四连体库顶砼结构无脚手架施工技术研究.docx

1、四连体库顶砼结构无脚手架施工技术研究四连体库顶砼结构无脚手架施工技术研究鉴定材料河北省第四建筑工程公司2005.12.20目 录1、鉴定大纲2、工作报告3、技术报告4、经济效益分析报告5、科技查新报告6、证明材料鉴定会资料之一四连体库顶砼结构无脚手架施工技术研究鉴定大纲河北省第四建筑工程公司2005年12月20日四连体库顶砼结构无脚手架施工鉴定大纲“四连体库顶砼结构无脚手架施工”项目是河北省第四建筑工程公司完成的科研课题。该技术项目以河北省四建四分公司施工的山西省阳泉水泥厂石灰石储存库为实例，通过技术小组的攻关，对12.5米直径的四连体库顶砼结构采用无脚手架施工工艺，从质量、工期和经济效益等方

2、面都收到了较好的效果，现已具备鉴定条件，特由省建设厅组织并主持，邀请有关专家对该项目进行技术鉴定。一、鉴定类别：新工艺。二、鉴定形式：专家评议。三、鉴定内容：1.审查资料是否齐全、完整、数据是否正确可靠。2.四连体库顶砼结构无脚手架施工工艺是否能满足有关工艺和标准要求。3.对该工艺施工的推广应用提出结论性意见和改进意见。四、鉴定会的组织鉴定会由河北省建设厅组织并主持，邀请有关专家组成鉴定委员会，设主任委员一名、副主任委员两名，秘书长一名，委员四名，鉴定会在主任委员的主持下开展工作。五、鉴定程序1.通过鉴定大纲。2.通过鉴定委员会专家名单。3.听取四连体库顶砼结构无脚手架施工研究工作报告。4.听

3、取四连体库顶砼结构无脚手架施工研究技术报告。5.听取四连体库顶砼结构无脚手架施工研究经济效益分析报告。6.听取四连体库顶砼结构无脚手架施工研究科技检索查新报告。7.审查有关技术资料、质疑答辩。8.通过鉴定意见，履行签字手续。六、提交鉴定会资料及提供单位1.工作报告 河北省第四建筑工程公司提供2.技术报告 河北省第四建筑工程公司提供3.经济效益分析报告 河北省第四建筑工程公司提供4.科技检索查新报告 河北省科学技术情报研究所提供5.应用情况证明材料 山西省阳泉水泥项目部提供河北省建设厅二五年十二月 鉴定会资料之二四连体库顶砼结构无脚手架施工技术研究工作报告河北省第四建筑工程公司2005年12月2

4、0日四连体库顶砼结构无脚手架施工技术研究工作报告在工业与民用建筑领域，筒仓结构库顶现浇梁板施工时，一般都是：搭设承重脚手架 支梁板结构模板 绑扎钢筋、浇注砼。按传统工艺，计算施工荷载进行模板设计，然后搭设满堂承重脚手架，支模板、绑扎钢筋、浇注砼；当砼强度达到拆模规定后，再拆除脚手架、模板。这种施工方法工艺简单，但施工周期长、工人的劳动强度大、投入的周转工具多，发生的费用高，尤其是在筒仓结构的封闭空间内进行模板及支撑体系的搭拆作业时。在总结以前经验的基础上，对四连体库顶砼结构采用无脚手架施工的方法进行研究，经过可行性分析，并参考了一些相关工程，通过工程实践，总结出了一套四连体库顶砼结构无脚手架施

5、工的方法，该施工技术在山西省阳泉水泥厂石灰石储存库顶板施工中进行了运用，并在蒙西水泥厂应用，应用效果良好。该工艺具有施工速度快、成本费用低、质量能满足规范要求，在类似的筒仓砼顶板施工中具有较好的推广应用价值。该项目的推广应用前景很广，日产5000吨熟料的水泥生产线，其中用于石灰石储存、原料调配、水泥调配的连体仓，一般直径为812米，高2030米，每条水泥生产线有68个这种圆仓，顶部结构多为现浇钢筋砼结构。采用一种既安全又快捷、经济的支承体系，代替搭设满堂承重脚手架可满足施工企业在满足质量的前提下追求工期、安全、经济效益最大化的要求。完成单位：河北省第四建筑工程公司主要研究人员：王彦航 马红漫

6、陈增顺 高任清田国良 赵冠军 刘红革 张 哲 安子辉 邢满良 赵树占 梁晓娜武 燕 侯建军 张秀华一、施工策划阳泉水泥厂的四连体石灰石库工程2005年8月到图，但甲方要求十月点火试生产。在这种工期紧、任务量大的情况下，公司有关技术人员进行了施工前的方案策划，提出了在筒仓墙壁滑模施工完后库顶施工时，不再搭设30多米高的承重脚手架，而采用库顶砼结构无脚手架施工的设想。公司施工技术人员对施工过程进行了技术分析、论证，认为利用我们在水泥厂钢结构施工中常用的热轧工字型钢制作一操作平台，在平台上支设梁板的模板，可节约占工期较长的承重脚手架的搭拆时间，并且也可降低施工成本。（一）热轧工字钢梁的强度和刚度，必

