剪力墙结构模架工程施工方案.docx

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剪力墙结构模架工程施工方案

模架工程施工方案

一、设计概况及特点

本工程地下室采用框架——剪力墙结构，地上部分采用纯框架结构。

地下一层，地上三层，局部四层。

基本柱网尺寸9m×9m、9m×12m、12m×12m，中央大厅地上部分因大开间需要，部分柱网尺寸为18m×18m；柱统一为直径Φ1000mm的圆柱，分独立柱和连墙柱两种，其中独立柱243根，连墙柱905根，共计1148根，72种截面形式；

地下室在柱之间设剪力墙，外墙体基本厚度为400mm，内墙体基本厚度为200mm，电梯筒墙体厚度为300mm；基础底板为650mm厚的平板型筏基。

地下室层高7.65m。

地上一至三层层高依次为6.1m、4.5m和3.9m，板厚分别为300mm、250mm、180mm；结构各层楼板为无粘结预应力楼盖；在结构板外周圈设1100mm×800mm的梁，在结构内部剪力较大处设若干道1300mm×800mm的梁；

首层顶板和二层顶板周圈设有弧型悬挑结构。

本工程结构质量目标为结构长城杯，模板施工要求达到整体清水混凝土的效果。

二、模架设计

新航站楼工程为国家重点工程，结构施工要求达到清水混凝土的质量标准，要达到拆模后不抹灰、不刮腻子的效果。

模架设计是其中的中心环节和关键技术，为此结合工程特点、质量要求，遵循“构造简单、支拆方便、安全经济”的原则，根据不同结构部位的特点确定相应的模架体系。

（一）模板体系设计选型

1.柱子模板

由于柱截面统一为Φ1000mm，为保证柱成型效果，决定加工70系列定型钢模板；

为了与墙体模板配套，每块长度统一设计成1.2m；每块模板沿高度方向设两道间距600mm的横肋，竖向通长设两道竖肋；

模板面板和筋板采用4mm厚冷轧钢板，上下边框法兰盘采用8mm厚冷轧钢板；为保证连墙柱柱模与墙体模板的顺利连接，将柱模边框的连接孔位设置同墙模相匹配。

1）独立柱

加工半圆型柱模，每两块拼成一个独立柱；施工时，在场外组装成圆筒模，整体起吊、安放；不设清扫口和振捣口。

2）连墙柱

为了提高模板的通用性，优化设计出6种截面形式、共23种通用规格的模板单元块，来实现72种连墙柱的模板组合。

连墙柱模的基本形状选用勺型和八字型。

为使墙体排模规则统一，特将墙体长度方向不符合模数的部分设置在“勺把”中。

综合考虑经济与操作方便，结合1000mm的柱直径，将“勺把”长度统一定为由柱轴线至勺把边框为750mm。

这样，将使整个竖向结构全部是钢模板，确保墙面效果。

因柱子一次成型高度较高（约7m），统一在“勺把”上设置竖向间距600mm的穿墙螺栓孔，孔径与墙模中的螺栓孔保持一致。

具体见《柱模加工图集》。

为便于安装、施工，将所有柱模统一编号，并绘制《异型柱模组装图集》

下图是两个典型连墙柱模示意。

2.墙体模板

本工程中，地下室结构净空高度达7.28m；墙体混凝土强度等级C60，属HPC；墙体平面尺寸较大且符合设计模数；墙体厚度相对较薄（内墙200mm厚、外墙400mm厚）。

结合这种薄壁高强混凝土墙体的施工技术特点，墙体模板决定采用新研制的、组装灵活、面积大、强度高的SF墙体模板体系（SuccinctFormsystem）。

1）SF墙模体系

（1）模板选用

采用55系列宽幅组合钢模板或70系列的钢框竹胶合板,基本板块有600mm×1200mm（P6012）和150mm×1200mm（P1512）两种型号并有专用配套卡具（A、B两型）；

