型钢与φ48钢管组合支模工法.docx

1、型钢与48钢管组合支模工法型钢与48钢管组合支模工法1 前 言随着国民经济的发展，建筑功能和造型对于建筑结构的要求越来越高，大体积的厚板和大截面（实腹）梁在现浇钢筋混凝土结构中出现得越来越多，相应地带来了施工中的重荷模板支撑难题。对于这些结构荷重很大的模板支撑工程，采用传统的48钢管架体难以满足承载力和稳定性的要求。为杜绝模板坍塌，各地对超重超高模板架体采用48钢管架体亦作了限制。为解决此难题，我公司提出采用工程常用的型钢作为竖向受力立杆，用48钢管作为水平约束的组合型支模体系。该技术在合肥市中心医院医技楼大体积板（板厚1.3m、2.5m）、乐清金世天豪大酒店工程大跨度预应力梁（梁截面尺寸65

2、0mmX17002000mm）、龙泉市行政中心等工程中多次实践，取得良好效果，实践及工程监测证明该体系结构合理、安全可靠、技术先进、经济适用，符合节能、节材、安全、环保要求。采用的关键技术经科技查新尚无应用先例，为首创，2008年11月通过了安徽省科学技术厅科技成果鉴定，已获国家专利（专利号：ZL200820118931.1）。经过对该技术应用的总结提炼，形成本工法。2 工法特点2.0.1结合工程结构设计对支模架体的特殊要求，采用型钢与48钢管组合支模架体，可以满足大荷载支模体系的强度、刚度和稳定性要求，受力合理、安全可靠。2.0.2采用型钢（如16槽钢、I14工字钢）取代48钢管作为超重结构

3、支模架的立杆，可以在保证安全可靠的同时大大降低立杆的密度和纵横拉杆的数量，主要材料为型钢和48钢管，取材方便、施工工艺成熟、安装快捷。型钢（槽钢或工字钢）在支模架体拆除后，依然可以用作建筑物悬挑外架的悬挑梁，继续周转使用。整个模板支撑体系中基本没有专用材料，经济适用、安全可靠、符合节材、节能环保、安全文明施工要求。2.0.3在型钢立杆上按照固定步距焊接好水平方向的“耳杆”（即在型钢柱上焊接两个水平方向的短钢管，其中主“耳杆”采用嵌入方式与型钢连接，增加可靠性，两根钢管竖向高差53mm），通过扣件连接纵横向水平杆件，形成一个稳定的支模架体系。避免现场焊接，同时架体步距设置满足规范要求，架体搭设方

4、便，仍按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）操作，工艺成熟，施工质量易于保证。2.0.4在立杆底部的钢板上预留螺栓孔，形成可调支座，将型钢立柱顶调至方案标高。柱底灌入低标号混凝土，形成临时支座，使得架体更加安全可靠，同时对支模高度在一定范围内的变化适应性更强，亦利于后期架体拆除。3 适用范围本工法适用于大荷载的现浇混凝土结构（如转换层大梁、超厚楼板、预应力大梁等）支模架施工，也适用于高支模架的施工。4 工艺原理4.0.1 本工法采用竖向承载能力及刚度远优于48钢管的型钢（取材于外挑脚手架的常用型钢）作为重荷模板支撑系统的立杆来直接承受上部竖向荷载，同时在型钢立杆上按照

5、固定步距焊接好水平方向的“耳杆”（即在型钢柱上焊接两个水平方向的短钢管，两根钢管竖向高差53mm），见图4.0.1。通过扣件连接纵横向水平杆件及剪刀撑，形成一个稳定的支模架体系，对支撑系统提供整体性连接和水平约束。 图4.0.1 耳杆连接器实样图4.0.2 型钢立杆底部的钢板上预留螺栓孔，通过调节螺栓调节立杆的竖直高度，将立杆顶部调至方案标高，再在上方铺设型钢主梁、次梁、木楞、模板。在模板支撑系统架设、调整标高完成后，在型钢立杆的底座周围围合模板，灌入早强低标号混凝土，形成临时支座。待混凝土强度达到模板支撑设计计算要求的强度后，即可在上方浇筑大体积混凝土。4.0.3 拆模时，先将底部低标号混凝

