海上世界主体结构支架模板方案.docx

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海上世界主体结构支架模板方案

海上世界站主体结构模板工程、支架体系施工专项方案

第1章工程概况

本站主体结构形式为地下双层单柱双跨钢筋混凝土矩形框架结构，主体结构与围护结构组成共同受力的复合式结构。

车站净长189m。

本工程盾构井段顶板厚800mm，中板厚400mm，底板厚900mm，侧墙厚600mm（局部700mm）；标准段顶板厚800mm，中板厚400mm，底板厚900mm，侧墙厚600mm。

地下二层有两种净空：

高7.15m（盾构井）、高6.04m（其它段）；负一层净高4.65m（详细断面尺寸见下图）。

为了确保梁、板底模支撑的牢固，避免模板的变形和破坏，因此，对本工程梁、板模分别进行设计及演算，以确保该工程梁、板模支撑有足够的刚度和稳定性来满足施工要求。

第2章结构模板与支架系统施工设计与检算

1、设计依据

（1）深圳地铁2号线2206标海上世界站主体结构相关设计资料。

（2）本工程土建工程相关合同文件、招标文件、投标文件。

（3）国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及深圳地区在安全文明施工等方面的规定。

（4）《建筑施工手册》（第四版），中国建筑工业出版社。

（5）江正荣编《建筑施工计算手册》，中国建筑工业出版社。

（6）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），中国建筑工业出版社。

（7）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002），中国建筑工业出版社。

（8）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130），中国建筑工业出版社。

（9）我单位在地下工程结构方面的施工经验。

2、模板与支架系统设计检算说明

2.1设计检算范围

标准段主体结构工程包括：

顶板、顶梁、中板、中梁、侧墙、立柱等内容。

由于底板采用直接在垫层上做防水层后施作结构砼，底板与底梁侧模的模板与支撑形式相对简单，根据施工经验进行模板与支撑施工，不必做设计检算。

本方案仅对顶板、顶梁、中板、中梁、侧墙、柱的模板及支架进行设计检算，确保模板与支架系统的强度、刚度及稳定性等满足要求。

2.2设计检算原则

1）在满足结构受力的前提下考虑挠度变形控制。

2）综合考虑结构的安全性、稳定性。

3）采取比较符合实际的力学模型进行计算。

2.3模板变形值的有关规定

为了保证结构表面的平整度，模板支架必须具有足够的刚度，验算时其变形值不超过下列规定：

1）结构表面外露的模板，为模板构件计算跨度的1/400。

2）结构表面隐蔽的模板，为模板构件计算跨度的1/250。

3）支架的压缩变形值或弹性挠度，为相应的结构计算跨度的1/1000。

3、模板与支架材料力学性能

3.1木枋（松木枋）

截面尺寸

抗弯强度值f

弹性模量E

惯性矩I=bh3/12

抵抗矩W=bh2/6

100×50mm

10N/mm2

10000N/mm2

6666667mm4

83333mm3

100×100mm

10N/mm2

10000N/mm2

8333333mm4

166667mm3

3.218mm厚胶合板

尺寸

弹性模量E

抗弯强度值fm

2440×1220×18mm

10000N/mm2

13N/mm2

3.3扣件式钢管支架

外径

壁厚

截面积A

惯性矩I

截面模量W

回转半径i

每米自重

48mm

3.5mm

489mm2

121900mm4

5078mm3

15.78mm

38.4N

钢管、扣件钢材Q235A（3号）强度极限值

215N/mm2

（直角、旋转）扣件抗滑移承载力设计值

8.5kN

水平杆件（小横杆、大横杆）容许挠度值

（l/150）

钢管的弹性模量E

210000N/mm2

主要受压构件（立柱）的容许长细比

150

4、板、梁底模板与支架施工设计、检算

4.1设计参数

本工程结构顶板厚800mm，顶纵梁为1800mm×1100mm（高×宽）。

结构中板厚400mm，中纵梁为900mm×900mm（高×宽）。

顶梁取最大梁截面（截面尺寸为1800×1100）和顶板支模高度（高度为4.65m，板厚800mm）为典型例子进行本工程高支模模板及支撑系统计算；中板取最大梁截面（截面尺寸为1100×1000）和中板最大支模高度（高度为7.15m，板厚400mm）为典型例子进行本工程高支模模板及支撑系统计算；其余部位的计算类同。