钢面板采用3mm厚的冷轧钢板，竹胶合板为12mm厚；为配合专用卡具，模板边框除有普通组合小钢模的Φ13.8mm的圆孔外，还在每两个圆孔间冲有方形孔。

150mm×1200mm的条模沿长向冲有2个间距600mm，直径22mm的孔，便于穿螺栓用。

（2）穿墙螺栓的选用

采用新型穿墙螺栓。

a.内墙穿墙螺栓

由新型材料冷挤压拉杆和配套蝶型螺母、PVC套管、封圈等组成。

冷挤压拉杆是将普通的Ⅰ级钢进行冷拉至强化阶段中的一个合理应力值之后，再利用专用机械挤压形成螺纹而制成的，它主要是利用了钢材在冷加工之后强度提高的物理特性。

钢材经过冷挤压之后，抗拉强度提高，塑性降低。

由随机试验可知，当采用Φ16×8mm的规格时，бb=585.5Mpa

可见，冷拉后钢材的抗拉强度是原来的2.5倍，可以充分发挥材料的特性。

施工时，其外侧套Φ20mm的硬塑料管，便于拆除，提高拉杆的周转次数。

b.外墙穿墙螺栓

采用新研制的“三节鞭”止水型工具栓。

见下图：

因外墙有止水要求，无法向内墙穿墙螺栓一样周转。

为节约材料，决定将其制成三节。

施工完毕后，留在墙体内部不予拆除的部分一次性投入；墙体外侧两端与模板固定的部分制成可拆卸的工具式，在墙体拆模时同时拆除周转使用。

综合考虑造价和利用次数，内节采用Φ18的A3钢制作，端节采用Φ20的45#钢制作。

螺栓的布置间距根据计算确定为600mm×1350mm，上下左右的螺栓必须在同一直线上。

（3）排模形式

根据穿墙螺栓的抗拉能力和最大混凝土侧压力计算结果，选用了P1512（平放）与P6012（立放）上下交替布置的排模方式。

即：

墙体根部平放一块600mm×1200mm的模板，其上放一块150mm×1200mm的模板，它的上面再立放600mm×1200mm的模板，再往上是平放的条模和立放的平模交替布置，并用A卡卡住四块模板的拼角，使模板的联结稳固可靠，保证板面平整度。

