临沂一中高架支摸方案最终.docx
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临沂一中高架支摸方案最终
1编制依据
1.1工程图纸
山东临沂第一中学北校区建设项目第一标段施工图纸。
1.2规范标准
现行有关国家、行业、地方规范标准。
现行有关国家、行业、地方规范标准
序号
类别
名称
编号
1
国标
《混凝土结构工程施工质量验收规范》
GB50204-2002（2011年版）
2
国标
《建筑结构荷载规范》
GBJ50009-2001
3
行标
《建筑施工模板安全技术规范》
JGJ162—2008
4
行标
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》
JGJ130—2011
J84--2011
5
行标
《建筑施工高处作业安全技术规程》
JGJ80-91
6
企标
《中建八局建筑工程施工技术标准》
2工程概况与施工部署
2.1高架框架梁、板设计概况
山东省临沂第一中学北校区建设项目土建施工工程位于临沂市北城新区，北至南昌路，东至柳青河西路，南至长沙路，西至孝河路，总建筑面积57272.14㎡。
该工程有2#、3#教学组团、体育馆、国际部组成。
根据《山东省建筑工程安全专项施工方案编制审查与专家论证暂行办法》有关规定，为确保模板支撑体系稳定，保证施工质量及安全特编制本案。
表2.1结构工程概况
项目
内容
结构设计标准
1建筑结构设计使用年限为50年；
2建筑结构安全等级为二级；
3地基基础设计等级乙级；
4建筑结构所采用的钢构件应按规定进行防腐、防火处理；
5建筑结构耐火等级为一级。
基础类型
2#、3#教学组团
梁板式筏基
体育馆
柱下独立基础
国际部组团
柱下独基、条基
结构形式
2#、3#教学组团
框架结构
体育馆
框架结构
国际部组团
框架结构
主要结构材料
混凝土
强度等级
基础底板垫层
C15
地下室底板、基础梁、外墙、水箱、水池
C30P6
框架柱、剪力墙
C30
梁、板
C30
楼梯梁、楼梯小立柱、楼梯梯段板
C30
钢筋
直径d=6-10mm
HPB300，fy=270Mpa
直径d≥8mm
HRB400，fy=360Mpa
钢结构
杆件
Q235B
根据施工图纸，属于大跨度高架支模的梁截面、跨度情况如下：
2#教学组团一层大厅（11轴~15轴/J轴~M轴）横向梁最大截面尺寸为400X800，最大跨度6.15m；纵向梁最大截面尺寸为400X800，最大跨度16.35m；最大板厚100mm，高度8.4m。
3#教学组团一层大厅（2轴~6轴/J轴~M轴）横向梁最大截面尺寸为400X800，最大跨度6.15m；纵向梁最大截面尺寸为400X800，最大跨度16.35m；最大板厚100mm，高度8.4m。
体育馆一层北门厅（3轴~8轴/K轴~M轴）横向梁最大截面尺寸为300X700，最大跨度8m；纵向梁最大截面尺寸为300X700，最大跨度4.5m；最大板厚150mm，高度12.4m。
体育馆一层南门厅（3轴~8轴/A轴~B轴）横向梁最大截面尺寸为300X700，最大跨度8m；纵向梁最大截面尺寸为300X700，最大跨度6.5m；最大板厚150mm，高度12.4m。
体育馆一层大厅（4轴~7轴交1/A轴~C轴）横向梁最大截面尺寸为300X700，最大跨度8m；纵向梁最大截面尺寸为300X700，最大跨度8.05m；最大板厚150mm，高度14m。
国际部1#一层（8轴~12轴交G轴~K轴）横向梁最大截面尺寸为300X600，最大跨度7.7m；纵向梁最大截面尺寸为300X700，最大跨度6m；最大板厚120mm，高度10.35m。
国际部1#一层（13轴~20轴交D轴~E轴）横向梁最大截面尺寸为300X750，最大跨度8m；纵向梁最大截面尺寸为300X600，最大跨度14.4m；最大板厚120mm，高度9.3m。
国际部1#一层（20轴~23轴交C轴~E轴）横向梁最大截面尺寸为300X750，最大跨度8m；纵向梁最大截面尺寸为400X1000，最大跨度14.4m；最大板厚120mm，高度9.3m。
国际部2#一层（20轴~25轴交T轴~AA轴）横向梁最大截面尺寸为300X750，最大跨度8m；纵向梁最大截面尺寸为400X1200，最大跨度7.2m；最大板厚120mm，高度10.4m。
2.2施工部署
高架模板支撑搭设时间计划在2013年12月份，劳动力安排300人左右，运输工具主要通过塔吊。