6、土临时支座剔除，通过可调螺栓将整个架体下调，使架体与楼板分离，然后依次从上往下分块拆除木楞、次梁、主梁、联系杆、立杆。5 施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程5.1.1 支模架设计工艺流程5.1.2 支模架施工工艺流程5.2 设计及施工要点5.2.1 支模架体的设计1 支模架立杆的设计：支模架立杆采用型钢，立杆的间距根据建筑结构的布局和荷载情况进行设计。设计的立杆间距均指最大间距，实际施工排布时不超过设计的立杆间距。 2 支模架主次梁、木楞等设置：根据实际荷载及选材可由以下组合：型钢主梁+型钢次梁+木楞+模板或者型钢主梁+密排钢管+方木+模板，以安全经济为原则。3 支模架基础部分的处理：1）

7、支模架位于地下室顶板或楼板上时：考虑设计工况下的上部所有荷载，对地下室顶板或楼板的承载力要求通过计算确定。若不满足，利用临时钢支撑加固楼板，临时钢支撑在支模架拆除后方可拆除。2）支模架座于自然地面时：须对表面土层夯实，铺设碎石层并硬化，对地基土层承载力要求通过计算确定。设计依据：建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）、建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)。4 支模架的其它加固措施：整个支模架在其外侧周边和内部设置剪刀撑，并设置与周边墙柱的拉结，作为刚性侧向约束。设置的要求和依据按照建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）执行。5.2.2 支模架体的计算1 支模架

8、的受力方式：板上的均布荷载由木模板传递至方木楞，然后依次经过型钢次梁、主梁传递给型钢立杆承担，计算模型见图5.2.2-1。 图5.2.2-1支模架计算模型2 设计依据：建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、钢结构设计规范(GB 50017-2003)、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）、建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)、建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）、建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）。3 荷载计算：支模架所承受的荷载组合及荷载取值按照建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）的规定采用。4 支模架计算：

9、1）立杆的稳定性计算立杆的稳定性根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）中5.3.1条公式进行计算： （5.2.2-1） 式中：N立杆的轴心压力设计值（KN）； A立杆净截面面积（cm2）； 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比l0/i查表得到； i 计算立杆的截面回转半径（cm）； l0计算长度（m），按JGJ130-2001第5.3.3条计算；型钢立杆抗压强度设计值（N/mm2）2）耳杆连接器的计算杆采用48钢管，预先焊接在立杆的指定位置处，再通过扣件与周围的纵横杆连接成整体。耳杆与立杆连接的构造和受力如图5.2.2-2所示，采用Q235号钢，手工焊，E43型焊条，焊

10、脚尺寸。按照钢结构设计规范（GB50017-2003）中的相关规定，对耳杆连接器中的扣件抗滑力、耳杆强度、焊缝强度等进行验算。图5.2.2-2 耳杆与立杆连接的构造和受力（1）扣件的抗滑力验算由单根立杆的竖向承载力及立杆安装的垂直偏差（取值按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）中规定的最大允许偏差），可得单根立杆偏差产生的水平力,再考虑荷载的最不利组合，即在多根立杆同向偏差作用的情况下，得到最大水平力。此时，应小于扣件的最大抗滑承载力.（2）耳杆的强度验算耳杆的受力如图5.2.2-2中的（a）所示，计算简图可近似简化成一端固定的悬臂杆，对其强度进行验算。根据钢结构设计