（4）模板背楞

a.内钢楞由Φ48×3.5的单根架子管做横带，间距450mm，并用B型卡子与模板连接牢固，作为模板体系的次龙骨；

b.外钢楞根据螺栓间距采用50mm×100mm×3mm的双排矩形空心钢管做立带，间距600mm，做为模板主龙骨；

c.为了保证整体墙模刚度和稳定性，另沿高度方向设三道抛地斜撑，从而形成了整套的墙体模板体系。

墙体模板的排模方式见下图

2）SF墙模体系的力学计算

（1）混凝土的侧压力

a.新浇筑混凝土对模板的侧压力

对于墙体，混凝土浇筑速度可取3m/h，混凝土的入模温度30。

C。

F=0.22γCt0β1β2V1/2

200

=0.22×24××1.2×1.15×31/2

30+15

=56.1（KN/m2）

F=24H=24×7.28=174.7（KN/m2）>56.1（KN/m2）

取F=56.1（KN/m2）

b.用串筒下灰时混凝土对模板产生的水平荷载，取2KN/m2

（2）验算内钢楞（钢管横带）

计算简图如下：

a.强度验算

P=56.1×1.2+1.4×2=70.1（KN/m2）

按五跨连续梁考虑

q1=P×0.45=70.1×0.45=31.6（KN/m2）

最大弯距在支座

Mmax=MB=-0.105q1l2

=-0.105×31.6×0.62=1.19（KN/m）

MB1.19×106

бmax===234Mpa

W5080

<240Mpa满足

b.刚度验算

q2=56.1×1.2×0.45=30.3（KN/m）

由《建筑施工手册》（中）一书中公式

qb4Pm.a.b4

fmax==

150EI150EI

56.1×0.45×0.64

=

150×2.1×108×12.19×10-8

0.6

=8.52×10-4（m）<=1.5×10-3（m）满足

400

（3）外钢楞（双排方钢立带）

a.强度验算

为方便计算，偏安全地按五跨连梁考虑

l=1350mm

q1=P×0.6=70.1×0.6=42.1（KN/m）

最大弯距在支座

Mmax=MB=-0.105q1l2

=-0.105×42.1×1.352

=-8.06（KN.m）

Mmax8.06×106

бmax===180Mpa<240Mpa满足

W22420

b.刚度验算

qb4P.m.a.b

fmax==

150EI150EI

56.1×0.6×1.35

=

150×2.1×112.1×2

1.35

=6.43×10-4（m）<=1.125×10-3（m）满足

400

（4）穿墙螺栓的验算

P=56.1×0.6×1.35=45.4（KN）

a.内墙

Φ16×8mm的钢筋截面积为153.9mm2，其平均强度由试验知为бb=585.5Mpa

[P]=153.9×585.5=90.1KN

P<[P]满足

b.外墙

Φ18的钢筋截面积为254.5mm2

[P]=254.5×240=61.08KN

P<[P]满足

3.顶板及梁模板

本工程顶板采用的是无粘结预应力砼的施工技术。

由于工程单层面积大，同时设计要求地下顶板需等结构三层施工完成后才能进行预应力张拉，工期占用时间长，顶板模板一次投入达18万平方米。

经设计计算及经济技术比较，选用单块幅面较大，成本一次投入较小的规格为1220mm×2440mm×12mm的竹编胶合板原板做为顶板及梁的模板。

主龙骨采用100mm×100mm方木或50mm×100mm×3mm方钢管，次龙骨均采用100mm×100mm方木。

下部支撑采用“满堂红”碗扣式脚手架。

1）顶模体系计算

（1）计算依据

根据《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）规定，对于平板模板及其支架：

在计算承载能力时，取①、②、③、④项参与组合；在验算刚度时，取①、②、③项参与组合。

以地下室顶板模板为例。

（2）地下室顶板模板计算实例

a.立杆间距的确定

总荷载：

①顶板模板及方木自重0.6KN/m2

②混凝土自重25×0.3=7.5KN/m2

③钢筋自重18×0.3=0.54KN/m2

④施工人员及设备均布荷载3.5KN/m2

q1=1.2×（①+②+③）+1.4×④

=1.2×（0.6+7.5+0.54）+1.4×3.5

=15.27KN/m2

据碗扣式多功能脚手架使用说明可知，当步距为1.2m时，单根立杆承载力为30KN。

30

=1.96m2

15.27

结合工程经验及建筑模数制，选定立杆间距1.2m×1.2m

P=15.27×1.2×1.2=22.0KN<30KN可以满足

同样的可以确定地上部分的碗扣架立杆间距为1500mm。

b.次龙骨间距的确定

立杆间距确定后，主龙骨间距也便确定了，即1.2m。

同下部碗扣架。

次龙骨间距的计算是根据《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）的规定，按照“允许刚度控制，允许强度校核”的方法进行。

具体过程如下：

a）计算简图的选取

因为方木的线刚度远大于竹编板，次龙骨完全可以看成顶板的不动铰支座，所以可将模板模拟为多跨连续梁的弹性理论模型来进行计算。

b）按刚度计算，初选次龙骨间距

根据多跨连续梁的弹性理论，建立最大挠度计算公式：

fmax=qb4/150EI。

根据规范规定[f]=b/400，

∴qb4/150EI≤b/400，

整理后得b≤…

+B……………………（Ⅰ）

c）模板标准荷

载

取每米板宽计算

q=1.2×（①+②+③）

=10.01KN/m

d）跨距公式的修正

在利用公式（Ⅰ）进行计算时，E值一般都是直接引用竹胶合板行业标准JG/T3026-1995中的参数或厂家提供的出厂数据。

事实上，这一数字不能完全反映施工现场的实际情况的。

因为竹胶合板模板的弹性模量和静曲强度值随含水率值的不同而改变，含水率升高，弹性模量和静曲强度值明显减小。

通过试验，在砼终凝前，竹胶合板的实际弹性模量值较原值下降20%～25%。

对此，在计算中依据实验结果对原E值进行80%的折减，避免因E值取用有误而造成次龙骨间距过大。

在用100mm×100mm方木作为竹胶合板的支承条件时,由于方木的线刚度远远大于竹编板的线刚度，因此在方木支座范围处的竹编板的挠度可认为是零，那么在进行挠度验算取计算跨度b值时，就可按净空距考虑。

