转换层大梁模板的支设

转换层大梁模板的支设
【摘要】通过对转换层大梁模板的方案设计，利用劲型钢结构本身的优势，可简化模板的支承构造，加快施工速度。

【关键词】方案选择转换层模板及支撑的设置验算
1、工程概况
国际大厦工程位于市中心，是由房地产开发有限公司投资兴建的一座集商场、酒店、公寓为一体的国际中心。

建筑面积为32万平方米。

标高12.30处转换层，转换层高为6.8m，大梁为型钢混凝土结构大梁。

KZL–1梁净跨7.1m，梁截面1000mm×2500mm。

KZL–2梁净跨4.8m，梁截面1200mm×2500mm。

梁内型钢结构为工字形，截面400mm×2000mm，上下翼缘板400mm×40mm，腹板厚30mm。

2、方案选择
2、1 支撑层数的确定（假设不利用钢梁，采用直接支撑法）
经计算，转换层梁板混凝土约为2500m3，单层面积约为2400m2，即为26KN/m2。

2、1、1转换层梁板混凝土浇筑时，设传给下层楼面的荷载设计值为q设
新浇钢筋混凝土自重 F1=1.2×25 KN/m2=30KN/m2
模板支撑自重 F2=1.2×1.5 KN/m2 =1.8 KN/m2
施工人员及设备荷载 F3=1.4×1.0 KN/m2 =1.4 KN/m2
q设= F1+F2 +F3=30+1.8+1.4=33.2 KN/m2
2、1、2下层楼板允许承受的荷载设计值q允
下层楼板设计活荷载标准值 F1=3.5 KN/m2
下层楼板抹灰和板面面层自重 F2=1 KN/m2
永久荷载分项系数 r1=1.2
可变荷载分项系数 r2=1.4
q允= F1r2+▽F2 r1=3.5×1.4+1×1.2=6.1 KN/m2
2、1、3支撑设置层数
通过计算：q设=33.2 KN/m2＞q允=6.1 KN/m2，下层楼板不具有承受上层施工荷载的能力。

而只是在楼层内搭设脚手架，若要满足转换层在浇筑混凝土时的施工荷载，必须搭设6层结构支撑。

也就是说在转换层以下所有楼层均需搭设脚手架，这样一来材料投入非常大，因此不提倡采用这种支模方法。

但是考虑到安全方面的要求，脚手架仍要搭设到地下二层顶板。

2、2转换层模板及支撑的设置 2、2、1转换层模板及支撑计算
1）新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力，可按下列二式计算，并取二式中的较小值：
2
1
21022.0V t F c ββγ= （1） H F c γ= （2）
F —新浇混凝土对模板的最大侧压力（kN/㎡）；
c γ
—混凝土的重力密度（3/m kN ）； 0t —新浇混凝土的初凝时间（h ）
，采用15
200+=T t 计算
T —混凝土的温度（℃）；V —混凝土的浇筑速度（m/h ）；
H —混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m ）；
1β—外加剂影响修整值，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；
2β—混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm 时，取0.85；50～90mm 时，取1.0；110～150mm 时，取1.15。

2）梁侧模计算 转换梁侧压力计算： 由（1）式可得：
21
210122.0V
t F c ββγ=
21
2115
200
22.0V T c
ββγ+= ＝0.22×24×
15
20200
+×1.2×1.15×1
＝41.6 kN/㎡
由（2）式可得：
H F c γ=2=25×2.5＝62.5 kN/㎡
取二者中较小值，F 1=41.6 kN/㎡作为对模板测压力的标准值 强度验算
设立挡间距为300～400mm ，模板按四跨连续梁计算，同时知梁上混凝土厚度为220mm ，梁底板厚度18mm 。