7、须满足承载力和挠度变形的要求。通过技术人员的分析、验算，如果全部施工荷载一次作用于平台上，所需的操作平台简支梁较大，工地现有的最大的热轧型钢I45b都不能满足上述承载力的要求。如采购较大规格的热轧型钢或利用钢板制作H型钢梁都会加大施工成本，因此考虑梁板结构分两次施工，以减小施工荷载。即采用叠合梁施工技术，先浇筑部分钢筋砼主梁，待砼增长到一定的强度后，再浇筑小次梁及顶板砼。（二）无脚手架支撑体系由I45b钢梁、钢管网片平台、库顶梁板模板体系构成。筒仓库壁滑模施工距顶板1.5米时，在与主梁垂直方向的库壁上预留钢梁梁口。滑模机具拆除时安装工字钢梁，补浇梁口砼。钢梁安装固定完成后，用塔吊将在地面预制完

8、成的两个半圆形钢管网片平台吊装到钢梁上面，形成承重平台。为确保钢管网片圆形平台的整体刚度，平台沿库壁悬空处须与库壁做可靠拉结。平台安装完成并经验收合格后，在平台上搭设模板支撑系统。模板支撑系统与钢管网片平台扣结固定牢靠，可满足工字钢梁平面外稳定性的要求。（三）当顶板砼浇注完成后，预压顶板砼同条件养护试块并结合现场回弹数据，当砼强度达到规范规定的拆模强度后，拆除模板支撑系统及平台操作系统。经研究，在钢梁梁端的库顶板处预留600600施工孔洞，为便于钢梁的切割作业和吊运，孔洞中心线与钢梁轴线错开200，钢梁气割完后，用塔吊将钢梁从孔洞中吊出。模板及支撑系统和平台拆除后，由设备预留孔和预留的施工洞口

9、中就近倒运至库顶。二、预留梁口及工字钢梁安装2005年9月，在技术人员的现场指导下，在库壁滑模施工至距库顶1.5米时，在与主梁垂直方向以间隔2.4米间距留设工字钢梁的预留梁口，预留梁口的下部设钢板预埋件（钢板厚度=10，锚筋414）。库壁滑模施工结束后，利用塔吊吊装工字钢梁，起重工配合就位，然后将钢梁与预埋件焊接固定。在梁口封堵模板，浇筑砼。三、高空平台组装在地面用钢管、扣件、脚手板预制半圆形平台，每个库两个。工字钢梁安装就位后，用塔吊将平台吊装就位，安放在简支钢梁上。预制平台沿仓壁悬空处，用8的钢筋与滑模支承杆拉吊，吊点间距1.2米。每个库的两个半圆形预制平台安放好后用钢管扣结形成整体。施工

10、人员通过爬梯由库壁下到操作平台进行施工。四、在操作平台上支主梁底模 绑扎主梁钢筋 支主梁侧模等工作，经监理单位验收合格后浇筑砼，砼浇注高度为800高。浇筑后，在平台上支设次梁、顶板模板、绑筋、报验。在试验室预压主梁的砼同条件养护试块，根据实际强度，测算主梁的承载能力，确定是否可以进行次梁及顶板砼的浇注工作。主梁先期砼和顶板砼浇筑过程中在钢梁的梁下两端拉通线量测钢梁中部的挠度变化。五、通过预压砼同条件养护试块确定顶板砼强度等级，满足拆除强度要求后拆除模板及支撑系统和刚性平台。拆除作业时，由库中间依次向施工洞口处拆除，边拆边通过库顶预留洞口向外倒运，倒运至库顶后由塔吊吊运到地面；钢梁拆除时，首先在

11、预留洞口上方设一横梁，用三吨的手扳葫芦通过钢梁上焊接的吊环与横梁临时固定，通过吊篮施工人员下到梁端在一侧沿库壁割断钢梁。割断钢梁后，一端通过手扳葫芦将钢梁下放成竖立状态，用塔吊通过钢梁另一端的吊环将钢梁从预留孔中吊出。鉴定会资料之三四连体库顶砼结构无脚手架施工技术研究技术报告河北省第四建筑工程公司2005年12月20日四连体库顶砼结构无脚手架施工技术研究连体仓库顶砼结构施工时，按传统工艺，计算库顶板施工的全部荷载，进行模板设计，确定承重脚手架搭设方法及拆除方法。方案确定后，在仓内搭设满堂承重脚手架，安装梁板模板、绑扎钢筋、浇筑砼。对于35米高的四连体圆仓库顶砼结构，如果采用一种无脚手架模板承重

