亨德来大厦地下室超高单边支模施工技术

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  [摘要]:深圳亨德来大厦地下5层,地上18层,总建筑面积为47100平方米,其中地下室建筑面积15100平方米,是一座高层综合办公楼,其主体结构为全现浇框架剪力墙结构,建筑造型为方形。基坑岩性为微风化岩石,爆破成型,护壁外皮距地下室外墙仅为300~600mm。本文重点介绍了亨德来大厦地下室工程外墙超高单边支模的关键技术应用。
  [关键词]:地下室 超高 单边支模砖胎膜
  中图分类号:C35文献标识码: A
  
  1.地下室工程概况
  深圳亨德来大厦是一座高层综合办公楼,位于深圳市福田区,由江苏省华建建设股份有限公司深圳分公司承建;总建筑面积为47100平方米,其中地下室建筑面积15100平方米,建筑高度为65.80米,地下室深度25.950米,地下室为5层,地上18层。结构型式为全现浇框架剪力墙结构。
  
  2.施工难点与特点
  本工程为写字楼,地下五层,地下室深度25.950米,地下室外墙面积约5000m2,-5~-1层层高分别为3800mm、3600mm、3600mm、5000mm、5000mm,工期要求较为紧张,地下室工程量大;其模板支设难度及规模均较大。要求施工单位有较强的工期保证措施和能力。
  本工程边坡岩性为微风化岩石,基坑四周护壁外皮距地下室外墙仅为300~600mm。故所有地下室外墙只能采用单面支模。因此采用先砌筑砖胎模,再铺贴防水卷材的内贴法施工方法。
  3.地下室综合施工技术
  3.1地下室外墙施工工艺流程
  测量放线→-5层地下室外侧砖胎膜砌筑、抹灰→-5层地下室立面防水施工→-5层地下室层墙体钢筋绑扎→内侧墙体支模→墙体混凝土浇筑→重复-4层地下室施工→墙体拆模
  3.2 模板设计
  基础底板外侧模板采用砖胎膜,砖墙满砌,座落在垫层上,MU10灰砂砖,砌筑M7.5水泥砂浆,砌筑前先在垫层上放出底板处轮廓线,为防水保护层预留空间。砖模内侧20厚1:2.5水泥砂浆抹灰,作为防水保护层为,阴阳角做成弧形。地下室外墙导墙高500mm,同底板(楼板)一起浇筑混凝土,导墙内侧模板采用胶合板、三道50×100mm木方横楞。
  3.2.1地下室外模板砖胎膜设计
  1)该保护墙既要满足砌体规范中的一般构造要求,又要满足坑壁有裂隙水的情况下达到防水施工的要求,更要满足地下室外墙施工时,在巨大的浇筑压力下该墙基本不变形的要求,同时又能通过该墙设置部分模板对拉螺杆减少外墙单边支撑时施工难度。
  2)护壁外皮距地下室外墙仅为300~600mm,地下室外墙砖胎膜为满砌,模数不足部分在墙体外侧填碎石,墙体底部每10米设排水孔,使坑壁有裂隙水沿碎石层流入后浇带。施工期间一定要做好排水措施,保证墙体内侧不得积水,防止砖胎膜倒塌。
  3) 地下室外墙砖模构造柱:沿砌体水平方向每隔4m设置,砌体转角处必须设置构造柱,构造柱截面为240×240,柱纵筋412,箍筋Ф6@200。构造柱与圈梁相交节点部位,在护壁腰梁或岩石上植入416钢筋(此部位设置圈梁与外墙砖模圈梁相交),植入岩石或梁上的深度分别为20d和15d,锚入柱内的长度为20d。构造柱沿高度方向每隔500mm设2∅6通长水平拉结筋。构造柱平面位置见附图。
  4)地下室外墙砖模圈梁的设置
  -5至-3层每层设置一道圈梁,圈梁设置在层高1/3处,-2、-1层每层设置两道圈梁,圈梁的高度为200,宽为240,配筋为412, Ф6@200,构造柱、圈梁的砼标号均为C30,圈梁平面位置及标高见附图。(加图)
  5)竖向每隔500,T字支撑墙设∅8钢筋植入岩石内与墙体进行拉结,植入岩石内的深度为15d(d为钢筋直径),伸入支撑墙内的长度为700mm。
  6)砖模施工前在墙内预埋Ф50PVC管,将水引入后浇带内,或沿岩石面渗水点处竖向留设100×100导流槽。
  7)圈梁及构造柱施工时纵横向每隔500设16(其中-2、-1层的下面一道圈梁为18钢筋),植入岩石内,主要作用一是保证砖模的稳定性,二是梁及构造柱内预埋钢筋,将部分墙模板的侧压力通过圈梁构造柱传给基岩。
  8)外墙砖模施工时砌体的砂浆饱满度必须在90%以上。
  