模板选用18mm厚胶合板，采用φ48×3.5扣件式钢管满堂红支架作为承载主体。

满堂红支架由顶托、立杆、大横杆、小横杆、剪刀撑构成空间网格结构，立杆沿竖向、大横杆沿横向，小横杆沿纵向布置。

中、顶板施工时立杆作为主要的受压承载杆件，小横杆和大横杆连接杆件，小横杆的横向间距与立杆横向间距一致，竖向间距与大横杆一致；另外设置必要的剪刀撑和斜撑，以保证结构的稳定。

中、顶板模板与支架体系图见下图。

4.2荷载计算

注：

荷载及荷载组合查《建筑施工计算手册》8.5.1模板荷载计算及相关规定。

荷载组合

分项系数

设计荷载

（KN/m2）

q挠

（KN/m2）

q强

（KN/m2）

梁

模板0.30KN/m2

1.2

0.36

30.60h+0.36

q挠+6.3

砼24.00

25.50

KN/m3

1.2

30.60

钢筋1.50

施工人员、施工设备、振捣砼4.5KN/m2

1.4

6.3

板

模板0.3KN/m2

1.2

0.36

30.12h+0.36

q挠+6.3

砼24.00

25.10

KN/m3

1.2

30.12

钢筋1.10

施工人员、施工设备、振捣砼4.5KN/m2

1.4

6.3

其中：

1、模板及支架自重见8-25；

2、荷载分项系数见表8-27；

3、荷载组合见表8-28。

1、板的计算荷载包括钢筋砼自重、模板自重、施工人员及设备荷载、振捣砼产生的荷载。

计算时施工荷载按均布荷载考虑。

1）钢筋砼自重：

q1=k1γh，k1取1.2，q1=1.2γh

板厚400mm时，q1=1.2×25.1×0.4=12.048kN/m2

板厚800mm时，q1=1.2×25.1×0.8=24.096kN/m2

2）模板自重：

q2=k2×0.3，k2取1.2，q2=1.2×0.3=0.36kN/m2

3）施工人员及设备荷载：

q3=k3×2.5，k3取1.4，q3=1.4×2.5=3.5kN/m2

4）振捣砼产生的荷载：

q4=k4×2，k4取1.4，q4=1.4×2=2.8kN/m2

模板及支架受力计算时荷载为：

q=q1+q2+q3+q4

板厚400mm时，q=12.05+0.36+3.5+2.8=18.71kN/m2

板厚800mm时，q=24.096+0.36+3.5+2.8=30.76kN/m2

2、梁的计算荷载包括钢筋砼自重、模板自重、施工人员及设备荷载、振捣砼产生的荷载。

计算时施工荷载按均布荷载考虑。

1）钢筋砼自重：

q1=k1γh，k1取1.2，q1=1.2γh

梁高900mm时，q1=1.2×25.5×0.9=27.54kN/m2

梁高1800mm时，q1=1.2×25.5×1.8=55.08kN/m2

2）模板自重：

q2=k2×0.3，k2取1.2，q2=1.2×0.3=0.36kN/m2

3）施工人员及设备荷载：

q3=k3×2.5，k3取1.4，q3=1.4×2.5=3.5kN/m2

4）振捣砼产生的荷载：

q4=k4×2，k4取1.4，q4=1.4×2=2.8kN/m2

模板及支架受力计算时荷载为：

q=q1+q2+q3+q4

梁高900mm时，q=27.54+0.36+3.5+2.8=34.20kN/m2

梁高1800mm时，q=55.08+0.36+3.5+2.8=61.74kN/m2

4.3板模板及支架受力检算

4.3.1板模板检算

计算模型与计算荷载

模板按三跨等跨连续梁板计算。

计算跨度按第一层木枋作为支座，跨度为第一层两木枋之间的间距，l1取0.3m。

模板计算模型见下图。

模板计算模型图

模板按1m宽计算，计算荷载q取：

板厚400mm时，q=18.71kN/m

板厚800mm时，q=30.76kN/m

模板最大弯矩计算

模板的计算最大弯矩：

M=Kmql2，式中弯矩系数Km取0.1

板厚为400mm时，M=0.1×18.71×0.32=0.16839kN.m=168390N.mm

板厚为800mm时，M=0.1×30.76×0.32=0.27684kN.m=276840N.mm

强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

板的截面面积矩：

W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3

板厚为400mm时，σ1=168390/54000=3.12N/mm2

板厚为800mm时，σ2=276840/54000=5.13N/mm2

故：

σ1=3.12N/mm2

σ2=5.13N/mm2

刚度验算

板模板的挠度：

ωA=Kωql4/（100EI）