11、规范（GB50017-2003）中4.1节的公式进行强度计算：抗弯强度： （5.2.2-2）式中：绕x轴的弯矩； 对x轴的净截面模量； 截面塑性发展系数，按（GB50017-2003）表5.2.1采用；钢材的抗弯强度设计值；抗剪强度： （5.2.2-3）式中：计算截面的剪力； 计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；毛截面惯性矩； 计算截面处的板厚；钢材的抗剪强度设计值；折算应力： （5.2.2-4）式中：、计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力； 计算折算应力的强度设计值增大系数，=1.1；钢材的强度设计值；（3）焊缝的强度验算耳杆与立杆的焊缝连接承受弯矩和剪力共同作用，计算简图近似如

12、图5.2.2-2所示。根据钢结构设计规范（GB50017-2003）中7.1.3条中的公式进行强度计算：弯矩引起的应力： （5.2.2-5）剪力引起的应力： （5.2.2-6）由和共同作用： （5.2.2-7）式中：由弯矩引起的应力； 由剪力引起的剪应力； M弯矩设计值； y焊缝的重心位置；I焊缝的惯性矩； V剪力设计值； 焊缝的总计算面积；角焊缝的强度设计值；正面角焊缝的强度设计值增大系数：对承受静力荷载和间接承受动力荷 载的结构， ；对直接承受动力荷载的结构，。5 支模架顶部的梁、木楞、模板等验算：支模架顶部的梁采用型钢作为纵（横）向梁，木楞放置于型钢梁上，再上铺模板。根据受力情况分别对梁

13、、木楞进行验算。 图5.2.2-3支模架顶部主次梁、木楞平面布置示意5.2.3 支模架体的施工1材料准备材料准备包括型钢立杆和型钢主、次梁的预制场加工，条件有限也可外委加工。型钢的现场加工图见图5.2.3-1。图5.2.3-1 型钢立杆的现场加工图型钢立杆的预制场加工具体做法：将型钢立杆按照固定步距（如步距为1.5米，即在距底端200，1700，3200，4700等位置）在型钢立杆底端、中部和上端分别焊接两根水平方向的短钢管作为耳杆，且这两根钢管竖向高差53mm，以方便与周围钢管的扣件连接。主“耳杆”与型钢采用嵌入方式连接，见图5.2.3-2。最后在型钢立杆的两端部焊接200X200X10底垫

14、板以及200X100X20顶封板。型钢立杆加工图见图5.2.3-3。型钢主、次梁的预制场加工做法是：次梁与主梁在搁置点处均须加焊肋板，保证局部翼缘稳定，该部分预先加工制备，以减少现场焊接。主梁的肋板布置示意图见图5.2.3-4。 图5.2.3-2 “耳杆”连接器实样图图5.2.3-3 型钢立杆的加工图 图5.2.3-4 主梁的肋板布置示意图2 弹线定位 支模架搭设前按支模架搭设平面布置图所示位置弹出型钢立杆的定位线，保证安装准确到位。3 支模架架体的搭设支模架的搭设包括两个部分：型钢立杆的安装和纵横水平向杆件、剪刀撑的安装。整个搭设采用逐排和逐层搭设的方法，其水平纵横向杆件、剪刀撑应紧随立杆的

15、安装及时设置。具体做法如下：先把型钢立杆吊装入位，并在下方200mm高度处设置扫地杆；然后在整个支模架的每一排每一层通长连续设置水平纵横向杆件，水平纵横向杆件与型钢立杆采用扣件连接，使立杆与纵横向杆件形成一个整体；整个支模架在其外侧周边和内部采用48钢管设置剪刀撑，并设置与周边墙、柱的拉结，作为刚性侧向约束。立杆与水平纵横向杆件连接节点详图见图5.2.3-5。 图5.2.3-5 立杆与水平纵横向杆件连接节点实样4 支模架顶部的梁、木楞、模板的搭设支模架顶部的梁、木楞、模板的搭设包括两个部分：先用“可调底座”调整立杆顶标高，再安装梁、木楞、模板等。具体做法如下：在型钢就位初步固定后，通过“可调底