3模板支架设计
3.1方案设计
由于本工程架体支设高度较高，局部跨度和结构构件大。
经综合考虑，架体应满足施工方便、质量易控、安全可靠、经济合理、可操作性强等因素。
本方案选择：
满堂脚手架钢管支撑体系的施工工艺。
高架支模部分的框架结构分为主次梁，为了保证架子体系的整体连续贯通性和可操作性，立杆间距统一排列。
排列原则是基本方格网按900×900考虑，但结合工程实际情况，在梁下做适当调整，并绘制立杆布置图，水平步距1500㎜。
3.2框架梁选择设计计算模型
在楼板布设架体的基础上再在梁底、梁侧一定范围内立杆间距加密；在主梁及次梁支架顶部配专用U形可调托撑；U形托撑上用双钢管做主龙骨，50*80木方作次龙骨。
立杆的强度和稳定性必须满足规范规定。
从立杆平面布置图（详见附图）中可以明确看出各梁底立杆间距及沿梁长方向排距，从中选择有代表性及最大立杆受力进行结构架子体系设计验算。
根据梁截面尺寸情况，以2#教学组团400×800，板厚100，高度8.4米；体育馆300×700，板厚150，高度11.8米；国际部400×1200，，300×750板厚120，高度8.6米为计算模型对满堂支撑脚手架体系进行验算，高度按照11.8m进行验算。
梁侧模根据不同梁高对1200、700高梁分别进行了验算。
具体选择的架体材料、计算模型如下。
梁板架体材料、计算模型表
序
号
构配件名称
使用材
料规格
设计
参数
备注
1
扣件
直角、转角、对接
杆件连接处设置
2
立杆
A48*3.0钢管，对接扣件接长
梁截面
高度
架体宽度
纵向
（沿梁长方向）
横向
（沿梁宽方向）
300X750
8.6米
1000
450
设顶撑一根
见图
300X700
11.8米
1000
450
设顶撑一根
见图
400X800
8.4米
1000
450
设顶撑一根
见图
400X1200
8.6米
1000
450
设顶撑两根
见图
板
900X900
900
900
3
木方
50X80
梁截面
沿梁高方向间距
（木方中心距）
设置要求
400X1200
225
在梁底部、上部及对拉螺栓处必须设置一道，中间均分
400X800
225
4
木方
50X80
梁截面
沿梁宽方向
（木方中心距）
设置要求
300X700
200
在梁边各设置一道，中间均分
300X750
200
400X800
200
400X1200
200
5
木方
50X80
板
木方间距225
6
对拉螺栓
A14
梁截面
沿梁高方向间距
沿梁长度方向
300X700
不设
300X750
设置一道
450
400X800
设置一道
450
400X1200
设置两道
450
7
纵横向水平杆
A48*3.0钢管，旋转扣件接长
在距楼面200mm处设一道，在板底250mm处设一道，在梁底部设一道，中间间距不超过1.5m。
8
水平剪刀撑
A48*3.0钢管，旋转扣件接长
首部、底层各设置一道，中间每3步设置一道，整个满堂架按45度夹角满布。
同一向水平杆间距≤8.2m。
9
竖向剪刀撑
A48*3.0钢管，旋转扣件接长
纵横向均设置，满堂架四边均设置一道，中间每隔8.2m设一道。
10
扫地杆
A48*3.0钢管，旋转扣件接长
距楼面200处纵横设置
13
模板
15厚多层胶合板
3.3架体配件力学性能
钢管、扣件：
根据现场实际情况，由于现场所进钢管壁厚在3.0—3.5mm之间，本方案按3.0mm计算，钢管、扣件的有关计算力学性能如下表：
序号
架体力学性能
壁厚
Φ48.3,3.6mm
Φ48,3.0mm
1
Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值
215N/mm2
215N/mm2
2
钢管截面面积（A）
5.06cm2
4.239cm2
3
钢管回转半径（i）
1.59cm
1.595cm
4
钢管惯性距（I）
12.71cm4
10.78cm4
5
钢管截面模量（W）
5.26cm3
4.5cm3
6
钢管每米长质量
3.97Kg/m
≈3.84Kg/m
7
钢管弹性模量（E）
2.06×105
2.06×105
8
直角扣件、旋转扣件抗滑承载力设计值
8.00KN
8.00KN
9
底座竖向承载力
40kN
40kN
3.4模板底持力层
1、2#、3#教学组团持力层为地下室顶板，待地下室顶板混凝土强度达到1.2KPa时再上人进行模板脚手架施工。
