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摘要:伴随着建筑工程项目的全面发展和进步,有效构建完整的施工技术体系对于提升施工质量具有重要的作用,尤其是框架、剪力墙结构外墙悬挑板模架施工模块。悬挑结构是目前常见的建筑形式之一,然而由于悬挑结构受力复杂,且在高空作业,对模架施工的规范性和安全性有着严格的要求。以许昌市城乡一体化示范区高新技术产业园项目-职工之家及宿舍楼框架、剪力墙结构外墙悬挑板模架施工为例,研究悬挑板模架设计原理和悬挑板模架施工技术,以保证悬挑板模架施工过程中的安全。
关键词:外悬挑板;模架设计;模架施工
1工况概况
工程为典型的EPC工程,共包括总建筑面积约14.67万平方米的3栋工业厂房和1栋仓库,另含2栋宿舍楼、1栋职工之家、厂区内道路以及外部合围的4条市政道路;其中职工之家和宿舍一、宿舍二地上九层,每一层楼周边均有200~800mm宽的挑板,使得公寓和宿舍楼的外观造型更显得丰富多彩、争奇斗艳,张扬建筑物的个性,悬挑出建筑物平面之外的造型已成为城市建筑的一道标志性风景线。此类挑板结构的施工特点是:宽度不一、长度长、高度高、难度高;为保证经济合理、质量稳定、确保安全,因此确保挑板现浇成型施工质量具有非常显著的现实意义。另一方面挑板每层均有,工程量比较大,主体结构施工为九个月工期,考虑流水施工,工期较紧,快速建造属于重点;其中职工之家挑板类型较多,施工难度大,现场管控难度大,质量安全风险高,业主重视度高。
2框架、剪力墙结构外墙悬挑板简介
2.1受力特點
框架、剪力墙结构中墙体、框架柱为主要受力构件,既承担竖向荷载,又提供较大的抗侧向水平力,具有良好的整体稳定性。框架、剪力墙结构悬挑板与建筑外墙相连,具有以下受力特点:
(1)悬挑板根部存在很大的弯矩。悬挑板结构与外墙连接一端为固定端,悬挑端为自由端,由于悬挑段内未设置支撑,该部分的自重会在根部产生倾覆力矩,导致根部弯矩增大。
(2)沿悬挑结构外伸方向存在不同的挠度变形。由于悬挑部分无支撑,对悬挑板没有竖向位移约束,在混凝土板的自重荷载作用下会产生挠曲变形,且距离悬挑板根部越远,悬挑板的挠度变形越大。
(3)悬挑结构对强度、刚度和稳定性要求高。由于悬挑结构无有效支撑,稳定眭较差,挠曲变形也易引起上表面拉裂,因此对结构的稳定陛、强度、刚度要求更严格。
2.2框架、剪力墙结构外悬挑板的支模方式
(1)普通扣件式钢管支架方案。普通扣件式钢管支架为落地式支撑体系,底部钢管落地搭设,在支撑体系上部形成悬挑支撑。
(2)型钢悬挑支架方案。型钢悬挑支架为悬臂式支撑体系,其中扣件式钢管支架为主要承重结构,布置在悬挑结构的根部,而悬挑型钢钢梁则通过锚固或斜拉与钢管支架固接,直接承受模板和混凝土的自重荷载并传递给钢管支架。
(3)叠合贝雷梁支架承重平台方案。与前一种支设方法相似,区别在于将悬挑型钢钢梁替换为双层交叉叠合贝雷架,由贝雷架结构直接承受模板及混凝土自重荷载并传递给钢管支架。在实际施工中,贝雷桁架的抗剪承载力和抗弯承载力强,结构稳定性及安全性良好;贝雷桁架连接只需通过插销、螺栓便可完成,不需焊接加工,施工方便快捷,因此应用最广。
2.3框架、剪力墙结构外墙悬挑板模架设计
职工之家为框架结构形式,楼层四周为宽度800mm的外挑悬挑钢筋混凝土结构,拟采用贝雷梁模板支撑方案进行悬挑结构施工。支撑方案包括扣件式钢管支架和贝雷梁承重平台两部分。
模板设计时,不仅要满足规范和构造要求,还需结合实际情况对强度、刚度和稳定性进行验算。本文以悬挑板模板为对象进行承载力核算。悬挑板模板支撑系统高3.9m,立杆步距1.5m,纵距和横距取0.9m。
