1. 工程概況
某報關(guān)報檢大樓通關(guān)出入口處為兩榀跨度為45米的簡支非預應力鋼筋混凝土桁架,兩榀桁架間距12m;下、上弦截面尺寸分別為1000(寬)×800(高)和1000×500,腹桿寬度300至1000,厚度350至400。兩榀桁架之間的上、下弦對應節(jié)點有寬為400mm至500mm、高為500mm至800mm的聯(lián)系梁聯(lián)結(jié),與上弦相連的還有寬度為3m、厚度為150mm的屋面板;桁架擱置在柱頂?shù)奶刂葡鹉z墊上;下弦離地面高度達12.95m,桁架高4.30m。
2. 模板支撐體系設(shè)計方案
2.1總體設(shè)計思路
本例為典型的高大模板,其支架須嚴格按照高大模板的相關(guān)要求設(shè)計。桁架混凝土分兩次澆筑,先澆筑下弦,再澆筑腹桿及上弦混凝土,對支架在澆筑混凝土的過程中的安全有利;但該桁架為簡支結(jié)構(gòu),支座為特制橡膠墊,混凝土澆筑完成后支座仍未受力,全部荷載(包括聯(lián)系梁、板)最終仍由該部分的支架承擔,因此仍須按照全部荷載驗算立桿穩(wěn)定性及地基承載力,為方便計算,整個桁架(包括聯(lián)系梁、板)折算為等效矩形單梁進行驗算??紤]到鋼管壁厚偏差或銹蝕等因素,為提高支架可靠性,設(shè)計計算時鋼管按φ48×3.0進行計算復核。
2.2支架地基處理
桁架支架范圍內(nèi)為自然土地基,根據(jù)地質(zhì)報告,承載力為180KN/m2,不需作特殊處理,但需開挖至老土下300,并修整平坦;然后在整個支架范圍內(nèi)的地基上澆注150mm厚C20混凝土墊層。為保證鋼管支架均勻地把力傳到地基上,支架下部設(shè)鋪設(shè)橫向通長厚50mm寬150mm木墊板。
2.3支架主要材料選擇
2.3.1鋼管選用φ48×3.5電焊鋼管,材質(zhì)符合國家標準《直縫電焊鋼管》GB/T13793-92以及《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700-89中Q235鋼的規(guī)定;
2.3.2扣件應采用可鍛鑄鐵扣件,其質(zhì)量符合《鋼管腳手架扣件》GB15831-1995的規(guī)定?! ?.4 鋼管支架構(gòu)造參數(shù)
2.4.1支撐系統(tǒng)采用單立桿;立桿間距:橫向300,每排共6根立桿,縱向500。
3.設(shè)計驗算
除桁架自重外,還有與桁架上、下弦相聯(lián)結(jié)的聯(lián)系梁、板等,折算成矩形梁的截面尺寸為1000(寬)×2900(高)。使用中國建筑科學研究院建筑工程軟件研究所PKPM軟件進行計算。
3.1荷載
作用荷載包括梁與模板及支架自重荷載,施工活荷載,風荷載等。
荷載傳遞路經(jīng):鋼筋混凝土桁架→底?!畏侥尽慰v向鋼管→頂托→立桿→地基。
3.2梁底支撐縱向鋼管計算及立桿的穩(wěn)定性計算
作用于支撐鋼管的荷載包括梁與模板自重荷載,施工活荷載等,通過方木的集中荷載傳遞。
支撐架所用鋼管規(guī)格為φ48×3.5,為安全起見,鋼管壁厚均按3.0mm計算。
經(jīng)驗算,支撐鋼管的抗彎強度、最大撓度,以及立桿單桿穩(wěn)定性均滿足要求!
