格构柱应用于模板早拆体系施工工法.docx
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格构柱应用于模板早拆体系施工工法
格构柱应用于模板早拆体系施工工法
1.前言
步步高·泸州新天地为大型商业综合体，本工程裙楼部分单层建筑面积大；梁跨度、尺寸较大（最大梁尺寸为400×2500，各尺寸梁间净跨普遍为8m）；后浇带较多（地下部分根据后浇带划分为16个区域），后浇带位置均可看成悬挑部位；±0.000时结构外边线向内缩减一个轴线（普遍为8.4m），导致二次结构阶段施工电梯需架设在地下室顶板上，施工电梯下部需设置顶撑；裙楼负一层至六层楼板分别设置八处高支模支撑架，高度9.6m-38.4m不等，高支模下部需设置顶撑。
如按《混凝土结构工程施工规范》GB50666、《建筑施工计算手册》要求采用普通模板支撑体系的施工方法对现浇结构的模板及其支架拆除，施工电梯及高支模处回顶，模板支撑体系材料用量大，且周转期长。
结合本项目实际情况，在模板支撑体系中增加格构柱进行回顶的措施可有效解决上述问题。
2.工法特点
为达到提高模板及支撑体系材料的周转率，节约周转材料的目的，利用格构柱合理的顶撑，把结构跨度人为的划小，降低其内力，使部分模板能够早拆，顶撑设置资源最优化，而结构的安全度又不受影响。
施工简便、布置灵活；格构柱工厂加工完成后，在现场按照梁底净空尺寸组装；以梁的交叉部位为参考点，在各个梁下按要求均匀布置即可；内模架材料周转快，投资少，见效快，经济效益显著；同时，运输量的减少，工人劳动强度的减轻及有利于施工现场的管理；功能多，适应能力强，比如高支模、施工电梯下部回顶；可周转使用。
3.适用范围
本工法已应用于步步高·泸州新天地模板支撑体系。
它是采用3根Φ48×3和3根Φ48×1.5钢管制作构造柱模组，采用等边三角形钢板穿孔连接作为缀板，长度为3m，1.5m两种，配合U托以便根据不同层高进行搭配。
连接位置长度150mm，如图4-1和图4-2所示。
本工法适用于大型商业综合体等公共建筑及工业厂房楼板、梁的模板支撑体系；施工工期紧张，需加快材料周转速度的工程；单层面积较大，特别是梁板间跨度较大的建筑物；适用于楼板上部施工荷载大，需要顶撑的工程。
图3-1格构柱、缀板平面尺寸大样图
图3-21.5m、3m长格构柱
4.工艺原理
根据《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011的规定，板构件跨度≤2.0m时，混凝土强度达到设计强度的50％时方可拆模；跨度在2.0m-8.0m时，混凝土强度达到设计强度的75％时方可拆模；对于梁、拱、壳构件跨度≤8.0m时，混凝土强度达到设计强度的75％、跨度大于8.0m时，混凝土强度达到设计强度的100％时方可拆模。
格构柱早拆施工技术的基本原理就是在施工阶段把结构跨度人为的划小（格构柱间距1.2-1.5m），在各层楼板中的重要结构部位即梁下部支撑构造柱，降低其内力，使楼板模板能够早拆，梁下部模板保留，待砼强度符合规范要求后再进行拆除。
格构柱支撑计算时不考虑普通支撑架的作用，单独计算格构柱对楼板中梁的承载力是否满足要求。
利用制作格构柱稳定性比普通钢管好的特点作为回顶支撑的施工材料。
5.工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
格构柱平面布置图绘制及计算承载力要求→放支撑杆件和格构柱点位线→搭设模板支撑体系→放置格构柱,回顶支撑体系搭设→混凝土达到早拆强度要求时，拆除板底支撑架→混凝土达到100%强度要求时，拆除格构柱及格构柱支撑部分模板
5.2操作要点
5.2.1格构柱平面布置图绘制及计算承载力要求
1.格构柱平面布置图设计的目的是混凝土达到早拆强度时，结构构件在拆除内模架后，保证满足结构稳定工作及承载力的要求。
2.格构柱平面布置图绘制前，要进行各种必要的计算，验算内模架拆除后，格构柱单独作业，构件内承载力是否满足要求，各个构件挠度和混凝土开裂是否在规范要求范围内。
3.验算
a.楼板支撑格构柱验算
取楼板内最大尺寸梁400×2500进行计算。
层高为5.4m，不考虑梁高所减少的支撑体系高度，统一按5.4m保守计算。
格构柱采用3根Φ48×3连接缀板制作，可用3根立杆代替计算，跨度取轴间距8.4m。
详见附：
计算书。
b.回顶支撑验算