综上所述，在原计算公式b≤33EI/8q中引进E的折减系数α和支座宽度B的参数。

修订后的计算公式应为：

b≤33αEI/8q+B…………………………（Ⅱ）

其中：

α——折减系数0.8

B——龙骨（方木）宽度100mm

E——弹性模量6.0×103MPa

1200×123

I——截面惯性矩mm4

12

将以上各参数分别代入，得b≤414mm，最后确定地下室顶板（300mm厚）次龙骨间距为400mm；

依据上述公式（Ⅱ），同样可以确定：

首层顶板（250mm厚）次龙骨间距为450mm；二层顶板（180mm厚）次龙骨间距为500mm。

4.楼梯及门窗洞口模板

1）楼梯模板

（1）踏步板、平台板采用竹遍胶合板模板，梯侧模板采用木模板，踏步的挡板采用木模板，挡板间用木条撑住；

（2）平台板的支撑采用架子管，立柱底部垫通长木板，立柱间距为800mm，大木龙骨间距800mm，小木龙骨间距500mm，水平拉杆离地面200mm处设一道，以上纵横向每隔1000mm设一道；

（3）踏步板采用木支撑，龙骨间距500mm，木撑采用100mm×100mm的方木。

2）门窗洞口

均用50mm厚木板现场加工木模，与砼接触面刨光。

5.电梯井筒模板

因电梯筒的总高均不高，其模板选用同墙体，内外统一采用宽幅组合钢模板，辅以组合小钢模的阴阳角模。

6.弧形外挑檐板

本工程首层、二层顶板在局部有部分悬挑弧形板，因其弧度和尺寸都不大，因此采用竹编胶合板模板，用100mm×100mm的方木锯弧，钉在竹编板背后形成弧形模板。

（二）支撑体系选型

本工程的支撑分为两种形式：

结构内脚手架和结构外脚手架。

1.结构内“满堂红”脚手架搭设

内脚手架除用于顶板模板的承重架外，还用于内、外墙体及柱子施工时模板的辅助加固，全部采用碗扣式脚手架，“满堂红”布置，格构尺寸依据设计计算，分部位确定。

1）地下室部分

因地下室顶板厚300mm，经过计算（见顶板模板体系计算）采用1200mm×1200mm×1200mm的基本格构；

2）地上部分

地上部分的顶板厚度变薄，分别为250mm、180mm，且板下多处设有800mm高的明梁。

因此，对于梁底和板底分别采用下述方案：

a.梁下的脚手架支撑平面格构为900mm×1500mm，顺梁长方向的立杆间距1500mm，垂直梁长方向立杆间距900mm，横杆步距1200mm；

b.板下的“满堂红”脚手架的平面格构采用1500mm×1500mm，横杆步距为1800mm。

2.外围护脚手架搭设

1）地下室

外脚手架在地下结构施工时主要用于模板的支立和钢筋绑扎的附助手段。

采用双排1200mm×1200mm碗扣式脚手架。

立杆轴心距离保护墙分别为150mm和1350mm，横杆步距1200mm；

2）地上部分

地上结构施工时，外脚手架主要用做外围护架和悬挑结构的施工用脚手架。

根据工期要求，肥槽需要回填，地下室外脚手架的拆除和首层的结构施工同时进行。

因此，地上部分的外脚手架采用斜撑悬挑架，全部用Φ48×3.5的普通架子管搭设。

（1）外悬挑结构施工

本工程首层顶板在局部有伸出4m的悬挑结构，共约800延米。

该部分结构悬挑板的施工采用下图方案。

即在基坑的第一道边坡平台上每隔4.5m砌一500mm×500mm的砖柱，砖柱下做扩大砼柱垫（1000×1000×250mm，标号C25），上做砼柱帽（500×500×120mm，标号C25），在柱帽顶上放置通长的日本I488（利用现有材料），控制标高同地下室顶板，然后在两者之间每隔3m横架一道约5.5m长的I25或[28。