16、座”的调节螺栓调节型钢立杆的竖直高度，将立杆顶调至方案标高，“可调底座”的做法见图5.2.3-6；再在上方铺设横向水平型钢梁（主梁），主梁上方铺设纵向水平型钢梁（次梁）。连接处的主次梁搭接与主梁加强示意图见图5.2.3-7。次梁放好后，再铺设木楞，木楞上铺设模板。立杆标高调整到位后，即可在型钢立杆的底座周围围合模板，灌入早强混凝土，形成临时支座。待混凝土强度达到设计计算强度后，方可浇筑大体积混凝土。支模架的型钢支撑构造见图5.2.3-8。图5.2.3-6 型钢立杆的“可调底座”示意图图5.2.3-7 连接处的主次梁搭接与主梁加强示意图图5.2.3-8 型钢支撑示意图5.2.4 支模架体的拆除1

17、 支模架构件根据设计要求和施工工艺确定拆除步骤。2 在上部混凝土强度达到设计强度后拆除下部支模架。3 拆除支模架按先中间后四周或者先四周后中间的对称方式的原则进行。4 支模架拆除：1）支模架的拆除按施工方案的总体拆除顺序要求确定拆除时间；拆除时在统一指挥下，按后装先拆、先搭后拆的顺序组织拆除工作。2）凿除“可调底座”的混凝土垫层，使支模架与板底分离，下调架体标高，而后将木楞、次梁、主梁依次拆下。3）拆除支模架时，施工操作层铺设脚手板，工人系好安全带。4）拆除工作中，严禁使用榔头等硬物击打、撬挖。5）拆下的立杆、钢管与配件，分单件由工人传递至地面，分类堆放，严禁高空抛掷。6 材料与设备6.1 材

18、料6.1.1 型钢: 型钢（如16a）为支模架的主立杆，型钢（如I14）为模板支撑的纵横向水平钢梁，其质量符合钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205-2001）的规定。6.1.2 钢管：采用外径48mm，壁厚3.5mm的Q235A焊接钢管，其质量要符合现行国家标准建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 130-2001)8.1节中的规定。6.1.3 扣件：扣件的规格有直角型式扣件、回转型式扣件、对接型式扣件三种，其材质应符合钢管脚手架扣件（GB 15831）的规定，且不得有裂纹、气孔、疏松、砂眼等铸造缺陷。扣件应与钢管的贴面接触良好，扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离要大于5mm。凡

19、严重锈蚀、变形、裂缝、螺栓螺纹已损坏的扣件不准采用；扣件活动部位应能灵活转动，旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm。6.1.4 木楞、模板：木楞采用50mmX100mm方楞，模板采用胶合板，其质量符合木结构工程施工质量验收规范（GB 50206-2002）、建筑施工模板安全技术规范（JGJ 162-2008）的规定。6.1.5 可调螺栓：普通螺栓C级，螺栓直径为M14,钢材Q235，其螺杆、螺帽的质量要符合国家标准规定，可采用混凝土工程对拉螺杆，两次利用。 6.2 机具设备和劳动力6.2.1 机具设备：1 施工用的机具设备：起重机（或塔吊）、交流电焊机、扳手等。2 检测用的仪器:水准仪、经纬仪等

20、。6.2.2 劳动力： 支模架所需操作人员主要有：架子工、电焊工、电工、机操工、普工。劳动力数量根据实际工程量进行安排。架子工、电焊工、电工、机操工等特殊工种必须持证上岗。整个支模架施工过程的劳动组织安排如下：序号名称人数安排职责1工程负责人1全面负责2技术负责人1负责施工技术3施工员1负责工程施工4资料员1现场资料管理5测量员1现场测量、放线6架子工按需支模架搭设7电焊工按需型钢耳杆、加劲肋焊接8电工1现场用电9机操工1起重机操作7 质量控制7.1 质量控制标准7.1.1 本工法施工质量应符合钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205-2001）和建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JG