为施工电梯下部回顶及高支模下部回顶俩种：
施工电梯设计高度为100m，基础楼板厚度200mm。
高支模取支撑最高、荷载最大处计算，设计高度为38.4m，梁板支撑架纵横间距0.9m，步距1.8m，基础楼板厚度150mm。
格构柱采用3根Φ48×3连接缀板制作，可用3根立杆代替计算，跨度取轴间距8.4m。
详见附：
计算书。
5.2.2放支撑杆件和格构柱点位线
1.格构柱平面布置图的绘制及其内容。
a.对于一般结构梁，根据结构施工平面图，布置原则如图5-1（左侧）。
b.对于井字梁，根据结构施工平面图，布置原则如图5-1（右侧）。
2.绘制格构柱竖向剖面图，注明模板、方木和格构柱竖向支撑的情况。
图5.2.2-2格构柱与架体搭设剖面图
3.为了掌握资金的投入数额及材料总供应量，要进行总用量分析计算，并编出材料总用量供应表。
5.2.3搭设模板支撑体系
1.认真阅读格构柱布置施工方案，按照每层每个流水段配置图及材料用量表备齐格构柱用量。
2.按照模板施工方案进行支撑架体搭设。
图5.2.3梁下部格构柱搭设前架体
5.2.4放置格构柱,回顶支撑体系搭设
1.支撑架体搭设后进行格构柱搭设，格构柱搭设间距布置依据格构柱模板支撑体系计算书结果，优先布置楼板中结构受力重要部位梁下支撑。
2.立杆在流水区域的定位方法：
根据布置图中格构柱到柱子、墙面的距离用尺子设定，另沿十字线或T字线互相垂直的两个方向布置其余格构柱。
1.5m和3m格构柱连接时必须用榔头敲击到位（最忌讳的：
未调方正，即垂直度未调准以前，用榔头敲）。
3.格构柱支完后，放置U托，然后在U托上放一根方木，按传统支模方式将主次龙骨上标高调到所需位置。
4.注意事项：
a.U托的调节丝杆插入格构柱孔内的安全长度不小于200mm，严禁任意上调。
b.混凝土试块应增设不少于两组混凝土同条件养护试块，用于检验第一次拆模时、第二次拆除格构柱时的混凝土强度。
图5.2.4-1格构柱在梁下部与架体结合搭设完毕
图5.2.4-2高支模处下部回顶
图5.2.4-3后浇带两侧回顶
图5.2.4-4施工电梯下部回顶
5.2.5混凝土达到早拆强度要求时，拆除板底支撑架
1.当混凝土浇完并终凝后，根据混凝土强度与温度和龄期的关系表和拆模试块抗压强度报告，混凝土强度达到设计强度的50%、75%时，可将楼板内模架、模板、方木同时拆除，保留梁下格构柱支撑。
表5.2.5自然养护条件下混凝土强度与温度和龄期的关系表
图5.2.5-1架体拆除后梁下部格构柱
图5.2.5-2普通支撑架拆除后现场效果图
图5.2.5-3普通支撑架拆除后现场效果图
2.模板第一次拆除过程中，严禁扰动格构柱体系，严禁拆掉再回顶的操作方式。
5.2.6混凝土达到100%强度要求时，拆除格构柱及格构柱支撑部分模板
1.早拆后，剩下格构柱体系待支撑到正常混凝土拆模强度时再拆除，即：
一直保留到混凝土强度增长到足以在全跨条件下支持自身重量和施工荷载时，即符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015规定拆除条件时再进行全部拆除。
梁拆模时须从中间向两边拆模。
拆除后，将格构柱运到正在支模施工层。
2.拆格构柱时，用榔头均匀敲击两头，使三根立杆杆同时抬出，不可猛敲击任意立杆一头。
6.材料与设备
6.1主要材料
表6.1主要材料表
序号
材料名称
规格型号
备注
1
胶合板
15mm
2
木方
50mmx100mm
3
钢管
Φ48×3
用于架体及部分梁板下支撑主龙骨
4
格构柱模组
1.5m
格构柱材料进场加工前进行质量检验，合格后方可加工使用
5
格构柱模组
3m
格构柱材料进场加工前进行质量检验，合格后方可加工使用
6
对拉螺栓
Φ14
6.2主要工具
表6.2主要工具设备表
序号
机具名称
单位
数量
序号
机具名称
单位
数量
1
榔头
把
15
7
手持锯
把
2
2
扳手
把
15
8
水平管
个
2
3
钢卷尺
个
2
9
盒尺
个
5
4
角尺
把
2
10
5
磁力线坠
个
5
11
6
圆盘锯
把
5
7.质量控制
7.1执行标准
表7.1规范、规程、图集表
序号
名称
编号
1
《混凝土结构工程施工质量验收规范》
GB50204-2015
2
《混凝土结构工程施工规范》
GB50666-2011
3
《建筑结构荷载规范》
GB50009-2012
4
《建筑施工手册》
第五版
7.2质量保证措施