式中Kω取0.99，E取10000N/mm2，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4

板厚400mm时，ωA1=0.99×18.71×3004/（100×10000×486000）=0.309mm

板厚800mm时，ωA2=0.99×33.77×3004/（100×10000×486000）=0.557mm

故：

ωA1=0.309mm<[ω]=300/250=1.2mm，满足刚度要求。

ωA2=0.557mm<[ω]=300/250=1.2mm，满足刚度要求。

4.3.2板底木枋检算

板底木枋有一层：

板底纵方木。

板底纵方木计算模型与计算荷载

第一层木枋按三跨等跨连续梁计算，第二层钢管间距取0.8m（顶板）/0.9m（中板）。

第一层木枋计算模型见下图。

第一层木枋计算模型图

计算荷载q为：

板厚400mm时，q=18.71kN/m2×0.3m=5.61N/mm

板厚800mm时，q=30.76N/m2×0.3m=9.23N/mm

第一层木枋最大弯矩计算

第一层木枋的计算最大弯矩：

M=Kmql2，式中弯矩系数Km取0.1

板厚400mm时，M=0.1×5.61×0.92=454410N.mm

板厚800mm时，M=0.1×9.23×0.82=590720N.mm

强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

第一层木枋截面面积矩：

W=bh2/6=100×1002/6=166667mm3

板厚400mm时，σ1=454410/166667=2.73N/mm2

板厚800mm时，σ2=590720/166667=3.54N/mm2

故：

σ1=2.73N/mm2

σ2=3.54N/mm2

刚度验算

第一层木枋的挠度：

ωA=Kωql14/（100EI）

式中Kω取0.99，E取9000N/mm2，I=bh3/12=100×1003/12=8333333.3mm4

板厚400mm时，ωA1=0.99×5.61×9004/（100×9000×8333333.3）=0.486mm

板厚800mm时，ωA2=0.99×9.23×8004/（100×9000×8333333.3）=0.499mm

故：

ωA1=0.486mm<[ω]=900/250=3.6mm，满足刚度要求。

ωA2=0.499mm<[ω]=800/250=3.2mm，满足刚度要求。

4.3.3第二层钢管检算

计算模型与计算荷载

第二层钢管按三跨等跨连续梁计算。

计算跨度按脚手架作为支座，跨度为脚手架之间的间距（当板厚为800时，间距取700mm；当板厚为400时，间距取800mm；）。

第二层钢管计算模型见下图。

第二层钢管计算模型图

计算荷载P为：

板厚400mm时，P=5.61kN/m×0.8m=4.5kN

板厚800mm时，P=9.23kN/m×0.7m=6.461kN

第二层钢管最大弯矩计算

第二层钢管计算最大弯矩：

M=KmPl2，式中Km为弯矩系数，l2取0.7m（板厚800时）或0.8m（板厚400时），Km=0.213

板厚400mm时，M=0.213×4.5×0.8=766800N.mm

板厚800mm时，M=0.213×6.461×0.7=963335N.mm

强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

板厚400或800时都取钢管（采用双钢管），则W=5078×2=10156mm3

板厚400mm时，σ1=766800/10156=75.5N/mm2

板厚800mm时，σ2=963335/10156=94.85N/mm2

故：

σ1=75.5N/mm2

σ2=94.85N/mm2

刚度验算

第二层钢管的挠度：

ωA=KωPl23/（100EI）

式中挠度系数Kω取1.615，E取210000N/mm2，l2=0.7m（板厚800mm）或0.8m（板厚400mm）

板厚400mm或800mm时都取钢管：

I=121900mm4

板厚400mm时，ωA1=1.146×4500×8003/（100×210000×121900）=1.032mm

板厚800mm时，ωA2=1.146×6461×7003/（100×210000×121900）=0.992mm

故：

ωA1=1.032mm<[ω]=3.2mm，满足刚度要求。

ωA2=0.992mm<[ω]=2.8mm，满足刚度要求。

4.3.4板支架检算

支架的设计参数

第二层钢管下采用满堂红支架作为承载主体。

支架采用φ48mm扣件式钢管支架,间距为：

当板厚为400mm时,纵向间距0.8m，横向间距0.9m，横杆每1.4m设置一层;当板厚为800mm时,纵向间距0.7m，横向间距0.8m，横杆每1.35m设置一层。

