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摘要:随着我国经济的发展,建筑工程的数量及规模不断扩大,大跨度空间高支模施工工艺在工业及民用建筑中得到广泛应用。本文结合工程实例,对大跨结构的高模板支架施工工艺及技术进行初步探讨。
关键词:大跨度;模板支架;支撑体系;
1、大跨度空间结构的结构
1.1桁架结构与网架结构
桁架也是一种大跨度结构。桁架结构虽然可以跨越较大的空间,但是由于它自身具有一定的高度,而且上弦一般又呈两坡后曲线的形式,所以只适合担当作屋顶结构。
网架结构也是一种新型大跨度空间结构。它具有刚度大、变形小、应力分布均匀、能大幅度地减轻结构自重和节省材料等优点。网架结构可分为单层平面网架、单层曲面网架、单层平板网架和双层穹隆网架等多种形式。但层平面网架多由两组互相正交的正方形网格组成,可以正方,也可以斜放。这种网架比较适合于正方形或接近于正方形的巨型平面建筑。如果把单层平面网架改变为曲面、拱或穹隆网架,或进一步提高结构的刚度并减小构件所承受的弯曲力。从而增大结构的跨度。
网架结构象框架结构一样,承重系统与非承重系统有明确的分工,即支承建筑空间的骨架是承重系统,而分割室内外空间的围护结构和轻质隔断,只承受自身重量,不承受其它传递荷载的。在网架结构体系下,室内空间常依照功能要求进行分隔,可以是封闭的,也可以是半封闭或开敞。
1.2拱券结构及穹隆结构
拱形结构在承受荷载后除产生竖向作用力外还要产生横向的水平推力,为保持稳定,这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。例如以筒形拱来形成空间,反映在平面上必须有两条互相平行的厚实的侧墙,拱的跨度越大,支承它的墙则越厚。很明显,这必然会影响空间组合的灵活性。为克服这种局限,在长期的实践中人们又在单向筒形拱的基础上,创造出一种双向交叉的筒形拱。
1.3壳体结构
通常用轻质高强材料做成的结构,若按强度计算,其剖面尺寸可大大地减小,但是这种结构在荷载的作用下,却容易因变形而失去稳定并最后导致破坏。而壳体结构正是由于合理的外形,不仅内部应力分配既合理又均匀,同时又可以保持极好的稳定性,所以壳体结构尽管厚度极小却可以覆盖很大的空间。
壳体结构的刚度,取决于它的合理形状,而不像其他结构形式需要加大结构断面,所以材料消耗量低;其静载也不像其他结构形式那样随跨度增大而加大断面高度,所以其厚度可以做得很薄;该结构的承重和屋盖合而为一,使其更加经济有效,且在建筑空间利用上越加充分。
壳体结构按其受力情况不同可以分为折板、单曲面壳和双曲面壳等多种类型。在实际应用中,壳体结构的形式更是丰富多彩。
因为壳体结构属于高效能空间薄壁结构范畴,可以适应于力学要求的各种曲线形状,所以其承受弯曲及扭转的能力远比平面结构系统大。另外,因结构受力均匀,因而可充分发挥材料的材耗,所以壳体结构体系非常适用于大跨度的各类建筑。
2.施工工艺及技术
2.1模板支架的施工流程施工流程:按施工图纸进行楼板模板设计→备料→按模板图弹线确定立杆位置→立钢管排架立杆并安装横杆→根据设计标高确定安装钢管背楞的水平标高→安装钢管背楞→摆放50×100mm木方→铺楼板模板→校正标高→预检→绑扎钢筋→浇筑混凝土→混凝土强护度达到拆模强度要求后→拆除排架顶的钢管背楞→拆除50×100mm楞木→拆除最上端的立杆及横杆→拆除楼板模板→拆除整个排架体系→清理施工面。
2.2确定排架纵横间距、步距
施工前编制详细的高支模施工专项方案,经过专家论证后再进行方案的实施,按照方案确定的排架立杆纵横间距及横杆步距,进行搭设。体育馆舞台上空的高支模排架基座在地下室顶板上,考虑到上部荷载的有效传递,地下室顶板的支模排架纵横间距均与上部的排架一致,特别是大截面梁位置的排架。
