高空大悬挑构架支撑体系的设计与施工Word格式.docx
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为确保该部位弧形构架施工能安全、顺利地进行,综合考虑结构受力、安全可靠、经济成本等各方面因素,需精心设计模板支撑系统。
2。
支撑系统方案的初步设计
指思思想:
先考虑采用18#工字钢纯悬挑体系,如不满足要求再进行调整。
初步方案:
由于弧形构架梁的悬空高度达到106。
91m,阳台外悬挑长度达4。
5m,经过多种方案比较,在圆弧天面处采用18#工字钢悬挑体系较合适。
工字钢悬挑支撑体系为纯悬挑结构,和普通悬挑+钢丝绳外架不完全相同;
悬挑工字钢支承在封口梁上,外悬挑长度小于(封口梁)内压锚长度;
工字钢根部压锚采用两道φ20的圆钢∩形卡锚固在现浇板内,位置见图2;
工字钢布置原则上沿封口梁每1000mm左右均匀布置(可适当避开柱);
悬挑部分工字钢上采用20的焊短钢筋头作为立杆钢管定位。
悬挑工字钢安装完毕,搭设满堂钢管支撑作为弧形构架的支撑系统。
构架梁模板支撑系统:
采用多层胶合板作模板,50×
100㎜木方作龙骨和搁栅,在悬挑结构体系上,搭设满堂钢管脚手架(1200×
1000)作模板的支撑固定系统。
图2
平面布置见图2,剖面图见图3。
3.对初步方案悬挑结构的验算
工字钢为纯受弯构件,圆弧中部工字钢挑出长度为4。
4m左右,承受最不利荷载。
实际施工满堂架纵横杆间距1200×
1000,大横杆步距为1600mm。
为安全体现,验算时按立柱的间距为1500×
1500mm,大横杆步距也为1500mm进行验算。
3.1.梁支撑验算
选构架外侧梁截面为1500×
400mm进行计算,见图4。
图4
3。
1.1。
荷载标准值
1)模板及支撑自重标准值
取0。
75KN/M3,高度取7.0m,得:
0。
75KN/M3×
7。
0m×
1。
5m×
5m=11。
8KN
2)、3)、新浇混凝土及钢筋自重
25×
(1.50×
40-1.10×
0.32)×
1.5=9.3KN
4)施工人员及设备荷载标准值
施工人员及小型设备,取1.0KN/M2;
则1.0×
1.50×
1.50=2.25KN
5)振捣混凝土产生的荷载标准值
取1。
0KN/M2
50×
1.50=2。
25KN
3.1.2。
荷载设计值
第1)、2)、3)项为恒载,取荷载分项系数γi=1.2;
第4)、5)项为活载取荷载分项系数1.4。
3.1。
荷载组合
按1)+2)+3)+4)+5)进行组合,得:
(11.8+9.3)×
2+4。
5×
4=29。
26KN
1.4。
计算
仅计算钢管立柱稳定性,其余大小横杆、剪刀撑、模板背楞等按构造要求设置。
立柱稳定性计算,按两端铰接受压构件来简化计算。
钢管立柱应采用对接扣件进行连接,接点不能设置在同一截面上,钢管立柱不得采用其他方式连接.
满堂架大横杆步距为≤1500mm.立柱的间距为1500×
1500mm。
立柱稳定性验算:
σ=N/ΨA≤f
N=42.68/3==9.75KN
A=4。
89cm2
长细比 λ=L/i=1500/15.8=95
查表得Ψ=0.626
σ=N/ΨA
=9。
75×
103/0.626×
4.89×
102=31。
85N/mm2<180N/mm2
立柱稳定性满足要求。
2.悬挑工字钢验算(见图5)
悬挑脚手架的水平钢梁是一个悬臂梁,悬挑水平钢梁采用双道锚环固定。
悬挑水平钢梁采用18号工字钢,其中建筑物外悬挑段长度按最长处4.4m验算.
最大弯矩
(4.270+3。
220+2。
320)=96kN。
m
支座反力
=96/4.4=21.8kN
最大应力σ=M/1.05W+N/A=96×
106/(1。
05×
185400.0)+0=493。
1N/mm2;
水平支撑梁的最大应力计算值493.1N/mm2大于水平支撑梁的抗压强度设计值215.000N/mm2,单根工字钢不满足要求!