  3.2.2地下室外墙内模板设计
  外墙内模板采用18mm厚胶合板,50×100mm竖向木方背楞间距200(150)mm,φ48×3.5m双钢管主楞沿高度方向间距600mm(模数不足时,最底部主楞间距调为400或500)。在底板或楼板埋三排14钢筋(预留长度5mm、埋入长度10mm),设5~8道钢管斜撑,与地面夹角控制在30~50度之间。
  每层在砖胎膜圈梁高度设对拉螺栓水平布置1道,布置1/3层高处,对拉螺栓水平间距600mm。对拉螺栓竖向布置在构造柱中,竖向间距600mm。对拉螺栓采用16钢筋(其中-2、-1层为18钢筋),在浇筑外侧保护墙的圈梁、构造柱混凝土前先预埋与对拉螺栓同型号钢筋(预留长度10mm、埋入长度20mm),以便同对拉螺栓进行焊接。为了防水效果采用一次性对拉螺栓。
  
  3.3验算
  3.3.1 墙模板基本参数
  计算断面宽度500mm,高度5000mm,两侧楼板厚度120mm。
  板面板采用普通胶合板。
  内龙骨间距150mm,内龙骨采用45×90mm木方,外龍骨采用双钢管48mm×3.0mm。
  双钢管布置8道,在断面内水平间距100+500+600+600+600+600+600+600+600mm,断面跨度方向间距600mm 。
  面板厚度18mm,剪切强度1.4N/mm2,抗弯强度15.0N/mm2,弹性模量6000.0N/mm2。
   木方剪切强度1.3N/mm2,抗弯强度13.0N/mm2,弹性模量9500.0N/mm2。
  3.3.2 墙模板荷载标准值计算
  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设计值;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。
  新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
  
  其中 c—— 混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;
  t —— 新浇混凝土的初凝时间,为0时(表示无资料)取200/(T+15),取4.444h;
  T —— 混凝土的入模温度,取30.000℃;
  V —— 混凝土的浇筑速度,取1.500m/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5.000m;
   1—— 外加剂影响修正系数,取1.200;
   2—— 混凝土坍落度影响修正系数,取1.200。
  根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值 F1=41.380kN/m2
  考虑结构的重要性系数0.9,实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=0.9×41.390=37.251kN/m2
  考虑结构的重要性系数0.9,倒混凝土时产生的荷载标准值 F2=0.9×4.000=3.600kN/m2
  
  3.3.3墙模板面板的计算
  面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照简支梁计算。
  面板的计算宽度取0.15m。
  荷载计算值 q = 1.2×37.251×0.150+1.40×3.600×0.150=7.461kN/m
  面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
  本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
  W = 15.00×1.80×1.80/6 = 8.10cm3;
  I = 15.00×1.80×1.80×1.80/12 = 7.29cm4;
  变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
  经过计算得到从左到右各支座力分别为
  N1=0.448kN
  N2=1.231kN
  N3=1.231kN
  N4=0.448kN
   最大弯矩 M = 0.016kN.m
   最大变形 V = 0.044mm
   (1)抗弯强度计算
   经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.016×1000×1000/8100=1.975N/mm2
   面板的抗弯强度设计值 [f],取15.00N/mm2;
   面板的抗弯强度验算 f < [f],满足要求!
   2)抗剪计算 [可以不计算]
   截面抗剪强度计算值 T=3×671.0/(2×150.000×18.000)=0.373N/mm2
   截面抗剪强度设计值 [T]=1.40N/mm2
  抗剪强度验算 T < [T],满足要求!
  (3)挠度计算
  面板最大挠度计算值 v = 0.044mm
  面板的最大挠度小于150.0/250,满足要求!
  