2.3排架支撑体系的稳定性
体育馆舞台位置的排架支撑体系的基础为地下室顶板,上部钢管排架体系的自重加上部结构的模板、钢管及砼结构的自重不能满足承载力的要求,故地下室梁板浇筑后高支模部位的下部模板支撑体系不得拆除,应待上部混凝土浇筑达到一定龄期后方能拆除,确保排架基础的稳定。
2.4排架搭设过程控制
高支模排架搭设必须由专业安全员进行跟踪作业、指导,每搭设一步架后应对其搭设的纵横杆的间距、步距、扣件的搭扣方式等逐一检查,合格后方可进入下一步架的搭设,搭设二步架以后应对竖向纵横剪刀撑、和水平纵横剪刀撑的布设间距、角度、起始点的位置,紧向剪刀撑与立杆的连接,水平剪刀撑与纵横杆的连接及剪刀撑的搭接等是否符合设计及构造要求。
3.施工安全技术
工程高支模满堂排架搭设期间,由于梁板面积、荷载、跨度大,层次高,施工中除按常规作法实施外,在14.00m标高处实行排架的全封闭并着重抓安全技术。
3.1材料质量
扣件作为模板支撑体系主要受力节点,由于目前建筑市场扣件质量参次不齐,为确保施工安全,对进入现场的所有扣件质量必须按规范进行判定,采用力矩板手检测,测力达到40N.m以上无滑丝的判定为合格。
3.2模板安装
铺设的主梁模板应按全跨长度的1/1000~3/1000起拱,对预应力梁侧模板必须在波纹管绑扎固定、预应力筋、端部构造处理完成后方能封堵,张拉端的模板必须封堵严实,防止该处漏浆。
3.3排架监测
排架搭设完成后直至拆除前,应安排专人对排架支撑体系进行观测,特别是在顶层砼浇筑过程中应加强观测,看立杆是否有变形,看顶层扣件是否有滑移现象,一旦发现情况,应立即通知上部砼作业人员紧急疏散,确保排架的稳定性和承载力。
3.4.1施工监测
在高支模施工过程中,项目部派专职安全员和架子工长全程跟踪支撑体系的搭设情况,重点跟踪检查:立杆间距是否按方案要求搭设、立杆弯曲度是否在规范范围内、对接及十字扣件的螺丝是否拧紧、水平、垂直向剪刀撑是否按方案要求搭设等。
3.4.2混凝土浇捣技术
施工及监测梁砼浇筑时必须设置专业指挥人员,混凝土浇筑采用对称均匀浇捣并严格控制浇筑速度,砼的输送采用汽车泵输送,砼不得集中堆载,梁板面的砼堆载高度不得大于300mm,振捣时不得用振动棒撬住摸板或钢筋振动,同时应严格控制砼的振捣时间不得过振。在浇捣高支模楼面砼过程中要安排专职安全员和木工班长进行跟班,并在浇捣之前对所有参加浇捣的施工人员和木模看护人员作浇捣技术交底和安全交底。在浇筑过程中,跟班木工及施工员随时观察模板体系变形情况,木枋是否挠度过大等异常情况,并用水准仪每30分钟观测一次,发现异常情况及时报告。在浇筑过程中,跟班木工应加强监测检查钢管有无局部弯曲而造成失稳,有无扣件断裂或破损等。如有异常,立即报告当班负责人,停止砼浇筑,指挥楼面工作人员向两侧平台撤离,经确认在安全威胁解除后方可进行正常施工。梁板的浇筑方法:由于本工程的梁截面及跨度较大,砼的浇筑需设置两台汽车泵,路线为从中间向两侧推进,从南侧依次向北浇筑。采用分层浇筑的方法,浇筑时严格控制砼的摊铺厚度并尽量放慢浇筑速度,厚度控制在500mm左右,待第一层全部浇筑完毕后再施工第二层,依次循环;在梁砼浇筑至现浇板下口50mm,待砼沉实初凝前再浇筑上部板。
4.结束语
随着我国经济的快速发展,支撑高度超过36m的高支模将会不断出现,该高支模设计与施工技术实践,对于解决超出《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》36m规定的类似高支模工程难题,为今后修订《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》积累了实践数据。
参考文献:
[1]姚刚.钢结构工程主承建施工进度[J].四川建筑科学院,2012(02).