高支模施工方案解析.docx

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高支模施工方案解析

长沙嘉年华交通综合服务中心

高

支

模

专

项

施

工

方

案

编制单位：

湖南万宝建设工程有限公司

编制人：

黄清芳

审核人：

李德应

编制日期：

2016年2月18日

1、工程概况

2、编制依据

3、施工方法

4、安装安全技术措施

5、拆除安全技术措施

6、设计计算

长沙嘉年华交通综合服务中心高支模专项施工方案

第一章工程概况

1.1工程概况

本工程为长沙嘉年华交通综合服务中心工程，位于湖南长沙雨花环保工业园。

工程由长沙嘉年华巴士有限公司新建，湖南大学设计研究院有限公司设计，中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司勘察，湖南长顺项目管理有限公司监理，湖南万宝建设工程有限公司施工。

1.2设计概况表

本工程建筑面积:

18388.50m2；建筑层数：

地上8层，地下2层；结构形式为：

框剪结构；设计使用年限:

50年（主体结构）；总建筑高度为38.41m，防火设计耐火等级:

二级；抗震设防裂度：

7度。

1.3该工程大堂、电梯井及首层庭院上空处层高都大于4.5米，所以此部份结构施工时，模板的支设都属于高支架模板。

计算中按层高4.5米支模进行计算设计，其他几层高支模施工做法参照此层。

第二章编制依据

该设计计算依据：

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）

2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

3、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

4、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

因本工程首层支架高度均大于4.5米，根据有关文献建议，如果仅按规范计算，架体安全性仍不能得到完全保证。

为此计算中还参考了《施工技术》2002,《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分内容。

第三章施工方法

、严格遵守《建筑施工钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130－2001）要求。

支撑架采用Φ48×3.0钢管。

、立杆纵向间距1m，横向间距为1m，横杆间距（步高）为1.50m。

第一步架步高不得大于1.8m，且大横杆水平偏差不得大于5cm。

搭设时拉线对齐。

、沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑。

、中部剪刀撑可根据需要并依构架框格的大小，每隔6--10m设置。

、支模架四边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。

、其两端与中间每隔四排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。

、剪刀撑搭设时，斜杆两端扣件与立杆节点距离不得大于15cm，最下面的斜杆与立杆连接点离地面不宜大于50cm。

、脚手架各杆件相交伸出的端头均应大于10cm，以防杆件滑落。

、操作层上必须满铺脚手板，用铁丝固定。

、立杆应长短错开，以防接头在同一步架上，左右相邻立杆和上下相邻平杆的接头应互相错开。

、垂直度的偏差控制在±50mm以内，横杆在每一面脚手架范围内的纵向水平高差不得超过20mm，局部高低差不得超过5cm。

、纵向或横向水平杆的轴线对立杆轴线的偏心距不大于55mm

、高支模架不得与外架相连。

、支架立杆下砼硬底化，并采用工字钢垫底。

、浇注梁板砼前，应组织专门小组检查支撑体系中各种坚固件的固体程度。

、浇注梁板砼时，应专人看护，发现紧固件滑动或杆件变形异常时，应立即报告，由值班施工员组织人员，采用事前准备好的10t千斤顶，把滑移部位顶回原位，以及加固变形杆件，防止质量事故和连续下沉造成意外坍塌。

、模板安装详见模板施工方案。

第四章安装安全技术措施

、应遵守高处作业安全技术规范有关规定。

、架子作业时，必须戴安全帽，系紧安全带，穿工作鞋，戴工作卡，铺脚手架不准马虎操作，操作工具及零件放在工具袋内，搭设中应统一指挥，思想集中，相互集中，相互配合，严禁在脚手架搭设过程中，嘻笑打闹，材料工具不能随意乱意乱抛乱扔，吊运材料工具的下方不准站人。

、凡遇六级以上大风、浓雾、雷雨时，均不得进行高空作业，特别是雨后施工，要注意防滑，对脚手架进行经常检查，凡遇大风或停工段时间再使用脚手架时，必须对脚手架进行全面检查，如发现连接部分有松动，立杆、打横杆、小横杆、顶撑有左右上下位移，铁丝解除，脚手板断裂、跷头等现象，应及时加固处理。