12、体系，不再搭设满堂承重脚手架，将能减少施工费用、缩短工期、提高劳动效率。这种施工方法在水泥项目筒仓库顶结构施工中，有着广阔的应用前景。一、工程实例概况 我公司施工的山西省阳泉水泥生产线的石灰石储存库，为四联体筒仓构筑物，高35米，每个圆仓的直径为12.500m，壁厚250mm，南北向呈一字型排列。库顶为钢筋混凝土有梁板结构，每个库顶设号主梁，主梁截面尺寸为4001000mm，次梁截面尺寸为250400mm，顶板厚100 mm。库顶板面标高35.000m，凝土强度等级为C30。二、方案设计（一）工作原理为了按工期完成石灰石储存库的施工，确保整条生产线顺利点火，经研究确定采用无脚手架施工的方法，即

13、：在距库顶板1.5米高空安装一操作平台，模板体系支撑在操作平台上。为了降低施工成本，平台梁尽量选用水泥项目钢结构施工中同规格的型钢，在平台拆除后，型钢能重复利用；砼梁板结构采用叠合梁施工方法，分两次浇筑砼，减小施工荷载，以满足顶板结构施工中操作平台承载力和挠度变形的要求；通过模板支撑系统与钢管网片平台的可靠扣结，满足钢梁的平面外稳定性的要求。本方案充分利用先期浇筑的钢筋混凝土梁已形成的强度来承担其自身的重力荷载，以减小工字钢梁的负荷，提高刚性平台的承载可靠性。（二）操作平台梁的受力分析及承载力计算（以跨度最大的一根钢梁进行计算） 1、库顶全部荷载计算号主梁自重产生的集中荷载 （取钢筋砼自重值2

14、5KNm3）： 1.20.41.02.42.510=28.8KN库顶号主梁模板及支撑系统荷载（木模板及支架自重标准值0.75m3）： 1.20.41.02.40.75=0.864KN 热轧I45b钢梁负荷范围砼顶板荷载： 1.22.40.12.510=7.2KN/m 库顶板模板及支撑系统荷载（自重标准值0.75m3 ） 1.22.40.10.75=0.216KN/m施工人员及施工设备荷载标准值1.5m1.41.52.4=5. 04KN/m热轧I45b承受的集中荷载： F=28.8+0.864=29.664KN 承受的线荷载：q=7.2+0.216+5.04=12. 456KN/m2、热轧I45

15、b钢梁承受的荷载，集中荷载按等间距考虑。q=12.456KN/m 456456456456KN/m29.664KN29.664KN29.664KN3、梁跨中最大弯矩值Mmax=1/8ql2+1/2Fl=1/812. 45612.52+1/229.66412.5 =428.681KNm需要的工字钢梁截面抵抗矩为Wn= Mmax/=428.681106 Nm m /（1.05215 N/m m2） =1898.9103mm3=1898.9cm3又I45b的截面抵抗矩Wx=1500. 4 cm3 Wn=731.424cm3钢梁的承载能力满足要求。（5）挠度验算（F取荷载标准值）I45b钢梁的截面惯性

16、矩为33759 cm4/=（19FL3/384EI）/L=1919.776103125002/（38420610333759104）=1/455/=1/400钢梁的刚度满足要求。结论：号主梁浇筑800 mm高， I45b钢梁满足承力及挠度变形要求。2、计算3天后号主梁承载力情况：算计已完成浇筑800高的号主梁的承载力情况。本工程库顶砼结构浇筑时日平均气温为20左右。根据作业计划，顶板砼在主梁砼浇筑后3天后进行施工。通过试验测得同条件试块强度值为16.5 N/ mm2，取砼弯曲抗压强度设计值为 fcm=16.550%=8.25 N/ mm2（1）计算配筋率：主梁下部钢筋为625筋，箍筋为1020

17、0四肢箍。=As/bh0=2945/(400765) 100%=0.96% min=0.15%=0.96%max=1.492% 配筋率满足最大、最小配筋率的要求。（2）正截面承载能力验算 x=fyAs/fcmb=3102945/(8.25400)=277mm M= fyAs(h0-x/2)=3102945(770-277/2) =576.5KNm第一次浇筑800高主梁自重产生的最大弯矩值为234. 375KNm，正截面承载力为576.5KNm，第一次浇筑的主梁足以承担其自身重力荷载。（3）斜截面承载力验算第一次浇筑砼梁自重 1.20.40.82.510=9.6KN/ m后浇筑200高砼梁自重

