效传递，在浇筑屋面梁板砼前，一、夹层的模板支撑体系暂不拆除，通过模板支撑体系将上部荷载进行传递。

第五章高支模验算书

5.1二层主梁模板验算

5.1.1、参数信息:

1.脚手架参数

立柱梁跨度方向间距l（m）:

0.60；立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）:

0.10；

脚手架步距（m）:

1.50；脚手架搭设高度（m）:

8.60；

梁两侧立柱间距（m）:

0.90；承重架支设:

1根承重立杆，木方垂直梁截面；

2.荷载参数

模板与木块自重（kN/m2）:

0.350；梁截面宽度B（m）:

0.450；

混凝土和钢筋自重（kN/m3）:

25.000；梁截面高度D（m）:

1.300；

倾倒混凝土荷载标准值（kN/m2）:

2.000；施工均布荷载标准值（kN/m2）:

2.000；

3.木方参数

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）:

1.300；木方的间隔距离（mm）:

300.000；

木方的截面宽度（mm）:

80.00；木方的截面高度（mm）:

100.00；

4.其他

采用的钢管类型（mm）:

Φ48×3.5。

扣件连接方式:

双扣件，扣件抗滑承载力系数:

0.80；

梁模板支撑架立面简图

5.1.2、梁底支撑的计算

作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土梁自重（kN/m）：

q1=25.000×1.300×0.600=19.500kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q2=0.350×0.600×（2×1.300+0.450）/0.450=1.423kN/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）：

经计算得到，活荷载标准值P1=（2.000+2.000）×0.450×0.600=1.080kN；

2.木方楞的支撑力计算

均布荷载q=1.2×19.500+1.2×1.423=25.108kN/m；

集中荷载P=1.4×1.080=1.512kN；

木方计算简图

经过计算得到从左到右各木方传递集中力[即支座力]分别为：

N1=2.154kN；

N2=8.569kN；

N3=2.154kN；

木方按照三跨连续梁计算。

本算例中，木方的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=8.000×10.000×10.000/6=133.33cm3；

I=8.000×10.000×10.000×10.000/12=666.67cm4；

木方强度计算:

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:

均布荷载q=8.569/0.600=14.282kN/m；

最大弯距M=0.1ql2=0.1×14.282×0.600×0.600=0.514kN.m；

截面应力σ=M/W=0.514×106/133333.3=3.856N/mm2；

木方的计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

木方抗剪计算：

最大剪力的计算公式如下:

Q=0.6ql

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力:

Q=0.6×14.282×0.600=5.142kN；

截面抗剪强度计算值T=3×5141.527/（2×80.000×100.000）=0.964N/mm2；

截面抗剪强度设计值[T]=1.300N/mm2；

木方的抗剪强度计算满足要求!

木方挠度计算:

最大挠度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:

最大变形V=0.677×11.902×600.0004/（100×9500.000×666.667×103）=0.165mm；

木方的最大挠度小于600.0/250,满足要求!

3.支撑钢管的强度计算

支撑钢管按照连续梁的计算如下

计算简图（kN）

支撑钢管变形图（kN.m）

支撑钢管弯矩图（kN.m）

经过连续梁的计算得到：

支座反力RA=RB=0.416kN中间支座最大反力Rmax=11.476；

最大弯矩Mmax=0.298kN.m；

最大变形Vmax=0.142mm；

截面应力σ=0.298×106/5080.0=58.610N/mm2；

支撑钢管的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

5.1.3、梁底纵向钢管计算

纵向钢管只起构造作用，通过扣件连接到立杆。

5.1.4、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。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取12.80kN；

　　R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

计算中R取最大支座反力，R=11.48kN；

R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

5.1.5、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，它包括：

横杆的最大支座反力：

N1=11.476kN；

脚手架钢管的自重：

N2=1.2×0.129×8.600=1.332kN；

N=11.476+1.332=12.808kN；

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=1.58；

A--立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89；

W--立杆净截面抵抗矩（cm3）：

W=5.08；

σ--钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]--钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.00N/mm2；

lo--计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，由公式

（1）或

（2）计算

lo=k1uh

（1）

lo=（h+2a）

（2）

k1--计算长度附加系数，按照表1取值为：

1.167；

u--计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，u=1.700；

a--立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度：

a=0.100m；

公式

（1）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1uh=1.167×1.700×1.500=2.976m；

Lo/i=2975.850/15.800=188.000；

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=0.203；

钢管立杆受压强度计算值；σ=12807.819/（0.203×489.000）=129.024N/mm2；

立杆稳定性计算σ=129.024N/mm2小于[f]=205.00满足要求！

立杆计算长度Lo=h+2a=1.500+0.100×2=1.700m；

Lo/i=1700.000/15.800=108.000；

公式

（2）的计算结果：

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=0.530；

钢管立杆受压强度计算值；σ=12807.819/（0.530×489.000）=49.419N/mm2；

立杆稳定性计算σ=49.419N/mm2小于[f]=205.00满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

lo=k1k2（h+2a）（3）

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.700按照表2取值1.016；

公式（3）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.167×1.016×（1.500+0.100×2）=2.016m；