、立杆应间隔交叉有同长度的钢管，将相邻立杆的对接接头位于不同高度上，使立杆的薄弱截面错开，以免形成薄弱层面，造成支撑体系失稳。

、扣件的紧固是否符合要求，可使用矩扳手实测，要40～60N.M过小则扣件易滑移，过大则会引起扣件的铸铁断裂，在安装扣件时，所有扣件的开口必须向外。

、所有钢管、扣件等材料必须经检验符合规格，无缺陷方可使用。

、模板及其支撑系统在安装过程中必须设置防倾覆的可靠临时措施。

、施工现场应搭设工作梯，作业人员不得爬支架上下。

、高支模上高空临边要有足够的操作平台和安全防护，特别在平台外缘部分应加强防护。

、模板安装、钢筋绑扎、砼浇筑时，应避免材料、机具、工具过于集中堆放。

、不准架设探头板及未固定的杆。

、模板支撑不得使用腐朽、扭裂、劈裂的材料。

顶撑要垂直、底部平整坚实、并加工字钢。

工字钢要顶牢，并用横顺拉杆和剪刀撑。

、安装模板应按工序进行，当模板没有固定前，不得进行下一道工序作业。

、支模时，支撑、拉杆不准连接在门窗、脚手架或其他不稳固的物件上。

在混凝土浇灌过程中，要有专人检查，发现变形、松动等现象。

要及时加固和修理，防止塌模伤人。

、在现场安装模板时，所有工具应装入工具袋内，防止高处作业时，工具掉下伤人。

、二人抬运模板时，要互相配合，协同工作。

传送模板、工具应用运输工具或绳子绑扎牢固后升降，不得乱仍。

、安装柱、梁模板应设临时工作台，应作临时封闭，以防误踏和堕物伤人。

第五章拆除安全技术措施

、模板拆除须待受力结构板达到规范要求强度后进行，防止倒塌事故发生。

、拆模板，应经施工技术人员按试块强度检查，确认砼已达到拆模强度时，方可拆除。

、拆模应严格遵守从上而下的原则，先拆除非承重模板，后拆除重模板，禁止抛掷模板。

、高处、复杂结构模板的拆除，应有专人指挥和切实可靠的安装措施，并在下面标出作业区，严禁非操作人员靠近，拆下的模板应集中吊运，并多点捆牢，不准向下乱仍。

、工作前，应检查所有的工具是否牢固，扳手等工具必须用绳链系挂在身上，工作时思想集中，防止钉子扎脚和从空中滑落。

、拆除模板采用长撬杆，严禁操作人员站在拆除的模板下。

在拆除楼板模板时，要注意防止整块模板掉下，尤其是用定型模板作平台模板时，更要注意，防止模板突然全部掉下伤人。

、拆除间歇时，应将已活动模板、拉杆、支撑等固定牢固，严防突然掉落，倒塌伤人。

、已拆除的模板、拉杆、支撑等应及时运走或妥善堆放，严防操作人员因扶空、踏空堕落。

、在混凝土墙体、平台上有预留洞时，应在模板拆除后，随即在墙洞上做好安全防护，或将板的洞盖严。

第六章设计计算

一、参数信息

1.模板支架设计

横向间距或排距（m）:

1.00；纵距（m）:

1.00；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）:

4.5.00；

采用的钢管（mm）:

Φ48×3.0；

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；

工字钢弹性模量E（N/mm2）:

9500.000；工字钢抗弯强度设计值（N/mm2）:

13.000；

工字钢抗剪强度设计值（N/mm2）:

1.400；工字钢的间隔距离（mm）:

250.000；

工字钢的截面宽度（mm）:

50.00；工字钢的截面高度（mm）:

100.00；

托梁材料为：

钢管（单钢管）:

Φ48×3.5；

4.楼板参数

钢筋级别:

三级钢HRB400（20MnSiV,20MnSiNb,20MnTi）；楼板混凝土强度等级:

C40；

每层标准施工天数:

7；每平米楼板截面的钢筋面积（mm2）:

360.000；

楼板的计算宽度（m）:

4.00；楼板的计算厚度（mm）:

200.00；

楼板的计算长度（m）:

6.40；施工平均温度（℃）:

25.000；

图2楼板支撑架荷载计算单元

二、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1m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=100×1.82/6=54cm3；