1.格构柱插头联结要牢固，无松动现象，支承格构要竖直，可调底座调节高度时，可调底座与立杆要支实，不能出现虚支现象。
浇注混凝土时梁底不变形、不漏浆。
2.模板支架支承跨度不大于2m。
同条件养护的混凝土试块强度达到设计强度的50%、75%后方可拆模。
3.第1次拆模后，保留格构柱，待混凝土强度达到常规拆模时间再拆除。
4.使用格构柱时，要首先将长度为3m，1.5m两种构件加工好并运输到现场，以备搭设架体时使用。
5.建立严格的劳动组织，定人定岗定劳动部位，各支模小组的施工部位要相对固定，职责明确。
6.严格按照工艺流程进行施工。
7.模板安装施工完后，必须按上述质量标准进行检查验收，并办好工序间质量交接检验手续。
表7.2表现浇结构模板安装允许偏差：
序号
项目
允许偏差（mm）
1
轴线位移
5
2
底模上表面标高
±5
3
截面内部尺寸
柱、梁
＋4，-5
4
层高垂直度
小于5m
6
5
相邻两板表面高底差
2
6
表面平整度
5
注；检查轴线位置时，应沿纵、横两个方向量测，并取其中的较大值。
8.安全措施
8.1执行标准
认真执行《中华人民共和国建筑法》、《建设工程安全生产管理条例》、《四川省建筑工程现场安全文明施工标准化技术规程》《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）相关规定，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。
8.2安全措施
1.进入施工现场人员必须戴好安全帽，高空作业人员必须佩带安全带，并应系牢。
2.工作前应先检查使用的工具是否牢固，板手等工具必须用绳链系挂在身上，钉子必须放在工具袋内，以免掉落伤人。
工作时要思想集中，防止钉子扎脚和空中滑落。
3.安装与拆除5m以上的模板，应搭脚手架，并设防护栏杆，防止上下在同一垂直面操作。
4.二人抬运模板时要互相配合，协同工作。
传递模板，工具应用运输工具或绳子系牢后升降，不得乱抛。
5.不得在脚手架上堆放大批模板等材料。
6.支模过程中，如需中途停歇，应将支撑、搭头、柱头板等钉牢。
拆模间歇时，应将已活动的模板、牵杠、支撑等运走或妥善堆放，防止因踏空，扶空而坠落。
7.拆除模板一般用长撬棒，人不许站在正在拆除的模板上，在拆除楼板模板时，要注意整块模板掉下，尤其是用定型模板做平台模板时，更要注意，拆模人员要站在门窗洞口外拉支撑，防止模板突然全部掉落伤人。
8.装、拆模板时禁止使用2×4木料、钢模板作立人板。
9.高空作业要搭设脚手架或操作台，上、下要使用梯子，不许站立在墙上工作，不准站在大梁底模上行走。
操作人员严禁穿硬底鞋及有跟鞋作业。
10.装拆模板时，作业人员要站立在安全地点进行操作，防止上下在同一垂直面工作，操作人员要主动避让吊物，增强自我保护和相互保护的安全意识。
11.拆除板、梁、柱墙模板，在4M以上的作业时应搭设脚手架或操作平台，并设防护栏杆，严禁在同一垂直面上操作。
12.拆模必须一次性拆清，不得留下无撑模板。
拆下的模板要及时清理，堆放整齐。
13.设计计算确定格构柱的支承格构时，要留有可靠的安全系数。
14.施工前要制定安全技术措施，并对施工工人进行安全技术交底。
15.施工中安全负责人要随时对格构柱进行安全检查，发现问题，及时纠正，以消除不安全的隐患。
16.拆除模板时要严格按照拆模顺序进行，禁止拆除梁下模板。
17.要严格按照施工现场制定的安全措施进行施工。
表8.2模板搭设允许偏差及预警值要求
项目
允许偏差㎜
预警值mm
检查工具
立杆钢管弯曲
3m＜L≤4m
≤12
8mm
经纬仪、水准仪
4m＜L≤6.5m
≤20
12mm
经纬仪、水准仪
水平杆、斜杆钢管弯曲
L≤6.5m
≤30
25mm
经纬仪、水准仪
立杆垂直度全高
绝对偏差≤30
22mm
经纬仪、水准仪
立杆支撑架高度H内
相对值≤H/400
0.75×H/400
经纬仪、水准仪
支撑沉降
≤10mm
5mm
经纬仪、水准仪
立杆水平位移
≤20
15mm
经纬仪、水准仪
地基基础
≤10mm
10mm
经纬仪、水准仪
9.环保措施
9.1相关法律法规
严格执行《环境保护法》、《水污染防治法》、《固体污物污染环境防治法》、《噪声污染防治法》等国家及地方环保政策、法律和法规。
9.2环保措施
1.加强对工程材料、设备、生产生活垃圾的控制和治理。