梁承受倾倒混凝土的水平荷载为4 N/㎡和新浇混凝土对模板侧压力。

设侧模板宽度为200mm ，作用在模板上下边沿处，混凝土侧压力相差不大，可近似取其相等，计算简图如图所示： 设计荷载为：
q 1＝（41.6×1.2+4×1.4）×0.2＝11 侧模弯矩系数K m =-0.121 M max ＝K m ql 2
＝-0.121×11×0.42
＝－0.21kN ·m
需要 20
1021.06⨯=
=m n f M W ＝10500 选用侧模板的截面尺寸为200×18mm ，截面抵抗
矩6
182002
⨯=W ＝10800，满足要求
剪力验算
剪力 ql V 62.0=＝0.62×11×0.4＝2.7kN
剪应力 18
2002107.23233max
⨯⨯⨯⨯==bh V V ＝1.1 N/mm 2 2/4.1mm N f v =>1.1 N/mm 2， 满足要求
挠度验算：
挠度验算不考虑振动荷载，其标准荷载为 q ＝41.6×0.2＝8.32 kN/m
梁侧模荷载图
334
41820012
1101210030032.8967.0100⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==EI ql K W w a ＝0.56<[w]＝300/400＝0.75mm
3）底模计算 强度验算
底板承受标准荷载：
底板自重力： 0.5×1.2＝0.6 kN/m 混凝土自重力： 25×1.2×2.5＝75 kN/m 钢筋自重： 1.5×1.2×2.5＝4.5 kN/m 振捣混凝土荷载： 2.0×1.2×1＝2.4 kN/m
总竖向设计荷载： q ＝（0.6+75+4.5）×1.2+2.4×1.4 ＝96.1+3.4＝99.5 kN/m
按最不利荷载布置（四跨连续梁计算），Km ＝－0.121；Kv ＝－0.620，Kw ＝0.967 钢管背楞间距300mm ，与对拉螺栓间隔分布，
2max ql K M m =＝－0.121×99.5×0.302＝－1.1 需要截面抵抗矩：5500020
101.16＝⨯==m n f M W mm 2
选用1200×18mm ，W n ＝64800>55000mm 2。

可 剪应力验算
V ＝K v ql ＝0.620×99.5×0.3＝18.5kN
18
12002105.183233max
⨯⨯⨯⨯==bh V τ＝1.3 N/mm 2
f v ＝1.4 N/mm 2
>max τ=1.3 N/mm 2
满足要求 刚度验算
刚度验算时按标准荷载，同时不考虑震动荷载，所以q ＝0.6+75+4.5＝80.1 kN/m
3
34
418120012
110121003001.80967.0100⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==EI ql K W w a ＝0.9≈[w]=300/400=0.75mm
满足要求
竖向对拉螺栓计算： 99.5×0.7×0.4＝27.86kN
采用直径φ16mm 对拉螺栓，净截面积A ＝144.1mm 2
，每根螺栓可承受拉力为S ＝144.1×21.5＝30981.5＝30.98 kN >27.86kN
满足要求
4）钢管支撑验算
只对KZL-7、KZL-8脚手架支撑体系进行结构验算，不考虑其它框支梁，其它梁的竖向受力主要由框支梁内的型钢或KZL-6下的槽钢承担，对楼板不会产生太大的荷载。

要求KZ7-7、KZL-8下的脚手架搭设至基础底板，将荷载传给基础。

以KZL-8为例进行验算：
新浇筑的混凝土自重：24×0.7×1.7×1.2＝34.3 kN/m 施工人员及设备荷载：2.5×1.4＝3.5 kN/m 振捣混凝土时的荷载：4×1.4＝5.6 kN/m
竖向荷载之和：（34.3+3.5+5.6）×0.85＝36.9 kN/m 小楞抗弯强度验算：（采用φ48型钢管搭设，间距400）
M ＝-0.1ql 2
＝-0.1×36.9×4002
＝-5.9×105
N ·mm
δ＝M/w ＝5.9×105
/（4.49×103
）＝131<f m ＝215N/mm 2
满足要求 挠度验算：
4
54
410
89.10101.21004009.36967.0384⨯⨯⨯⨯⨯⨯==EI ql K W w a ＝0.4mm<l/250＝700/250＝2.8mm 满足要求
5）钢管立柱验算
立柱间距为400mm ×600mm ，沿梁方向为600mm ，垂直梁方向为400，横杆布局为1200mm 沿梁方向为600mm ，垂直梁方向为400mm ，横杆步距取1200mm ，钢管立柱严禁采用扣件搭接方式。

钢管立柱允许荷载为11KN ，扣件抗滑力为8KN 。

钢管立柱承载力验算 N=ql =36.9×0.4=14.8KN
N/A n ＝14800÷489＝30.3N/mm 2
<215N/mm 2
附合要求 立柱稳定性验算 i=48/4=12
==
=12
1500
i l λ125 因为λ>91，所以2
2800
λ
ϕ=
=0.18
δ==⨯⨯=489
18.0108.143
A N ϕ1682mm N <m f =2152mm N 满足要求
2、3转换层梁支撑及模板的设置
2、3、1转换层KZL-1 、KZL-2型钢混凝土大梁，侧模采用18厚多层胶合板，底模采用18厚多层板或12厚竹胶板，侧模横向龙骨和底模纵向龙骨采用10×10木方，中心间距≤300，侧模竖向背楞采用双根φ48×3.5钢管，对拉螺栓采用φ16，3字形扣件，双向间距≤600，模板支撑主要靠钢结构承担，具体构造详见附图（一）
节点1
支架构造见图4
大开间顶板与梁模板及支架节点构造图（二）
2、3、2转换层大开间顶板，顶板平台模板采用竹胶板，主次龙骨10×10木方，主龙骨间距900，次龙骨间距≤300。