Lo/i=2015.642/15.800=128.000；

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=0.406；

钢管立杆受压强度计算值；σ=12807.819/（0.406×489.000）=64.512N/mm2；

立杆稳定性计算σ=64.512N/mm2小于[f]=205.00满足要求！

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

以上表参照杜荣军：

《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》

5.2屋面层主梁模板验算

5.2.1、参数信息:

梁段信息:

900*2000

1.脚手架参数

立柱梁跨度方向间距l（m）:

0.40；立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）:

0.10；

脚手架步距（m）:

1.50；脚手架搭设高度（m）:

8.00；

梁两侧立柱间距（m）:

1.40；承重架支设:

2根承重立杆，木方垂直梁截面；

2.荷载参数

模板与木块自重（kN/m2）:

0.350；梁截面宽度B（m）:

0.900；

混凝土和钢筋自重（kN/m3）:

25.000；梁截面高度D（m）:

2.000；

倾倒混凝土荷载标准值（kN/m2）:

2.500；施工均布荷载标准值（kN/m2）:

2.000；

3.木方参数

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）:

1.300；木方的间隔距离（mm）:

300.000；

木方的截面宽度（mm）:

80.00；木方的截面高度（mm）:

100.00；

4.其他

采用的钢管类型（mm）:

Φ48×3.5。

扣件连接方式:

双扣件，扣件抗滑承载力系数:

0.80；

梁模板支撑架立面简图

5.2.2、梁底支撑的计算

作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土梁自重（kN/m）：

q1=25.000×2.000×0.400=20.000kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q2=0.350×0.400×（2×2.000+0.900）/0.900=0.762kN/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）：

经计算得到，活荷载标准值P1=（2.000+2.500）×0.900×0.400=1.620kN；

2.木方楞的支撑力计算

均布荷载q=1.2×20.000+1.2×0.762=24.915kN/m；

集中荷载P=1.4×1.620=2.268kN；

木方计算简图

经过计算得到从左到右各木方传递集中力[即支座力]分别为：

N1=2.814kN；

N2=9.431kN；

N3=9.620kN；

N4=2.814kN；

木方按照简支梁计算。

本算例中，木方的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=8.000×10.000×10.000/6=133.33cm3；

I=8.000×10.000×10.000×10.000/12=666.67cm4；

木方强度计算:

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:

均布荷载q=9.620/0.400=24.049kN/m；

最大弯距M=0.1ql2=0.1×24.049×0.400×0.400=0.385kN.m；

截面应力σ=M/W=0.385×106/133333.3=2.886N/mm2；

木方的计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

木方抗剪计算：

最大剪力的计算公式如下:

Q=0.6ql

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力:

Q=0.6×24.049×0.400=5.772kN；

截面抗剪强度计算值T=3×5771.760/（2×80.000×100.000）=1.082N/mm2；

截面抗剪强度设计值[T]=1.300N/mm2；

木方的抗剪强度计算满足要求!

木方挠度计算:

最大挠度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:

最大变形V=0.677×20.041×400.0004/（100×9500.000×666.667×103）=0.055mm；

木方的最大挠度小于400.0/250,满足要求!

3.支撑钢管的强度计算

支撑钢管按照连续梁的计算如下

计算简图（kN）

支撑钢管变形图（kN.m）

支撑钢管弯矩图（kN.m）

经过连续梁的计算得到：

支座反力RA=RB=1.169kN中间支座最大反力Rmax=12.533；

最大弯矩Mmax=0.366kN.m；

最大变形Vmax=0.325mm；

截面应力σ=0.366×106/5080.0=72.090N/mm2；

支撑钢管的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

5.2.3、梁底纵向钢管计算

纵向钢管只起构造作用，通过扣件连接到立杆。

5.2.4、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。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取12.80kN；

　　R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

计算中R取最大支座反力，R=12.53kN；

R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

5.2.5、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，它包括：

横杆的最大支座反力：

N1=12.533kN；

脚手架钢管的自重：

N2=1.2×0.136×8.000=1.306kN；

N=12.533+1.306=13.838kN；

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=1.58；

A--立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89；

W--立杆净截面抵抗矩（cm3）：

W=5.08；

σ--钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]--钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.00N/mm2；

lo--计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，由公式

（1）或

（2）计算

lo=k1uh

（1）

lo=（h+2a）

（2）

k1--计算长度附加系数，按照表1取值为：

1.167；

u--计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，u=1.700；

a--立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度：

a=0.100m；

公式

（1）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1uh=1.167×1.700×1.500=2.976m；

Lo/i=2975.850/15.800=188.000；

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=0.203；

钢管立杆受压强度计算值；σ=13838.185/（0.203×489.000）=139.404N/mm2；

立杆稳定性计算σ=139.404N/mm2小于[f]=205.00满足要求！

立杆计算长度Lo=h+2a=1.500+0.100×2=1.700m；

Lo/i=1700.000/15.800=108