  3.3.4 墙模板内龙骨的计算
  
  内龙骨直接承受模板传递的荷载,通常按照均布荷载连续梁计算。
  内龙骨强度计算均布荷载q=1.2×0.15×37.25+1.4×0.15×3.60=7.461kN/m
  挠度计算荷载标准值q=0.15×37.25=5.588kN/m
  内龙骨按照均布荷载下多跨连续梁计算。
  
  内龙骨计算简图
  
  
  内龙骨弯矩图(kN.m)
  
  内龙骨剪力图(kN)
  变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
  
  内龙骨变形计算受力图
  
  内龙骨变形图(mm)
  经过计算得到最大弯矩 M= 0.277kN.m
  经过计算得到最大支座 F= 5.012kN
  经过计算得到最大变形 V= 0.167mm
  
  内龙骨的截面力学参数为
  本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
  W = 4.50×9.00×9.00/6 = 60.75cm3;
  I = 4.50×9.00×9.00×9.00/12 = 273.38cm4;
  
  (1)内龙骨抗弯强度计算
  抗弯计算强度 f=0.277×106/60750.0=4.56N/mm2
  内龙骨的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!
  
  (2)内龙骨抗剪计算 [可以不计算]
  截面抗剪强度必须满足:
  T = 3Q/2bh < [T]
  截面抗剪强度计算值 T=3×2660/(2×45×90)=0.985N/mm2
  截面抗剪强度设计值 [T]=1.30N/mm2
  内龙骨的抗剪强度计算满足要求!
  
  (3)内龙骨挠度计算
  最大变形 v =0.167mm
  内龙骨的最大挠度小于600.0/250,满足要求!
  
   3.3.5 墙模板外龙骨的计算
  
  外龙骨承受内龙骨传递的荷载,按照集中荷载下连续梁计算。
  外龙骨按照集中荷载作用下的连续梁计算。
  集中荷载P取横向支撑钢管传递力。
  
  支撑钢管计算简图
  
  支撑钢管弯矩图(kN.m)
  
  支撑钢管剪力图(kN)
  变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
  
  支撑钢管变形计算受力图
  
  支撑钢管变形图(mm)
  经过连续梁的计算得到
  最大弯矩 Mmax=1.127kN.m
  最大变形 vmax=0.484mm
  最大支座力 Qmax=21.930kN
  抗弯计算强度 f=1.127×106/8982.0=125.47N/mm2
  支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
  支撑钢管的最大挠度小于600.0/150与10mm,满足要求!
  
  3.3.6钢管斜撑验算
  钢管斜撑间距600,下面6道用钢管斜撑,所有钢管斜撑与立杆及水平杆相交均用扣件连接。
  钢管架承受水平向集中力最大值即对拉螺杆所受的最大拉力值21.930KN
  钢管所受轴心力N=21.930/Cos45°=31.0KN
  钢管计算长度取l=1.7m,λ=l/i=1700/15.9=107
  查表:ψ=0.537
  σ=N/ψA=31.0*103/0.537*424=136N/mm2<205 N/mm2
  钢管强度符合要求,由以上计算可知各层钢管斜撑均满足要求.
  地面预埋φ14钢筋承受斜撑钢管传递的水平剪力为V=21.930KN
  τ=V/A=21.930*103/153.9=142.5N/mm2<300 N/mm2,满足要求.
  
  3.4质量控制措施
  在模板工程施工过程中,严格按照模板工程质量控制程序施工,另外对于一些质量通病制定预防措施,以保证模板工程的施工质量。严格执行交底制度,操作前必须有专项方案和给施工班组的书面形式的技术交底。
  为了确保单面模板整体稳定性和抗水平荷载的能力,将单面高支模与排架系统连接,形成整体。
  
  4.体会
  深圳恒德莱亨德来大厦地下室工程已施工完成,混凝土結构成型美观,梁柱强定位准确、混凝土浇筑密实,在该项目的施工中得到了亨德来实业发展(深圳)有限公司、深圳市城脉建筑设计有限公司、深圳市质检总站、深圳市中海监理建设有限公司的高度评价。在本项目的施工中,我们也确保了施工安全,保证了工程质量,取得了预期的社会效益和经济效益。
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