立杆底座支撑在结构板上。

立杆采用单根钢管，上端设置立杆可调顶托，第二道双钢管并排安放于顶托上。

可调顶托除起到调节梁板预拱度和调整荷载分布的作用外，施工完成后还可便于模板和支架的拆卸。

计算荷载

中板（板厚为400mm）底一纵、横距内（计算单元内）模板支架自重见下表：

板底一纵、横距内（计算单元内）模板支架自重

（KN）

立杆（6.6-0.05）×0.0384=6.6×0.0384

=0.2515

横杆0.9×5×0.0384

=0.173

纵杆0.8×5×0.0384

=0.1536

直角扣件（支架顶主节点处按增加一扣件考虑）21×13.2×10-3

=0.2772

对接扣件18.4×10-3/6.5×0.8

=0.0023

剪刀撑（每隔四排垂直两个方向设置剪刀撑,计算支架自重时,考虑含剪刀计算单元,剪刀撑斜杆与地面的倾角近似取为a=60°）

2×6.55×0.8×0.0384/（sin60°×6.5ctg60°）×2

=0.2458

旋转扣件（剪刀撑每步与立杆相交处或与水平杆相交处均有旋转扣件扣接）

20×14.6×10-3×0.8/（6.55ctg60°）×2

=0.0412

合计

1.145KN

顶板（板厚为800mm）底一纵、横距内（计算单元内）模板支架自重见下表：

板底一纵、横距内（计算单元内）模板支架自重

（KN）

立杆（4.95-0.05）×0.0384=4.9×0.0384

=0.1882

纵杆0.7×4×0.0384

=0.1228

横杆0.8×4×0.0384

=0.1075

直角扣件（支架顶主节点处按增加一扣件考虑）9×13.2×10-3

=0.1188

对接扣件18.4×10-3/6.5×0.7

=0.0020

剪刀撑（每隔四排垂直两个方向设置剪刀撑,计算支架自重时,考虑含剪刀计算单元,剪刀撑斜杆与地面的倾角近似取为a=60°）

2×4.9×0.7×0.0384/（sin60°×4.9ctg60°）×2

=0.2152

旋转扣件（剪刀撑每步与立杆相交处或与水平杆相交处均有旋转扣件扣接）

8×14.6×10-3×1.5/（4.9ctg60°）

=0.0620

合计

0.817KN

1、永久荷载标准值:

中板底模板支架自重标准值1.145KN

顶板底模板支架自重标准值0.817KN

板木模板自重标准值0.3KN/m2

板钢筋自重标准值每平方钢筋1.1KN

新浇筑混凝土自重标准值24KN/m2

2、可变荷载标准值:

施工人员及设备荷载标准值2.5KN/m2

振捣混凝土时产生的荷载标准值2.0KN/m2

验算混凝土板模板支架

1、混凝土板模板支架立杆计算：

（1）板厚400mm时:

支架立杆的轴向力设计值为顶托传给立杆最大竖向力与支架自重产生的轴向力设计值之和。

将用于木坊上的线性均布荷载，最后简化为每一根立柱上的集中荷载。

板厚400mm时，R=18.71×0.8×0.9=13.471kN。

即：

N=R+1.145×1.2=13.471+1.145×1.2=14.845KN

模板支架立杆的计算长度:

l0=h+2a=0.5+2×0.21=0.92m

λ=920/15.9=57.86

查规范附录表得φ=0.826

由规范公式验算支架立杆稳定性即:

N/（φA）=14.845×103/（0.826×489）=36.75N/mm2

满足要求。

（2）板厚800mm时:

支架立杆的轴向力设计值为顶托传给立杆最大竖向力与支架自重产生的轴向力设计值之和。

将用于木坊上的线性均布荷载，最后简化为每一根立柱上的集中荷载。

板厚800mm时，R=30.76×0.7×0.8=17.226kN。

即：

N=R+0.817×1.2=17.226+0.874×1.2=18.274KN

模板支架立杆的计算长度:

l0=h+2a=0.5+2×0.35=1.2m

λ=1200/15.9=75.47

查规范附录表得φ=0.747

由规范公式验算支架立杆稳定性即:

N/（φA）=18.274×103/（0.747×489）=50.03N/mm2

满足要求。

4.3.5结论

经以上验算可知，结构顶板、中板板模板与支架设计满足要求。

4.4梁模板及支架受力检算

4.4.1梁底模板检算

计算模型与计算荷载

模板按三跨等跨连续梁板计算。

计算跨度按第一层木枋作为支座，跨度为第一层两木枋之间的间距，l1取0.3m。

模板计算模型见下图。

模板计算模型图

模板按1m宽计算，计算荷载q取：

梁高900mm时，q=27.54+0.36+3.5+2.8=34.20kN/m2

梁高1800mm时，q=55.08+0.36+3.5+2.8=61.74kN/m2

模板最大弯矩计算

模板的计算最大弯矩：

M=Kmql2，式中弯矩系数Km取0.1

梁高为900mm时，M=0.1×34.20×0.32=307800N.mm

梁高为1800mm时，M=0.1×61.74×0.32=555660N.mm

强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

板的截面面积矩：

W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3

梁高为1100mm时，σ1=307800/54000=5.70N/mm2

梁高为1800mm时，σ2=555660/54000=10.29N/mm2

故：

σ1=5.70N/mm2

σ2=10.29N/mm2

刚度验算

板模板的挠度：

ωA=Kωql4/（100EI）

式中Kω取0.99，E取10000N/mm2，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4

梁高1100mm时，ωA1=0.99×34.20×3004/（100×10000×486000）=0.564mm

梁高1800mm时，ωA2=0.99×61.74×3004/（100×10000×486000）=1.019mm

故：

ωA1=0.564mm<[ω]=300/250=1.2mm，满足刚度要求。

ωA2=1.019mm<[ω]=300/250=1.2mm，满足刚度要求。

4.4.2梁底木枋检算

梁底木枋有一层：

板底纵方木。

梁底纵方木计算模型与计算荷载

第一层木枋按两跨等跨连续梁计算，第二层钢管横向间距L1=0.55m。

第一层木枋计算模型见下图。

第一层木枋计算模型图

计算荷载q为：

梁高900mm时，q=34.20×0.3=10.26kN/m

梁高1800mm时，q=61.74×0.3=18.522kN/m

第一层木枋最大弯矩计算

第一层木枋的计算最大弯矩：

M=Kmql2，式中弯矩系数Km取0.07

梁高1100mm时，M=0.07×10.26×0.552=217256N.mm

梁高1800mm时，M=0.07×18.522×0.552=392161N.mm

强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

第一层木枋截面面积矩：

W=bh2/6=100×1002/6=166667mm3

梁高900mm时，σ1=217256/166667=1.304N/mm2

梁高1800mm时，σ2=392161/166667=2.353N/mm2

故：

σ1=1.304N/mm2

σ2=2.353N/mm2

刚度验算

第一层木枋的挠度：

ωA=Kωql14/（100EI）

式中Kω取0.521，E取9000N/mm2，I=bh3/12=100×1003/12=8333333.3mm4

梁高1100mm时，ωA1=0.521×10.26×5504/（100×9000×8333333.3）=0.065mm

梁高1800mm时，ωA2=0.521×18.52×5504/（100×9000×8333333.3）=0.117mm

故：

ωA1=0.065mm<[ω]=550/250=2.2mm，满足刚度要求。

ωA2=0.117mm<[ω]=550/250=2.2mm，满足刚度要求。

4.4.3第二层钢管检算

计算模型与计算荷载

第二层钢管按三跨等跨连续梁计算。

计算跨度按脚手架作为支座，跨度为脚手架之间的间距（顶梁时间距取700mm；中梁时间距取800mm；）。

第二层钢管计算模型见下图。

第二层钢管计算模型图

计算荷载P为：

计算顶梁时，P=10.26kN/m×0.55m×1.25=7.05kN

计算底梁时，P=18.522kN/m×0.55m×1.25=12.733kN

第二层钢管最大弯矩计算

第二层钢管计算最大弯矩：

M=KmPl2，式中Km为弯矩系数，l2取0.7m（顶梁）或0.8m（中梁），Km=0.213

中梁，M=0.213×7.05×0.8=1201320N.mm

顶梁，M=0.213×12.733×0.7=1898490N.mm

强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

第二道钢管均采用双钢管，则W=5078×2=10156mm3

中梁时，σ1=1201320/10156=118.287N/mm2

顶梁时，σ2=1898490/10156=186.933N/mm