顶板支架采用碗扣式脚手架上部组装T36型可调顶托，支柱间距900，梁底支柱48钢管上部组装T36型可调顶托，梁支柱底部加垫木板和钢板支座，并设有多道水平连接管和剪刀撑。

顶板与梁节点构造及支架构造，详见附图（二）。

2、3、3转换层KZL-1 、KZL-2型钢混凝土大梁脚手架支撑构造详见图（三）该梁的脚手架主要用于施工时的操作需要，为了保证KZL-1 、KZL-2的承载力不影响下层顶板梁，该梁底的支撑只须满足支模的需要，不宜顶得太紧，以免造成支撑刚度太大在抵抗上部荷载时影响首层顶
板梁的抗荷能力，如不注意下部梁板就有就可能受到破坏。

凡型钢梁或梁高大于1500的都应搭设临时操作脚手架，用于钢筋绑扎和梁模的安装，待上述工作完毕后拆除操作脚手架，重新按加固的标准进行支顶加固。

、梁操作架、模板加固示意图（五）
3、转换层下一层支撑的设置
转换层下一层支撑系统待转换层梁板砼达到设计强度的70%后才能拆除。

增设梁端斜撑，在梁端1/4范围内加设斜撑，每排横向设置4根，以减轻梁的荷载，详见下图
4、模板安装
4、1 KZL-1、KZL-2 模板安装顺序：梁底模、侧模安装必须待梁钢筋绑扎完才能进行，梁钢筋绑完后首先应安装底模，梁底模吊筋的孔位必须现场尺量，现场打孔，以保证孔位的准确性。

底模安装应从梁的一侧推进并应低于吊筋下端，如果一侧绑筋时所用的架子有碍底模的安装，应整改脚手架，底模上升时应采用顶升支撑，待底模固定于吊筋上重新按支架的要求进行加固，梁外侧的吊筋必须待顶板钢筋绑扎完才能进行，吊筋在顶板混凝土部分应设置塑料套管，孔位必须与下面保持一致，模板纵横龙骨的间距必严格按确定的设计图纸要求设置。

4、2型钢混凝土梁模板穿墙螺栓安装：该梁的穿墙螺栓由于有钢梁的腹板无法后穿，所以在钢筋绑扎后与梁内腰筋的拉钩搭接焊，焊接长度单面焊10倍d，，侧模的穿墙螺栓孔位应现场尺量后钻孔，不得预先钻孔，以免造成太多的误差无法顺利安装。

4、3模板截面控制：为了严格控制梁的截面和梁轴线位移，梁内必须设置模板限位筋，限位筋应在模板就位前在梁中部和上部各设置一道，中部限位筋应顶住腹板，在钢筋安装前与腹板点焊，上口限位筋应顶住上翼缘板两侧，并应点焊。

限位筋安装时应在翼缘板上面弹出中心轴线，以中心轴线为控制线，在翼缘板横向设置若干根小木方，并画出外线用线坠吊靠限位筋的端面，不得以腹板或翼缘板边缘为标准尺量，以纠正型钢结构在制作安装时的误差，同时也可控制模板浇灌混凝土时的侧移。

限位筋应采用不小于 20钢筋制作,断面切割应垂直并应有防锈措施。

4、4梁模板加固：模板加固应严格按确定后的模板加固设计图纸要求进行，所有支撑和螺丝必须紧固到位，并应逐根逐个进行检查，模板安装的其他标准要求执行本工程的模板工程施工方案。

4、5转换层顶板：顶板模的铺设应待梁模板全部结束并经检查合格后进行，模板支柱采用碗口式脚手架配套升降顶托，主次龙骨采用10×10木方，主龙骨间距≤900mm；次龙骨间距≤300mm ，面板采用12mm厚竹胶合板。

支柱纵横间距不大于900mm，支柱底部需加设不短于500mm的方料或跳板，起拱高度0.15%。

转换层顶板混凝土未浇筑之前其下一层底模不得拆除，否则其下层顶板房心内应进井架式顶撑加固。

5、施工体会
型钢在浇筑混凝土之前已经形成钢结构，具有较大的承载能力，足够承受构件自重和施工荷载。

转换层型钢混凝土大梁的模板安装和支架的搭设充分利用工程中劲型钢结构本身的优势。

因此，型钢混凝土大梁可将模板悬挂在型钢上，不需对支撑基础的下一层进行加固，同时不必考虑稳定性的问题，这样可简化模板的支承构造，加快施工速度。