21、J 130-2001）、建筑施工模板安全技术规范（JGJ 162-2008）等的有关规定。模板的成型质量要符合混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 50204-2002）的规定。表7.1 现浇结构模板安装的允许偏差及检验方法项 目 允许偏差(mm) 检验方法 轴线位置 5钢尺检查 底模上表面标高 5水准仪或拉线、钢尺检查 截面内部尺寸 基 础 10钢尺检查 柱、墙、梁+4,-5钢尺检查 层高垂直度 不大于5m 6经纬仪或吊线、钢尺检查 大于5m8经纬仪或吊线、钢尺检查 相邻两板表面高低差 2钢尺检查 表面平整度 52m靠尺和塞尺检查 注：检查轴线位置时，应沿纵、横两个方向测，并取其中的较大值。

22、7.2 施工质量控制措施7.2.1 型钢焊接工程质量控制1 放样：放样时,必须根据工件形状、大小和钢材规格尺寸,合理进行套裁,做到合理用料,节约钢材,提高材料利用率。放样划线时,必须用尖锐的划针、尖细的石笔、细粉线。用石笔划线时,线条宽度不得大于0.5mm,用粉线打时, 线条宽度不得大于1mm。下料划线时预留加工余量。2 焊条的选用：对材质为Q345B的材料选用E50型焊条,对材质为Q235B的材料选用E43型焊条。3 清理和检验：焊接完毕，应清理焊缝表面的溶渣，自检焊缝的外观质量，进行焊接检验。除按要求进行外观检查外，如有二类焊缝则应进行20%的超声检查。最后，焊接应满足钢结构设计规范，焊缝

23、的外观缺陷应达到焊缝质量等级及缺陷分级所示标准.4 构件外形尺寸检查：以上内容完成后，应对构件外形尺寸作全面检查。当焊接检验合格后, 应对构件由于焊接而产生变形的部位进行校正。7.2.2 支模架体工程质量控制1 使用前，型钢、钢管、扣件的检验：型钢、钢管、扣件使用前，按照有关规定对型钢、钢管、扣件质量进行见证取样，送法定检测机构检测，检测批按不同厂家、不同型号和规定的批量划分，原则上型钢、钢管、扣件不少于一个检测批。型钢的材质、性能及质量应符合钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205-2001）的规定，项目部门按规定进行检查、验收，且达到规范规定的质量要求。钢管表面平直光滑，没有裂缝、结疤

24、、分层、错位、硬弯、毛刺和深的划道，不自行对接加长，明显弯曲变形不超过建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 130-2001）的规定，并做好防锈处理。扣件的材质应符合钢管脚手架扣件（GB 15831）中Q235的规定，且不得有裂纹、气孔、疏松、砂眼等铸造缺陷。扣件应与钢管的贴面接触良好，扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离要大于5mm。扣件活动部位应能灵活转动，旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm。扣件螺栓不出现滑丝，其拧紧扭力矩为50-60N.m，并不小于40 N.m。2 使用中，支模架架体的检验:支模架体组装完毕后，由公司组织进行下列各项内容的验收检查，办理相关手续和书面检查、验收记录。

25、1）按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 130-2001）和建筑施工模板安全技术规范（JGJ 162-2008）的规定对下列几项进行验收检查： 杆件的设置和连接，连墙件、支撑等的构造是否符合要求；地基是否积水，底座是否松动，立杆是否悬空；扣件拧紧力矩是否符合要求；安全防护措施是否符合要求；是否超载。2）按照钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205-2001）的规定对下列几项进行验收检查：对构件的外形尺寸作复查；检查紧固件连接，检查承载力、构造是否符合设计要求。8 安全措施8.0.1 架体搭设人员必须是经过按现行国家标准特种作业人员安全技术考核管理规则（GB 5306）考核合格