将Φ48×3.5的普通架子管立于其上组成悬挑架，并与首层结构内“满堂红”架连通为一体。

附：

该悬挑结构施工架子验算

A.计算公式

《建筑施工手册》（上）第九章“脚手架工程”中：

应把作用于立杆的轴心荷载和偏心荷载分开。

对两种荷载分别采用如下公式：

a.轴心荷载

当立杆为单杆时

N=H0Pn+ab2（0.5n1q1+ηn2q2）…………………………（1-1）

Pn=q0[1+（a+1.5）/h]+2.5q3/h………………………（1-2）

式中：

q0——立杆每米长度的重量q0=37.7N

q1——脚手板自重钢、木脚手板245N/m2

q2——脚手板上的施工荷载

q3——扣件重量，每个以9.8N计

H0——立杆总高（m）

n——脚手架的总步数

n1——铺脚手板层数

n2——可以构成轴心荷载的作业层数（偶数）

a——立杆纵距（m）

b2——作业面铺板宽度（m）

η——作业面上施工荷载分配于内、外立杆的系数

Pn——每米架高的脚手架杆件的重量

b.偏心荷载

内外立杆分别计算

●内立杆的偏心荷载P内

P内=ηab2q2n5……………………………………（1-3）

●外立杆的偏心荷载P外

P外=ηab2q2n5+Lq0+P0……………………………（1-4）

式中：

L——由一根外立杆承受的剪刀撑、斜撑和栏杆的总平均长度

P0——护栏板（挡脚板）等其他作用于外立杆的荷载

n5——按偏心荷载计算的作业层数

B.荷载计算

悬挑处的模板、龙骨的强度、刚度及立杆承载力详见“顶板模板体系计算”。

此处仅计算型钢的型号、强度、刚度。

a.荷载

①模板及其支架自重0.75KN/m2

②新浇筑混凝土自重（按下截面图考虑）

将梁折算成板

x=650×300/3450=56.52（mm）

25×（0.15+0.0565）=5.16（KN/m2）

③钢筋自重

0.8×（0.15+0.0565）=0.17（KN/m2）

④施工人员及设备荷载

〈规范〉规定：

计算支架、立柱及其他支承结构构件时，均布活荷载取1.0KN/m2

q=1.2×（0.75+5.16+0.17）+1.4×1.0

=8.7KN/m2

在承载面积内

扣架自重H0

N=H0PN=5.3×11.63=61.64（kg）

P0=q0[1+（a+1.5）/h]+2.5q3/h

=3.84×[1+（1.5+1.5）/1.8]+2.5×1.0/1.8

=11.63（kg/m）

P1=q×1.2×3+61.64×9.8/1000

=8.7×1.2×3+61.64×9.8/1000

=31.92（KN）

P2=q×1.35×3+61.64×9.8/1000

=8.7×1.35×3+0.604

=35.84（KN）

求P3

轴心荷载

N单=H0Pn+ab20.5n1q1

=20×11.63+1.5×1.5×0.5×2×25

=288.85（kg）

η内=0.44

η外=0.56

P内=η内ab2q2n5

=0.44×1.5×1.5×270×1

=267.3（kg）

P外=η外ab2q2n5+Lq0+P0

=0.56×1.5×1.5×270×1+11.25×3.84+0.2×0.05×1.5×25

=383.8（kg）

L=（8×6+25.5×2+18×2）/12=11.25（m）

P3=q×0.525×3+N单+P内

=8.7×0.525×3+（288.85+267.3）×9.8/1000

=19.15（KN）

P4=P单+P外

=（288.85+383.8）×9.8/1000

=6.6（KN）

∑MB=0

6.6×0.585+PA4.39=31.92×3.115+35.84×1.915+19.15×0.415

PA=39.2KN

∑MA=0