3框架、剪力墙结构外墙悬挑板模架施工
在框架、剪力墙结构外墙悬挑板模板施工中,由于悬挑结构受力复杂且需在高空作业,故须保证模板施工的规范性和安全性。
3.1地锚杆设置
框架、剪力墙结构外墙悬挑板模板施工,重点是合理搭建支撑体系,保证模板的稳定性。本支撑体系需通过设置地锚杆使贝雷梁与框架、剪力墙结构外墙紧密连接,地锚杆直径为18mm,在锚杆底部设置弯钩,并完全埋入外墙范围内,在锚杆的端部设有2根槽钢,用于在端部与贝雷梁固接,为贝雷梁提供支撑力。地锚杆施工时有以下注意事项:
(1)地锚杆的直径和材料强度应符合要求,端部弯钩长度和弯钩角度应符合规定。
(2)地锚杆的弯钩应全部埋入建筑结构外墙,锚杆表面的混凝土保护层厚度也应符合规范要求。
(3)外墙混凝土的强度等级应符合要求,否则易导致地锚杆无法提供足够的承载力而变形引起外墙裂缝甚至剥落。
3.2上下层贝雷梁的连接
贝雷梁为直接承受模板及混凝土自重荷载的主要构件,其稳定性直接影响板支架和混凝土施工质量。搭设悬臂模板支撑时,贝雷片通过十字形扣件连接形成贝雷梁,上下层贝雷片通过十字形扣件连成整体,形成贝雷梁,承担模板和混凝土的自重荷载。在连接时须保证上下贝雷片的固接结点超过结点总数的50%。贝雷片连接过程中,需检查贝雷片的位置、型号和高程,保证贝雷梁符合设计要求;采用十字形扣件连接时,应保证连接有效,防止贝雷片之间因滑移而失稳。
3.3搭设模板的具体要求
(1)模板支设需根据具体的支撑体系确定支设顺序,一般原则为从下往上支设,在水平方向满足对称要求;也可根据支撑体系的荷载传递顺序搭设,一般先支设下部支撑构件,再支设上部支撑构件。
(2)支设贝雷梁支撑体系前,需校核钢管、立柱、型钢、方木、扣件、模板等的强度、尺寸、型号、高程,对不合格或者尺寸不符的构件应及时修正或禁止使用。
(3)搭设过程中需设置临时支撑,以保证安全。施工人员应戴安全帽,设置专门的爬梯,严禁通过攀爬脚手架施工。十字形扣件的拧紧程度应适当,过松扣件抗滑移力不够,过紧则易损坏扣件,一般要求扭力矩为39~40N·m,最大不超过59N·m。构件连接时应校核连接结点的稳定性,保证支撑结构整体稳定。
(4)贝雷片安装重点在于连接的牢固程度。为防止扣件滑脱,应对扣件结点处设置斜撑,斜撑应支撑于稳定的结构上;可在扣件连接结点处绑扎短钢管,以提高结点的抗滑移能力,结点两侧的旋转扣件不得少于2个。
3.4模板拆除的注意事项
(1)拆除模板前须保证所有的工作全部完成并验收合格。拆除时为防止损伤构件,对混凝土的强度有严格要求。本工程规定混凝土强度必须达到100%设计强度,方可拆除模板。
(2)模板拆除顺序满足以下原则:一般与支模板顺序相反,即先支后拆,后支先拆,在水平方向也应对称拆除,以防产生不均匀荷载引起悬挑构件变形或开裂。
(3)模板拆除过程中,施工人员应做好安全措施。拆除工作中和拆除后,应清理架体上的杂物,清理过程中严禁高空抛物。
4结语
项目实施过程中,课题组采用对内讨论及对外沟通两种通道。对内成立以技术部牵头其他部门参与的技术小组,负责与公司技术部对接及去求帮助,对外联系同类项目的同事,并听取可行性建议,为本工程提供帮助。施工过程中架体稳定,拆模后的混凝土构件质量符合设计及施工质量验收规范合格要求,混凝土实体观感质量优,工程质量受到了业主和主管部门的表扬。
参考文献
[1]黄涛.框架、剪力墙结构外墙悬挑板模板支架施工技术研究[J].中国建材科技,2019(1):2.