3.3地基承載力計算 驗算地基承載力時所考慮的荷載,除了桁架自重、支架自重,還要考慮兩榀桁架之間的聯(lián)系梁、頂板的重量。本工程支架部位地基為原狀土地基,根據(jù)地質(zhì)資料,地基承載力標準值>180kN/ m2,因該地基土質(zhì)為低壓縮性沙質(zhì)土,且只承受短期荷載,故不計算由于地基土在荷載作用下產(chǎn)生壓縮變形。
經(jīng)計算,立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力p= 120.5 kN/ m2 ,小于地基承載力標準值,地基承載力的驗算滿足要求。
四、加強支架整體穩(wěn)定性的構(gòu)造措施:
4.1 支架的寬度僅為1.50m,而高度為12.95m,其高寬比12.95/1.5=8.62,根據(jù)有關(guān)文獻,橫向高寬比大于6時整體性變差,易發(fā)生側(cè)向失穩(wěn),因此在兩側(cè)各增設(shè)一排腳手架,使之寬度達到2.9m,高寬比為12.95/2.9=4.46,滿足要求。
4.2 兩桁架之間的搭設(shè)室內(nèi)滿堂腳手架并與模板支架連結(jié),以加強支架側(cè)向剛度。同時,用鋼管將支架與混凝土柱子作抱柱聯(lián)結(jié),以增強整體性。
4.3 支架的頂部和底部(掃地桿的設(shè)置層),以及中間每隔兩步設(shè)水平加強層。
4.4 支架每隔四排設(shè)置一副橫向剪刀撐,連續(xù)設(shè)置到頂;支架外兩排設(shè)置縱向剪刀撐,連續(xù)設(shè)置到頂;
4.5 最外側(cè)腳手架也設(shè)置連續(xù)剪刀撐,以加強整體剛度;
五、支架搭設(shè)的一般要求及使用要求:
5.1 支架搭設(shè)前,先根據(jù)桁架的平面位置,在支架基礎(chǔ)面上彈線定位,確保每根立桿位置準確;
5.2 嚴格按照支架設(shè)計尺寸搭設(shè)。立桿和水平桿的接頭均應錯開在不同的框格層中設(shè)置;立桿必須采用對接接頭,不得采用搭接。水平桿件及剪刀撐必須采用搭接,并保證搭接長度不小于1m。
5.3 確保立桿的垂直偏差和橫桿的水平偏差小于《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130-2001)的要求;
5.4 搭設(shè)所用的鋼管和扣件材質(zhì)必須符合相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量要求,搭設(shè)前要注意挑選,確保每個扣件和鋼管的質(zhì)量是滿足要求的,每個扣件的擰緊力矩都要控制在40-65N.m,鋼管不得使用已經(jīng)長期使用發(fā)生銹蝕、變形的;
5.5 桁架混凝土分兩次澆筑。第一次先澆筑下弦混凝土,三天后澆筑腹桿及上弦混凝土。
5.6 根據(jù)有關(guān)文獻資料,混凝土的澆筑路徑對支架受力狀態(tài)有不同程度的影響,為確保模板支架施工過程中均衡受載,在澆筑下弦混凝土時必須采用由中部向兩邊擴展或從兩端向中部澆筑的方式。
5.7 嚴格控制實際施工荷載不超過設(shè)計荷載,對出現(xiàn)的超過最大荷載要有相應的控制措施,鋼筋等材料不得在支架上方堆放;
5.8 澆筑前設(shè)置觀測點,澆筑過程中,派專人觀察檢查支架和支承情況,發(fā)現(xiàn)下沉、松動和變形情況及時解決。
六、支架拆除方法
6.1 支架拆除必須保證桁架混凝土強度達到設(shè)計要求后進行。
6.2 由于非預應力鋼筋混凝土桁架設(shè)計撓度為80mm,支架拆除方法不當,造成桁架下弦受力方式改變,極易導致裂縫甚至剪切破壞,因此,必須保證下弦均勻卸荷。支架的拆除按下述步驟進行:
6.2.1 首先將聯(lián)系梁以及與桁架相連的現(xiàn)澆板的模板支架全部先行松開卸荷(但不得拆除);
6.2.2由于聯(lián)系梁、現(xiàn)澆板的支架已不再受力,橡膠板支座也未受力,所有荷載均由桁架支架承擔,必須注意觀察支架及地基情況;觀察24小時確認無異常后后方可進入下一步操作。
6.2.3 支架卸荷從桁架中部開始,同時向兩邊擴展;每次只允許松開頂托螺絲半圈。
6.2.4 重復上一步操作,直至支架與桁架下弦底模分離。
6.2.5 支架桿件的拆除操作按照相關(guān)規(guī)定操作?! ∑?、結(jié)語
本例45m超大跨度非預應力鋼筋混凝土桁架,其安裝高度大,自重(包括板、聯(lián)系梁)大,折算集中線荷載標準值(自重 活荷載,未計模板及支架)近80KN/m,是典型的超過一定規(guī)模的危險性較大的分項工程,因此,在進行支架設(shè)計時,要充分考慮各種不利因素,如對地基處理、驗算單桿穩(wěn)定性時考慮鋼管壁厚的負偏差、支架高寬比等;同時,針對非預應力鋼筋混凝土桁架結(jié)構(gòu)抗剪性不足,撓度大的特點,制定了相應的支架拆除措施確保了施工安全和桁架施工質(zhì)量。
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