2.将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。
3.对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。
4.施工现场模板材料用量的大量节约，减少了树木、竹林的砍伐，有利于绿色植被的保护。
5.加快周转材料的使用，减少材料的进场运输，能源的消耗。
10.效益分析
10.1经济效益
本工程主体结构楼板支模采用格构柱顶撑的快拆体系施工。
各区段，各楼层梁板跨度普遍大于8m，根据《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011的要求，需待砼强度等级达到100%时，方可拆除模板。
以施工一区为例：
地下室施工工期为105天，为使模板支撑周转材料尽量优化，以施工时间安排进度计划，每流水段负三层施工工期40天，负二层施工工期20天，负一层施工工期20天，5个流水段，按等步距节拍计算每个流水段比前一个流水段最晚开始
（105天-80天）/5段=5天
可按计划完成施工任务。
根据当时平均气温15度-20度根据图5-5及拆模试块试压强度，砼强度达到75%需用15天，强度达到100%需用最少28天。
按图10.1-1，10.1-2可看出当不采用格构柱进行早拆施工时，本区段地下部分需配模板11段。
当采用格构柱进行早拆施工时，本区段地下部分需配模板9段。
节省了2段模板配量，模板可提前周转至后续施工，相应缩短施工进度。
图10.1-1未使用格构柱进行早拆施工的进度计划表
图10.1-2使用格构柱进行早拆施工的进度计划表
根据材料表，施工面积取最接近平均值的第5流水段概算材料费用：
项目部采购材料价格如下：
5×10×4和5×10×3尺寸木方价格均为1380/m³；1.22×2.44×0.015木模板价格为115元/张；钢管0.006元/m/天；扣件0.005元/个/天。
梁侧模面积约780㎡，板底模面积（不含梁底模面积）约1180㎡，模板费用：
（780+1180）/1.22×2.44×115≈75133元
3米长木方约38m³，4米长木方约32.4m³，木方费用：
38×1380+32.4×1380=97152元
钢管约9448m，扣件约2004个，钢管、扣件费用：
（9448×0.006+2004×0.005）×48d=3202元
格构柱成本：
640×100=64000元
单层单流水段材料费用
75133+97152+3202=175487元
地下室部分施工一区节省2个流水段材料
175487×2=350974-64000=286974元
三个施工区地下室部分共节省286974×3=860922元
10.2社会效益
近年来，由于城市建设的高速发展，大型综合商业体类建筑亦在工民建领域占据了相当多的份额。
综合体裙楼阶段不仅单层建筑面积大，而且现浇结构的模板及其支架拆除需混凝土强度达到设计及规范要求，导致周转材料用量大，周转期长。
采用模板早拆体系及格构柱顶撑的施工工艺，而结构的安全度又不受影响，可有效的提高模板及支撑体系材料的周转率，节约成本，加快施工进度，获得显著的社会效益。
10.3节能环保
本工法模板材料用量减少，减少了树木、竹林的砍伐，有利于绿色植被的保护；同时，运输量的减少，机械施工负荷相对减轻，有利于降低能源消耗。
11.应用实例
本工法成功应用于中铁城建集团有限公司步步高·泸州新天地项目，工程位于四川省泸州市龙马潭区的中心位置，西临蜀泸大道，北临建成小区，东临龙南路，南面为三条城市主干道路交汇处。
本工程裙楼部分单层建筑面积大；梁跨度、尺寸较大（最大梁尺寸为400×2500，各尺寸梁间净跨普遍为8m）；后浇带较多（地下部分根据后浇带划分为16个区域），后浇带位置均可看成悬挑部位；±0.000时结构外边线向内缩减一个轴线（普遍为8.4m），导致二次结构阶段施工电梯需架设在地下室顶板上，施工电梯下部需设置顶撑；裙楼负一层至六层楼板分别设置八处高支模支撑架，高度9.6m-38.4m不等，高支模下部需设置顶撑。
利用格构柱合理的顶撑，把结构跨度人为的划小，降低其内力，使部分模板能够早拆，顶撑设置资源最优化，而结构的安全度又不受影响，达到提高模板及支撑体系材料的周转率，节约周转材料的目的。
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