2、体育馆高架支模部位持力层为开挖原土，为保证满堂脚手架持力层要求，开挖至-2.5米（建筑持力层：
粘土，承载力特征值150KPa）后，施工100厚C20素混凝土垫层，待混凝土强度达到1.2KPa时再上人进行模板脚手架施工。
3、国际部高架支模部位持力层为砂石回填，为保证满堂脚手架持力层要求，砂石回填至-2.4米后，施工100厚C20素混凝土垫层，待混凝土强度达到1.2KPa时再上人进行模板脚手架施工。
4梁板模板设计计算
为减少模板体系类型，同时为保证模板脚手架的纵横向立杆在同一直线上，便于水平杆进行拉结，在同一层施工时，采用统一的模板设计体系，因此验算时仅对大截面梁进行验算。
4.1梁侧支撑系统验算
梁侧模板采用多层胶合板（厚15mm），背楞采用50*80木方，平行于梁长布置，间距不超过225mm，主龙骨采用Φ48x3.0双钢管，间距450，A14对拉螺栓沿梁高＠450。
梁高在700mm（含）以下时梁侧不设置对拉螺栓。
梁侧模板验算与梁高相关，取400×1200验算对拉螺栓体系，取300×700梁验算无对拉螺栓体系。
具体梁支撑情况详见附图。
4.1.1400X1200梁侧模板荷载
新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值：
F=0.22γCt0β1β2V1/2
F′=γCH
其中：
γC—混凝土的密度，取为24KN/m3
t0=200/（T+15）
T—混凝土的温度取T=25℃
t0=200/（15+15）=6.7
β1—外加剂修正系数，因采用泵送砼故取为1.15
β2—砼坍落度影响系数采用泵送砼，坍落度在140～180之间，故β2取为1.20
V—浇筑速度取V=2.5m/h
则：
F=0.22×24×6.7×1.2×1.15×2.51/2=77.19KN/m2
F′=γCH=24×1.2=28.8KN/m2
取二者之间的小值
则新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值为F′=28.8KN/m2
振捣砼产生的荷载标准值取F7=4KN/m2
承载能力设计荷载：
F1=（1.2F/+1.4×F7）×0.9=36.15KN/m2
刚度验算荷载：
F2=F/=28.8KN/m2
其中0.9为计算折减系数。
4.1.2400X1200梁侧模板体系验算
梁侧模板体系验算
化为线型均布荷载（取1m宽作为计算单元）：
模板验算（15厚胶合板）
A、抗弯强度验算
σ=M/W
其中：
M=0.1×q×L2=0.1×36.15×2252
=1.83×105N.mm
截面抵抗矩W=bh2/6＝1000×152/6＝37500mm3
则：
σ=4.88N/mm2其中fm-面板的抗弯强度设计值（N/mm2）；f=13.000N/mm2；
B、挠度验算
ω=0.677×q×L4/（100×E×I）
其中：
E表示弹性模量：
4500N/mm2
I表示惯性矩I＝bh3/12＝1000×153/12=2.81×105mm4
则：
ω=0.677×28.8×2254/（100×4500×2.81×105）
＝0.4mm<[ω]=L/250=0.8mm
说明该模板符合施工规范要求。
模板背楞验算（木方50*80）
概况：
模板背楞50*80木方沿梁高净间距225mm。
计算示意图（按3等跨连续梁计算）：
化为线型均布荷载：
q1=36.15×0.225=8.14N/mm
q2=28.8×0.225=6.48N/mm
A、抗弯强度验算：
σ=M/W
其中：
M=0.1×q×L2=0.1×8.14×4502
=164835N.mm
W=bh2/6=50×802/6=53333mm3
则：
σ=3.1N/mm2B、挠度验算
ω=0.677×q×L4/（100×E×I）
其中：
E表示弹性模量：
9000N/mm2
I表示惯性矩I=bh3/12=50×803/12=2133333mm4
则：
ω=0.677×6.48×4504/（100×9000×2133333）
＝0.1mm<[ω]=450/250=1.8mm
说明该模板背楞符合施工设计要求。
龙骨验算（按Φ48x3.0＠450单钢管计算）
木方传递到龙骨的集中力为：
P1=36.15×0.45×0.225=3.66KN
P2=28.8×0.45×0.225=2.92KN
计算示意图（近似简化）（按3等跨连续梁计算）：
A、抗弯强度验算：
查施工手册结构静力计算表：