关键词:外悬挑板;模架设计;模架施工
1工况概况
工程为典型的EPC工程,共包括总建筑面积约14.67万平方米的3栋工业厂房和1栋仓库,另含2栋宿舍楼、1栋职工之家、厂区内道路以及外部合围的4条市政道路;其中职工之家和宿舍一、宿舍二地上九层,每一层楼周边均有200~800mm宽的挑板,使得公寓和宿舍楼的外观造型更显得丰富多彩、争奇斗艳,张扬建筑物的个性,悬挑出建筑物平面之外的造型已成为城市建筑的一道标志性风景线。此类挑板结构的施工特点是:宽度不一、长度长、高度高、难度高;为保证经济合理、质量稳定、确保安全,因此确保挑板现浇成型施工质量具有非常显著的现实意义。另一方面挑板每层均有,工程量比较大,主体结构施工为九个月工期,考虑流水施工,工期较紧,快速建造属于重点;其中职工之家挑板类型较多,施工难度大,现场管控难度大,质量安全风险高,业主重视度高。
2框架、剪力墙结构外墙悬挑板简介
2.1受力特點
框架、剪力墙结构中墙体、框架柱为主要受力构件,既承担竖向荷载,又提供较大的抗侧向水平力,具有良好的整体稳定性。框架、剪力墙结构悬挑板与建筑外墙相连,具有以下受力特点:
(1)悬挑板根部存在很大的弯矩。悬挑板结构与外墙连接一端为固定端,悬挑端为自由端,由于悬挑段内未设置支撑,该部分的自重会在根部产生倾覆力矩,导致根部弯矩增大。
(2)沿悬挑结构外伸方向存在不同的挠度变形。由于悬挑部分无支撑,对悬挑板没有竖向位移约束,在混凝土板的自重荷载作用下会产生挠曲变形,且距离悬挑板根部越远,悬挑板的挠度变形越大。
(3)悬挑结构对强度、刚度和稳定性要求高。由于悬挑结构无有效支撑,稳定眭较差,挠曲变形也易引起上表面拉裂,因此对结构的稳定陛、强度、刚度要求更严格。
2.2框架、剪力墙结构外悬挑板的支模方式
(1)普通扣件式钢管支架方案。普通扣件式钢管支架为落地式支撑体系,底部钢管落地搭设,在支撑体系上部形成悬挑支撑。
(2)型钢悬挑支架方案。型钢悬挑支架为悬臂式支撑体系,其中扣件式钢管支架为主要承重结构,布置在悬挑结构的根部,而悬挑型钢钢梁则通过锚固或斜拉与钢管支架固接,直接承受模板和混凝土的自重荷载并传递给钢管支架。
(3)叠合贝雷梁支架承重平台方案。与前一种支设方法相似,区别在于将悬挑型钢钢梁替换为双层交叉叠合贝雷架,由贝雷架结构直接承受模板及混凝土自重荷载并传递给钢管支架。在实际施工中,贝雷桁架的抗剪承载力和抗弯承载力强,结构稳定性及安全性良好;贝雷桁架连接只需通过插销、螺栓便可完成,不需焊接加工,施工方便快捷,因此应用最广。
2.3框架、剪力墙结构外墙悬挑板模架设计
职工之家为框架结构形式,楼层四周为宽度800mm的外挑悬挑钢筋混凝土结构,拟采用贝雷梁模板支撑方案进行悬挑结构施工。支撑方案包括扣件式钢管支架和贝雷梁承重平台两部分。
模板设计时,不仅要满足规范和构造要求,还需结合实际情况对强度、刚度和稳定性进行验算。本文以悬挑板模板为对象进行承载力核算。悬挑板模板支撑系统高3.9m,立杆步距1.5m,纵距和横距取0.9m。
3框架、剪力墙结构外墙悬挑板模架施工
在框架、剪力墙结构外墙悬挑板模板施工中,由于悬挑结构受力复杂且需在高空作业,故须保证模板施工的规范性和安全性。
3.1地锚杆设置