4.对初步方案的调整及验算
4。
对初步方案的调整
对以上纯悬挑工字钢支撑体系进行调整:
在天面下两层(28、29层)采用满堂钢管斜撑体系加固。
(见图6)在天面下两层(28、29层)采用满堂钢管斜撑体系加固.纵横杆间距与上部对应,以便将上部荷载有效传递。
对调整后悬挑工字钢的验算
2.1.工字钢的承载验算
先验算工字钢下内两根斜杆的承载:
内外斜杆水平杆步距匀按1600考虑
长细比λ=L/i=1600/15.8=101。
3
查表得Ψ=0。
580A=4.89cm2
Nmax=σ×
ΨA=180×
0.580×
89×
102=51052N=51.1KN
根据单扣件抗滑承载力8KN,双扣件抗滑承载力12KN考虑。
则下方斜撑可承受最大弯矩为:
单扣件Mmax=8×
cos390×
3.385+8×
cos330×
270=49。
69KN。
M
双扣件Mmax=12×
385+12×
4.270=74。
54KN.M
则双扣件情况下,工字钢最大应力σ=M/1。
05W+N/A=(96-74。
5)×
106/(1.05×
185400。
0)+0=110.4N/mm2<215.000N/mm2
所以,在28、29层增加满堂斜撑后,承载满足要求!
只是需特别说明的是:
工字钢下方承压水平杆需采用双扣件。
2.压锚钢筋验算
单道压筋(φ20的圆钢)fmax=3。
142×
102×
215=67553N=67。
553KN
可以足够满足要求。
5。
施工过程中的注意事项
5.1.在搭设此悬挑支撑体系时,需待屋面梁板砼强度达到设计强度时进行;
拆除时,需待高空大悬挑结构的外装饰、装修工程验收合格后,方可全面拆除排架、工字钢平台和桁架梁,按照后搭的先拆、先安装的后拆顺序进行拆除,并及时将拆除下的材料转运出场外。
5.2.在工字钢梁上排架立杆处,焊接Φ25长100mm的钢筋,作为立杆的支点,以保证立杆不位移,工字钢不偏心受力。
5.3.钢平台周边的临空面,应先期设置安全防护栏杆,并随着排架的搭设,及时用安全网进行全封闭的安全围护。
5.4.模板支撑系统的钢管脚手排架与结构的相邻处,应尽量每步每架设置刚性连墙杆,且与内排架联结成整体,以提高悬挑排架支撑系统的整体稳定性。
5.5。
在支撑体系外围护杆上端设置避雷针,与整幢建筑物楼层内避雷系统连成整体。
6。
在浇筑梁板混凝土时,按照先里后外、先中间后两边的顺序进行,确保满堂内脚手架比悬挑架先受力,以防倾覆。
5.7.采用泵送混凝土时,混凝土不得直接倾倒在悬挑部位边梁内,而应倒在框架边梁的内侧,由人工铲运至悬挑部位以减小泵送混凝土对悬挑部位的冲击。
8.操作人员不得在悬挑部位集中,要分散开来,由尽量少的人员在悬挑部位进行操作。
9.在凝土浇筑过程中,派专人看护支撑系统,不少于2人,密切注意支撑系统的变化,观察支撑有无异常响声、变形,发现异常情况立即通知现场施工人员撤离。
6.综合效果及施工体会
本悬挑结构于2007年12月19日顺利浇筑完,浇筑中无异常情况,施工质量很好。
从本工程的排架支撑成功实施得到以下几点启示:
图7
1.大悬挑结构属于超常规砼结构,其支撑系统的方案设计至关重要,必须建立在较为精确的计算基础上,不能光靠经验解决。
2.在悬空模板支撑架设计中,应从工程实际需要,现场现有条件出发,设计的荷载传递路径应清晰,计算模型的简化应偏于安全。
3.此类高空大悬挑结构,若悬挑长度更大,仍可充分利用原有结构条件采用:
图8
a.在高空大悬挑结构的下一层,采用“工字钢悬挑+槽钢斜撑结构体系"
(见图7)。
b.在高空大悬挑结构的下一层,安装钢结构的桁架梁,在桁架梁上安装工字钢或槽钢,形成安全、可靠的工作平台。
c。
在高空大悬挑结构的下两层或三层,采用“工字钢悬挑+钢丝绳斜拉结构体系”(见图8).