I=100×1.83/12=48.6cm4；

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=25×0.20×1+0.35×1=5.35kN/m；

（2）活荷载为施工人员及设备荷载（kN）：

q2=2.5×1=2.5kN/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=1.2×5.35+1.4×2.5=9.92kN/m

最大弯矩M=0.1×9.92×0.252=0.062kN·m；

面板最大应力计算值σ=62000/54000=1.148N/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1.148N/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=5.35kN/m

面板最大挠度计算值v=0.677×5.35×2504/（100×9500×4166666.667）=0.004mm；

面板最大允许挠度[V]=250/250=1mm；

面板的最大挠度计算值0.004mm小于面板的最大允许挠度1mm,满足要求!

三、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=5×10×10/6=83.33cm3；

I=5×10×10×10/12=416.67cm4；

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=25×0.25×0.2=1.25kN/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）×1×0.25=1.125kN；

2.工字钢抗弯强度验算:

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×（1.25+0.088）=1.605kN/m；

集中荷载p=1.4×1.125=1.575kN；

最大弯距M=Pl/4+ql2/8=1.575×1/4+1.605×12/8=0.594kN.m；

最大支座力N=P/2+ql/2=1.575/2+1.605×1/2=1.59kN；

工字钢的最大应力值σ=M/w=0.594×106/83.333×103=7.132N/mm2；

工字钢抗弯强度设计值[f]=13.0N/mm2；

工字钢的最大应力计算值为7.132N/mm2小于工字钢的抗弯强度设计值13.0N/mm2，满足要求!

3.工字钢抗剪验算：

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=1×1.605/2+1.575/2=1.59kN；

工字钢受剪应力计算值T=3×1590/（2×50×100）=0.477N/mm2；

工字钢抗剪强度设计值[T]=1.4N/mm2；

工字钢受剪应力计算值为0.477N/mm2小于工字钢的抗剪强度设计值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=1.25+0.088=1.377kN/m；

集中荷载p=1.125kN；

工字钢最大挠度计算值V=5×1.377×10004/（384×9500×4166666.67）+1125×10003/（48×9500×4166666.67）=1.032mm；

工字钢最大允许挠度值[V]=1000/250=4mm；

工字钢的最大挠度计算值1.032mm小于工字钢的最大允许挠度值4mm,满足要求!

四、托梁材料计算:

托梁按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

托梁采用：

钢管（单钢管）:

Φ48×3.5；

W=5.08cm3；

I=12.19cm4；

托梁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=1.155×1+1.575=2.73kN；

托梁计算简图

托梁计算弯矩图（kN.m）

托梁计算变形图（mm）

托梁计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=1.024kN.m；

最大变形Vmax=2.874mm；

最大支座力Qmax=11.944kN；

托梁最大应力σ=1.024×106/5080=201.558N/mm2；

托梁抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

托梁的计算最大应力计算值201.558N/mm2小于托梁的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!

托梁的最大挠度为2.874mm小于1000/150与10mm,满足要求!

五、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=0.138×6=0.83kN；

钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.35×1×1=0.35kN；

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25×0.2×1×1=5kN；

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=6.18kN；

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=4.5kN；

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=13.716kN；

六、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=11.916kN；

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=1.58cm；

A----立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩）（cm3）：

W=5.08cm3；

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）；

如果完全参照《扣件式规范》，按下式计算

l0=h+2a

k1----计算长度附加系数，取值为1.155；

u----计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.7；

a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.1m；

上式的计算结果：

立杆计算长度L0=h+2a=1.5+0.1×2=1.7m；

L0/i=1700/15.8=108；

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=0.53；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=13716.48/（0.53×489）=52.925N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=52.925N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

如果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1.185；

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.7按照表2取值1.007；

上式的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.185×1.007×（1.5+0.1×2）=2.029m；

Lo/i=2028.602/15.8=128；

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；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=13716.48/（0.406×489）=69.089N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=69.089N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，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:

《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。

七、楼板强度的计算:

1.楼板强度计算说明

验算楼板强度时按照最不利情况考虑，楼板承受的荷载按照线荷载均布考虑。

宽度范围内配置Ⅲ级钢筋,每单位长度（m）楼板截面的钢筋面积As=360mm2,fy=360N/mm2。

板的截面尺寸为b×h=6400mm×140mm，楼板的跨度取4M，取混凝土保护层厚度20mm，截面有效高度ho=120mm。

按照楼板每7天浇筑一层，所以需要验算7天、14天、21天...的

承载能力是否满足荷载要求，其计算简图如下：

2.验算楼板混凝土7天的强度是否满足承载力要求

楼板计算长边6.4m,短边为4m；

q=2×1.2×（0.35+25×0.2）+

1×1.2×（0.83×7×5/6.4/4）+

1.4×（2.5+2）=20.5kN/m2；

单元板带所承受均布荷载q=1×20.5=20.5kN/m；

板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算

Mmax=0.0779×20.5×42=25.554kN.m；

因平均气温为25℃，查《施工手册》温度、龄期对混凝土强度影响曲线

得到7天龄期混凝土强度达到58.4%,C30混凝土强度在7天龄期近似等效C23.36。

混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=11.146N/mm2；

则可以得到矩形截面相对受压区高度:

ξ=As×fy/（αl×b×ho×fcm）=360×360/（1×1000×180×11.146）=0.065

计算系数为：

αs=ξ（1-0.5ξ）=0.097×（1-0.5×0.065）=0.063；

此时楼板所能承受的最大弯矩为:

M1=αs×α1×b×ho2×fcm=0.063×1×1000×1202×11.146×10-6=22.711kN.m；

结论：

由于∑M1=M1=22.711<=Mmax=25.554

所以第7天楼板强度尚不足以承受上面楼层传递下来的荷载。

第2层以下的模板支撑必须保留。

3.验算楼板混凝土14天的强度是否满足承载力要求

楼板计算长边6.4m,短边为4m；

q=3×1.2×（0.35+25×0.2）+

2×1.2×（0.83×7×5/6.4/4）+

1.4×（2.5+2）=28.28kN/m2；

单元板带所承受均布荷载q=1×22.885=22.885kN/m；

板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算

Mmax=0.0779×28.28×42=35.254kN.m；

因平均气温为25℃，查《施工手册》温度、龄期对混凝土强度影响曲线

得到14天龄期混凝土强度达到79.2%,C30混凝土强度在14天龄期近似等效为C26.68。

混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=15.106N/mm2；

则可以得到矩形截面相对受压区高度:

ξ=As×fy/（αl×b×ho×fcm）=360×360/（1×1000×180×15.106）=0.048

计算系数为：

αs=ξ（1-0.5ξ）=0.071×（1-0.5×0.071）=0.047；

此时楼板所能承受的最大弯矩为:

M2=αs×α1×b×ho2×fcm=0.047×1×1000×1202×15.106×10-6=22.929kN.m；

结论：

由于∑M2=∑M1+M2=45.64>Mmax=35.254

所以第14天楼板强度足以承受以上楼层传递下来的荷载。

模板支持可以拆除。

第三章梁模板（扣件钢管高架）设计计算

以结施中KL为计算研究对象。

一、参数信息

1.模板支撑及构造设计

梁截面宽度B（m）:

0.30；

梁截面高度D（m）:

0.80

混凝土板厚度（mm）:

200.00；

立杆梁跨度方向间距La（m）:

1.00；

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）：

6.00；

梁两侧立柱间距（m）:

0.60；

承重架支设:

多根承重立杆，方木支撑垂直梁截面；

梁底增加承重立杆根数:

4；

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Φ48×3.5；

扣件连接方式:

单扣件，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）:

18.0；

倾倒混凝土侧压力（kN/m2）:

2.0；

振捣混凝土荷载标准值（kN/m2）:

2.0

3.材料参数

工字钢弹性模量E（N/mm2）：

10000.0；

工字钢抗弯强度设计值fm（N/mm2）：

17.0；

工字钢抗剪强度设计值fv（N/mm2）：

1.7；

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）：

50.0；

梁底方木截面高度h（mm）：

100.0；

梁底纵向支撑根数：

4；

面板厚度（mm）：

18.0；

5.梁侧模板参数

主楞间距（mm）：

500；

次楞根数：

4；

穿梁螺栓水平间距（mm）：

500；

穿梁螺栓竖向根数：

3；

穿梁螺栓竖向距板底的距离为：

200mm，400mm，600mm；

穿梁螺栓直径（mm）：

M12；

主楞龙骨材料