PB4.39=31.92×1.275+35.84×2.475+19.15×3.975+4.975×6.6

PB=54.3KN

58.76×103×102

[Wx]=Mmax/[б]==293.8（cm3）

200×102

初选

I22aWX=309cm3>293.8cm3

或[25cWX=295cm3>293.8cm3

C.刚度验算

求挠度△D

用图乘法（过程略）

△D=0.015m

=15mm

[△]=l/250=4350/250=17.4（mm）

△D<[△]可以满足

（2）外围护架施工

首层顶板除悬挑结构外，其余部位在进行结构施工时，外围设斜撑悬挑围护架。

因该架只起围护作用，采用单排脚手架（1500mm×1800mm）用两根间距1.5m的Φ48架子管撑起（角度与底板成60。

），因二层顶板缩回首层结构内部，故该架仅立至首层顶板上1.5m-2m。

进入装修阶段后，再将此悬挑架增至双排（并增加斜戗杆）。

详见下图。

因外围护架高度〈10m，不进行验算。

三、工艺措施及方法

（一）模板体系施工工艺

1.基础模板

1）基础底板

基础为650mm厚平板型筏基，根据设计说明，基础施工缝留在底板以上300mm的外墙上。

基础外模借用防水保护墙，其高度砌至基础顶面上400mm处，为使保护墙不位移、不倾斜，每1.2m设一排支撑与土钉墙顶牢；内模用1200mm×300mm普通组合小钢模平放一块组装而成，为保证模板直顺，在其后加两排Φ48×3.5的普通架子管用铁丝与模板绑牢。

为防止模板不被埋在底板混凝土中，可根据具体情况，采用下述三种方案之一：

（1）用砂浆垫块；

（2）100mm×100mm方木，方木下垫垫块与底板上铁用12#铁丝绑牢；

（3）用“［”槽形Φ18以上的钢筋马凳，马凳与上下铁绑牢。

马凳间距不大于3000mm，将模板底板拖起至基础混凝土顶面标高。

模板的加固借助外脚手架，在内模板顶部设一排横杆，间距1200mm，一端与外脚手架立杆用固定扣卡牢，另一端用转扣及1200mm长的横杆固定内模板，为防止模板内移，用12#铁丝向后拉住。

具体见下图

2）后浇带

后浇带缝处钢筋密集，支立模板非常困难，且难以拆除，故采用双层钢板网（内加窗纱一层）来代替模板，不予拆除。

用Φ18钢筋加工成后浇带砼的截面形状作后背支撑（后背支撑两端予留250mm长，以便与底板上下铁绑牢或焊牢），间距不大于300mm,钢板网与后背支撑绑扎牢固，Φ18钢筋背后再焊Φ8@200×200mm的钢筋网片。

详见下图。

2柱模

1）柱墩

在底板垫层上弹出基础中线。

按照模板拼装图拼装侧模，校正尺寸和方正、标高后，用平撑和斜支撑顶牢。

安放支撑上层台阶的马凳，固定上层模板。

两者中线对齐，用平撑和斜撑顶牢，并加抱箍加固。

具体见下图。

2）柱

施工流程：

柱基（独立柱）搭设“满堂红”内脚手架组拼柱模并验收合格柱模起吊就位加固柱模柱模验收合格混凝土浇筑拆模养护

（1）按照《异型柱模组装图集》和柱模编号，在组装场地进行拼装。

对于独立柱将半圆柱模用M12的螺栓一次拼装成型，连墙柱每次拼装一侧模板。

并用砂轮机将接缝错台磨平，模板内部清理干净，涂刷脱模剂，验收合格后用塔吊一次吊运就位。

（2）将柱底部清理干净并用1：

3水泥砂浆做30mm找平层。

柱模就位后，用海绵密封条将竖法兰封严，M12螺栓正反向满上。

并调整柱模竖逢对准正北或正东方向，保证所有柱子接缝方向一致。

（3）用底板预留插筋加抄手木楔固定柱模根部，根据柱模控制线找准上模板位置，利用拉杆或斜撑调整垂直度。

柱模在四个方向各设置两道拉杆，固定于楼板的预埋钢筋环上，用经纬仪控制，用花篮螺栓校正柱模垂直度。

拉杆与地面夹角宜为45。

，预埋钢筋环与柱距离宜为3/4柱高。

调整好垂直度后，利用“满堂红”脚手架，采用可调支撑在四个方向将柱模固定