钢筋混凝土大梁施工支撑体系设计与施工

钢筋混凝土大梁支撑体系设计与施工

（摘要）结合工程实际，对转换层及绞车大厅层等高大模板支撑系统进行专项设计，利用碗扣式钢管架体做为受力支撑，普通扣件式钢管做楞。该支撑体系受力明确、操作简单。

（关键词）碗扣支撑托撑

国投新集刘庄矿井主井井塔工程，建筑面积约为4372m2,建筑体积为481978m3,,井塔总高度为90.8m，钢筋砼框架剪力墙结构，共八层。为获得底层大空间效果二层梁板为结构转换层，层高15.5m，大梁截面（b×h）为630mm×3500mm，跨度为２４m，绞车大厅在七层，受力复杂，大梁截面（b×h）为1100mm×4100mm，跨度21m.

1、支撑方案

由于梁的截面大、荷载大、结构复杂，支撑架体超高，施工方案需组织有关专家论证。经过多方综合分析支撑体系采用碗扣式钢管架体。立杆采用２.４m、２.７m、２.１m、０.９m等四种，横杆采用０.６m、０.４５m、０.３m三种组成，顶托采用可调托撑，理论最大可调长度为0.6m。结构转换层梁支撑立杆的横距(跨度方向) La=0.60m，纵距Lb=0.3m,立杆的步距 h=1.20m。绞车大厅梁支撑立杆的横距(跨度方向) La=0.45m，纵距Lb=0.3m,立杆的步距 h=1.20m。如图1所示。

2、设计计算

（一）梁底支撑的计算

作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

1.荷载的计算：

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：

q1 = 25.000×3.500×0.600=52.50kN/m；

2)模板的自重线荷载(kN/m)：

q2 = 1.400×0.630×(2×3.500+0.630)/ 0.630=10.17kN/m；

(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m)：

活荷载标准值 q3= (1.000+2.000)×0.600=1.80kN/m；

2.大横杆的计算

q = 1.2×（28.13+5.88）+1.4×1.35=42.70kN/m；

结构计算按两跨连续梁计算，计算图示参照前面。

经过计算得到方木传递最大集中力[即支座力]分别为：

N=1.25ql=1.25×42.70×0.45=24.02 kN；（1.25为查表得）

本方案中采用100×150木方，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W= bh2/6=10.0×15.0×15.0/6 =375 cm3；

I= bh3/12=10.0×15.0×15.0×15.0/12 = 2813 cm4；

大横杆强度计算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载 q = 42.70kN/m；

最大弯距 M =0.075ql2= 0.1×42.70×0.45×0.45= 0.65 kN.m；(0.075为查表得系数)

截面应力σ= M / W = 0.65×106/375000.0 = 1.72 N/mm2；

方木的计算强度小于13.0 N/mm2,满足要求!

大横杆抗剪计算：最大剪力的计算公式如下:

Q = 0.625ql （0.625为查表系数得）截面抗剪强度必须满足:

T = 3Q/2bh < [T]

其中最大剪力: Q = 0.625×42.70×0.45 = 12.01kN；

截面抗剪强度计算值 T = 3×12010/(2×100.000×150.000) = 1.20 N/mm2；

截面抗剪强度设计值 [T] = 1.500 N/mm2；

方木的抗剪强度计算满足要求!

大横杆挠度计算:

最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

最大变形 V= 0.521ql4/100EI=0.521×42.70×4504 /(100×9500×2813×103)=0.34 mm；

木方的最大挠度小于450/250,满足要求!

3、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式 :

其中 N -- 立杆的轴心压力设计值，它包括：

立杆的最大支座反力： N1 =1.1×77.72×0.3=25.65 kN；

脚手架钢管的自重： N2 = 1.2×0.149×12.000=2.14 kN；

N =25.65+2.14=27.79kN；φ-- 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 l o/i 查表得到；

i -- 计算立杆的截面回转半径 (cm)：i = 1.58；

A -- 立杆净截面面积 (cm2)： A = 4.89；W -- 立杆净截面抵抗矩(cm3)：W = 5.08；σ -- 钢管立杆抗压强度计算值 ( N/mm2)；[f] -- 钢管立杆抗压强度设计值：[f] =205.00 N/mm2；l o -- 计算长度 (m)；

参照《扣件式规范》模板支架计算， l o = (h+2a) (1)a -- 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度：a =0.300 m；由长细比 lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.489 ；钢管立杆受压强度计算值；σ=27790/(0.489×489) = 116.22 N/mm2；

立杆稳定性计算σ = 116.22N/mm2小于 [f] = 205.00满足要求！

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

另外根据碗扣式脚手架的特点及厂家提供数据表明，立杆在步距1200mm时承载力为30 kN；计算荷载为 N1 =27.79 kN，满足要求；

三、支撑体系的构造和施工要求

1.模板支架的构造要求：

立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度；梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。

2.立杆步距的设计：

a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置；

b.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；

3.整体性构造层的设计：

a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时，需要设置整体性单或双水平加强层；

b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且须与立杆连接，设置斜杆层数要大于水平框格总数的1/3；