框架、剪力墙结构外墙悬挑板模板施工,重点是合理搭建支撑体系,保证模板的稳定性。本支撑体系需通过设置地锚杆使贝雷梁与框架、剪力墙结构外墙紧密连接,地锚杆直径为18mm,在锚杆底部设置弯钩,并完全埋入外墙范围内,在锚杆的端部设有2根槽钢,用于在端部与贝雷梁固接,为贝雷梁提供支撑力。地锚杆施工时有以下注意事项:
(1)地锚杆的直径和材料强度应符合要求,端部弯钩长度和弯钩角度应符合规定。
(2)地锚杆的弯钩应全部埋入建筑结构外墙,锚杆表面的混凝土保护层厚度也应符合规范要求。
(3)外墙混凝土的强度等级应符合要求,否则易导致地锚杆无法提供足够的承载力而变形引起外墙裂缝甚至剥落。
3.2上下层贝雷梁的连接
贝雷梁为直接承受模板及混凝土自重荷载的主要构件,其稳定性直接影响板支架和混凝土施工质量。搭设悬臂模板支撑时,贝雷片通过十字形扣件连接形成贝雷梁,上下层贝雷片通过十字形扣件连成整体,形成贝雷梁,承担模板和混凝土的自重荷载。在连接时须保证上下贝雷片的固接结点超过结点总数的50%。贝雷片连接过程中,需检查贝雷片的位置、型号和高程,保证贝雷梁符合设计要求;采用十字形扣件连接时,应保证连接有效,防止贝雷片之间因滑移而失稳。
3.3搭设模板的具体要求
(1)模板支设需根据具体的支撑体系确定支设顺序,一般原则为从下往上支设,在水平方向满足对称要求;也可根据支撑体系的荷载传递顺序搭设,一般先支设下部支撑构件,再支设上部支撑构件。
(2)支设贝雷梁支撑体系前,需校核钢管、立柱、型钢、方木、扣件、模板等的强度、尺寸、型号、高程,对不合格或者尺寸不符的构件应及时修正或禁止使用。
(3)搭设过程中需设置临时支撑,以保证安全。施工人员应戴安全帽,设置专门的爬梯,严禁通过攀爬脚手架施工。十字形扣件的拧紧程度应适当,过松扣件抗滑移力不够,过紧则易损坏扣件,一般要求扭力矩为39~40N·m,最大不超过59N·m。构件连接时应校核连接结点的稳定性,保证支撑结构整体稳定。
(4)贝雷片安装重点在于连接的牢固程度。为防止扣件滑脱,应对扣件结点处设置斜撑,斜撑应支撑于稳定的结构上;可在扣件连接结点处绑扎短钢管,以提高结点的抗滑移能力,结点两侧的旋转扣件不得少于2个。
3.4模板拆除的注意事项
(1)拆除模板前须保证所有的工作全部完成并验收合格。拆除时为防止损伤构件,对混凝土的强度有严格要求。本工程规定混凝土强度必须达到100%设计强度,方可拆除模板。
(2)模板拆除顺序满足以下原则:一般与支模板顺序相反,即先支后拆,后支先拆,在水平方向也应对称拆除,以防产生不均匀荷载引起悬挑构件变形或开裂。
(3)模板拆除过程中,施工人员应做好安全措施。拆除工作中和拆除后,应清理架体上的杂物,清理过程中严禁高空抛物。
4结语
项目实施过程中,课题组采用对内讨论及对外沟通两种通道。对内成立以技术部牵头其他部门参与的技术小组,负责与公司技术部对接及去求帮助,对外联系同类项目的同事,并听取可行性建议,为本工程提供帮助。施工过程中架体稳定,拆模后的混凝土构件质量符合设计及施工质量验收规范合格要求,混凝土实体观感质量优,工程质量受到了业主和主管部门的表扬。
参考文献
[1]黄涛.框架、剪力墙结构外墙悬挑板模板支架施工技术研究[J].中国建材科技,2019(1):2.