M=0.175×P×L2=0.175×3.66×0.452=0.13KN.m
σ=M/W=0.2×103×103/（4.5×103）＝28.89N/mm2
其中：
W=4.5X103mm3
则：
σ=28.89N/mm2B、挠度验算
查施工手册结构静力计算表：
ω=1.146×p×L4/（100×E×I）
其中：
E表示弹性模量：
206000N/mm2
I表示惯性矩I=10.78×104mm4
则：
ω=0.677×2.92×103×4503/（100×206000×10.78×104）
＝0.082mm<[ω]=L/250=1.8mm
说明该模板次龙骨符合施工设计要求。
对拉螺栓验算（沿梁高450mm一道）
A14对拉螺栓轴向拉力设计值为17.8KN。
则N=2P=2×3.66=7.32KN＜［N］=17.8KN,该对拉螺栓满足要求。
4.1.3300X700梁侧模板荷载
新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值：
F=0.22γCt0β1β2V1/2
F′=γCH
其中：
γC—混凝土的密度，取为24KN/m3
t0=200/（T+15）
T—混凝土的温度取T=15℃
t0=200/（15+15）=6.7
β1—外加剂修正系数，因采用泵送砼故取为1.15
β2—砼坍落度影响系数采用泵送砼，坍落度在140～180之间，故β2取为1.20
V—浇筑速度取V=2.5m/h
则：
F=0.22×24×5×1.2×1.15×2.51/2=77.19KN/m2
F′=γCH=24×0.7=16.8KN/m2
取二者之间的小值
则新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值为F′=16.8KN/m2
振捣砼产生的荷载标准值取F7=4KN/m2
承载能力设计荷载：
F1=（1.2F/+1.4×F7）×0.9=23.18KN/m2
挠度验算荷载：
F2=16.8KN/m2
其中0.9为计算折减系数。
4.1.4300X700梁侧模板体系验算
梁侧模板体系验算
计算示意图（按三等跨连续梁计算）：
化为线型均布荷载（取1m宽作为计算单元）：
q1=F1×1=23.18N/mm
q2=F2×1=16.8N/mm
模板验算（15厚胶合板）
A、抗弯强度验算
σ=M/W
其中：
M=0.1×q×L2=0.1×23.18×2252
=1.17×105N.mm
截面抵抗矩W=bh2/6＝1000×152/6＝37500mm3
则：
σ=3.13N/mm2其中fm-面板的抗弯强度设计值（N/mm2）；f=13.000N/mm2；
B、挠度验算
ω=0.677×q×L4/（100×E×I）
其中：
E表示弹性模量：
4500N/mm2
I表示惯性矩I＝bh3/12＝1000×153/12=2.81×105mm4
则：
ω=0.677×16.8×2254/（100×4500×2.81×105）
＝0.23mm<[ω]=L/250=0.8mm
说明该模板符合施工规范要求。
模板背楞验算（木方50*80）
概况：
模板背楞50*80木方沿梁高净间距225mm。
计算示意图（按3等跨连续梁计算）：
化为线型均布荷载：
q1=F1×0.225=5.22N/mm
q2=F2×0.225=3.78N/mm
A、抗弯强度验算：
σ=M/W
其中：
M=0.1×q×L2=0.1×5.22×4502
=105705N.mm
W=bh2/6=50×802/6=53333mm3
则：
σ=1.98N/mm2B、挠度验算
ω=0.677×q×L4/（100×E×I）
其中：
E表示弹性模量：
9000N/mm2
I表示惯性矩I=bh3/12=50×803/12=2133333mm4
则：
ω=0.677×3.78×4504/（100×9000×2133333）
＝0.05mm<[ω]=450/250=1.8mm
说明该模板背楞符合施工设计要求。
龙骨验算
木方传递到龙骨的集中力为：
P1=23.18×0.45×0.225=2.35KN
P2=16.8×0.45×0.225=1.7KN
计算示意图（近似简化）（按简支梁计算）：
A、抗弯强度验算：
查施工手册结构静力计算表：
=0.53KN.m
σ=M/W=0.53×103×103/（4.5×103）＝117.78
其中：
W=4.5X103mm3
则：
σ=117.78N/mm2B、挠度验算