26、的专业架子工。8.0.2 搭设架体人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。8.0.3架体的构配件质量与搭设质量，应按规范的规定进行检查验收，合格后方准使用。8.0.4 作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。不得将缆风绳、泵送混凝土的输送管等固定在脚手架上；严禁悬挂起重设备。8.0.5 当有六级及六级以上大风和雾、雨、雪天气时应停止架体搭设与拆除作业。雨、雪后上架作业应有防滑措施，并应扫除积雪。8.0.6架体的搭设施工、安全检查与维护，应按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 130-2001）第8.2.28.2.5条的规定和建筑施工模板安全技术规范（JGJ 162-2008）第8章

27、“安全管理”的规定进行。安全网应按有关规定搭设或拆除。8.0.7 在架体使用期间，严禁拆除任何杆件。8.0.8 不得在架体基础及其邻近处进行挖掘作业，否则应采取安全措施，并报主管部门批准。8.0.9在架体上进行电、气焊作业时，必须有防火措施和专人看守。8.0.10 工地临时用电线路的架设及脚手架接地、避雷措施等，应按现行行业标准施工现场临时用电安全技术规范（JGJ 46）的有关规定执行。8.0.11 搭拆施工时，地面应设围栏和警戒标志，严禁非操作人员入内。9 环保措施9.0.1 学习环境保护法，执行当地环保部门的有关规定，组织环境调查，掌握环境状态。9.0.2将施工场地和作业限制在工程建设允许

28、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。9.0.3 建立环保工作自我监控体系，采取有效措施控制人为噪音污染。9.0.4施工现场设加工区时，型钢切割等加工机械优先选用先进的环保机械，同时尽可能避免夜间施工。9.0.5模板支撑体系的材料运输车辆的车厢确保牢固、密闭化，严禁在装运过程中沿途抛、漏，工地道路用混凝土硬化，出入口设置通畅的排水设施，并派专人冲洗运输车辆轮胎，保持出入口通道的整洁。10 效益分析超重荷载的大面积厚板、大截面梁等结构的承重支模架采用型钢与48钢管组合支模架体，经过工程实践，具有良好的社会效益和经济效益。10.0.1 型钢与48钢管组合

29、支模架体整体构架可靠性好，承载能力大，搭设灵活，施工效率高。型钢作为立杆，充分发挥了其力学性能，提高支模架的稳定性，大大减少立杆和相应的纵横钢管、剪刀撑密度；钢管作为水平纵横向连接杆件和剪刀撑，可以减少架体的自重，现场架体安装无须焊接。10.0.2 本工法取材于现场的外挑脚手型钢、钢管以及扣件，避免额外型钢材料投入，与全部采用型钢支模相比，成本大大降低。整个支模架体系采用钢管脚手架操作工艺，工艺成熟，施工周期短，安装成本低廉。拆模后，主要材料均可回收周转或用于其它分部工程，符合国家降耗减排的政策。10.0.3 本工法采用型钢与48钢管组合支模架体，将工程施工由大量的现场工作转入预制与现场相结合

30、，避免了发生大量、长时间的场地占用，加快了工期，使得场地易于布置，工程进度快，有利于文明施工，各种资源能较好地利用，节约了大量现场人工、材料等费用。11 应用实例型钢与48钢管组合支模工法于2003年2004年应用于龙泉市行政中心工程；2008年应用于合肥市中心医院医技楼工程和乐清金世天豪大酒店工程。11.1 合肥市中心医院医技楼工程11.1.1 工程概况合肥市中心医院医技楼工程位于合肥市滨湖新区徽州大道与紫云路交叉口东北角。医技楼放射机房面积13.9m40.96m(569 m 2)，顶板板厚有2.5m和1.3m两种，结构层高8.1m，结构净高6.5m。结构混凝土C35(密度不小于23.5KN/ m 3)，混凝土浇筑方量约2400 m 3。放射机房的地下室平面图见图11.1.1。11.1.2 该工程的施工重点和难点由于使用功能的特殊性，机房顶板厚度较大，层高较高，2.5 m厚顶板总载约92KN/ m2，因而顶板的模板支撑系统为超荷超高支模架，模板支承的强度及支撑系统的稳定尤其重要。同时方案的