查静力计算表：
=1.26mm<[ω]=L/250=2.2mm
其中：
E表示弹性模量：
206000N/mm2
I表示惯性矩I=10.78×104mm4
说明该模板龙骨符合施工设计要求。
扣件验算
梁两侧主龙骨下方在梁底采用钢管拉结，拉结处采用直角扣件；上方采用钢管斜撑。
做法见附图。
N=2P=2.35×2=4.7KN
单扣件抗滑力为8KN，考虑折减系数0.8，则N=4.7<8×0.8=6.4KN
说明采用单扣件连接符合要求。
4.2梁板底模板体系验算
2#、3#教学组团400×800梁，8.4m层高进行计算，其他梁底的设置情况同设置，不再进行计算。
体育馆300×700梁，按照11.8m层高进行计算，其他梁底的设置情况同设置，不再进行计算。
国际部400×1200、300×750梁，小于400×1200且大于300×750的梁按照400×1200设置，小于300×750梁按照300×750梁设置，按照8.6m层高进行计算。
取层高11.8m,150mm厚的板型计算，为保证立杆的连续型，其他板厚板底支撑设置情况同150mm厚板，不再进行计算。
立杆间距为900mm×900mm，步距为1500mm。
梁板模板采用多层胶合板（厚15mm），木方50*80、A48*3.0钢管。
具体梁支撑情况详见附图。
4.2.1400X1200梁底模板体系验算（国际部）
荷载标准值
A恒荷载
钢筋、砼自重25.5×0.4×1.2=12.24KN/m
模板自重0.5×（0.4+2×1.05）=1.25KN/m
合计13.49KN/m
B活荷载
振捣荷载2×0.4=0.8KN/m
荷载设计值
（1.35×13.49+1.4×0.7×0.8）×0.9=17.1KN/m
荷载设计值：
q1=17.1KN/m
验算挠度荷载标准值：
q2=13.49KN/m
4.2.1.1梁底模板（15mm厚木胶板）验算
计算示意图（近似简化）（按2等跨连续梁计算）：
化为线型均布荷载（取1m宽作为计算单元）：
A、抗弯强度验算（按3跨连续梁计算）
σ=M/W
其中：
M=0.125qL2=0.125×17.1×2002
=8.55×104N.mm
截面抵抗矩W=bh2/6=1000×152/6=3.75×104mm3
则：
σ=2.28N/mm2B、挠度验算
弹性模量E=4500N/mm2
惯性矩I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4
ω=0.677q×L4/（100×E×I）
=0.677×13.49×2004/（100×4500×2.81×105）
则：
ω=0.116mm<[ω]=L/250=200/250=0.8mm
说明该模板符合施工设计要求。
4.2.1.2模板底50×80mm木方验算
计算示意图（按三等跨连续梁验算）：
化为线型均布荷载：
q1=17.1/0.4×0.2=8.55N/mm（强度验算）
q2=13.49/0.4×0.2=6.75N/mm（挠度验算）
A、抗弯强度验算
σ=M/W
其中：
M=0.1qL2=0.1×8.55×4502
=173137.5N.mm
截面抵抗矩W=bh2/6=50×802/6=53333mm3
则：
σ=3.25N/mm2B、挠度验算
弹性模量E=9000N/mm2
惯性矩I=bh3/12=50×803/12=2133333mm4
ω=0.677qL4/（100×E×I）
=0.677×6.75×4504/（100×9000×2133333）
则：
ω=0.1mm<[ω]=L/250=450/250=1.8mm
说明该次龙骨符合施工设计要求。
4.2.1.3梁底龙骨（与梁纵截面垂直横杆）验算
梁底设一根立杆，计算简图如图所示。
N1=N3=8.55×0.45/2=1.92KN
N2=3.85KN
A、抗弯强度验算
M=0.156FL=0.156×1.92×103×500=149760N.mm
σ=M/W
＝149760/（4.5×103）
＝33.28N/mm2
则：
σ=33.28N/mm2满足要求。
B、挠度验算
0.11mm<[ω]=L/250=2mm
梁底龙骨挠度满足设计要求。
4.2.1.4立杆强度、稳定性验算
400宽的梁，搭设1000宽的支撑系统，梁底龙骨直接将力传给立杆。
根据等跨连续梁公式可得：
两侧立杆受
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