18、1.20.40.22.510=2.4KN/ m施工活荷载 1.41.50.4=0.84 KN/ m q=12.84KN/m剪力图： 为了防止发生斜压破坏，一般梁的最小截面尺寸应满足：V0.25fcbh0（V最大剪力值） hw/b4（一般梁） hw=800-35=765mm hw/b=765/400=1.9127.5KN 截面尺寸满足要求。（5）斜截面承载能力分析 V=0.07 fcbh0+1.5 fyvAsv/sh00.0716.550%400765+1.5210478.5/200765555.05 KN153.75KN斜截面承载力满足要求。通过以上号主梁受力情况及其正截面、斜截面承载力分析，

19、在砼浇筑3天后，号主梁完全可以满足自身承载力的要求，操作平台只承受第二次浇筑顶板砼时发生的全部荷载。3、第二次浇筑顶板砼时，I45b受力情况： （1）荷载统计板自重 1.22.40.12.510=7.2 KN/m板模板及支撑 1.22.40.10.75=0.216 KN/m施工活荷 1.41.52.4=5.04KN/mq=12.456KN/m（2）上述荷载在I45b钢梁跨中产生的最大弯矩： Mmax=1/8ql2=1/812.45612.52=243.28KNmI45b钢梁跨中所能承受的最大弯矩为M/max= Wn=1.052151500103=338.625 KNm Mmax =243.28

20、 KNmI45b钢梁承载能力满足要求。（3）、挠度验算/=（5qL4/384EI）/L =56.18125003/(38420610333759104)=1/442 1/400I45b钢梁刚度满足要求。（四）结论在四连体仓库顶砼结构施工中，每个库采用4根热轧I45b工字钢梁作为操作平台的平台梁，并利用叠合梁施工方法进行砼顶板浇筑，平台钢梁可满足承载力和挠度变形的要求；通过模板支撑系统和钢管网片平台的可靠扣结，可满足平台钢梁的平面外稳定性的要求。采用无脚手架施工工艺进行库顶砼结构施工是可行的。三、施工准备按施工方案准备库顶施工用的工具及材料。在库壁滑模距离到顶还有10米时，根据图纸设计尺寸并结合

21、现场放样，用热轧I45b制作16根（每个库内4根）平台钢梁及32块预埋件。用48钢管、扣件、5cm厚的脚手板做成8个直径12.5米圆形平台，钢管纵横方向间距1.2米，在网片上满铺脚手板，并用8号铅丝绑扎，网片底部在库壁预埋的挂钩上挂一层安全网，作为兜网。最重的I45b钢梁自重为1.09吨，拆除时准备8个3吨手扳葫芦在拆除钢梁时使用，同时用20的钢筋焊制4个吊篮，操作工人站在里面割断钢梁，详细尺寸见附图。四、施工工艺 施工工艺流程：库壁滑模时预留钢梁梁口、埋设预埋铁件滑模机具拆除、钢梁吊装并焊接牢固、补浇梁口混凝土组装操作平台主梁支模、绑筋、浇筑主梁800高混凝土次梁、库顶板支模、绑筋库顶板混凝

22、土浇筑模板体系及刚性承重平台拆除。（1）钢梁及构配件的加工制作 根据计算，每个库中间最长的两根钢梁长12238MM12296MM（梁端封板与垂直断面有夹角），热轧I45b定尺长度为9米，型钢接长采用45度对接焊缝，在梁两端距端部500处焊吊环。梁底预埋件（250400,锚筋为414）采用10mm钢板制作，中间留排气孔。按设计尺寸焊接操作吊篮。（2）操作平台的安装 根据库顶主梁尺寸，本工程平台顶标高为33.500 m，净空1.4m。当滑模滑至32.950 m时，按I45b钢梁间距2.4m在库壁放置水平预埋件（钢梁支座）并留设600600的预留洞，注意钢梁轴线方向与四连体库中轴方向垂直。滑模到顶后

23、，拆除圆仓中间的拉杆及中心环，进行钢梁的吊装，操作人员利用滑模装置的吊架完成钢梁的就位和焊接工作。待钢梁全部就位后，拆除全部滑模装置，在每个库内吊装两个半圆形的平台。平台悬空处，用8的钢筋作为吊点，焊接在滑摸支承杆上，吊点间距1.2m。两个半圆形预制平台安放好后用钢管扣结形成整体。（3）库顶板梁板结构施工 为了尽量减小施工荷载，梁模板及底板模板全部采用木胶合板，背楞采用510木方子；为了加快砼的强度增长速度，加快模板体系的周转，砼配合比通过试验室试配，掺加早强型外加剂。高空刚平台组装完成后按图纸尺寸进行测量放线，用短钢管、扣件支梁底支承，安梁底模板 绑扎号主梁钢筋 合主梁侧模并进行加固 浇筑8

24、00高主梁砼。在主梁先期砼养护的同时，在操作平台上支顶板、次梁模板，并按方案的要求留置施工洞 绑扎顶板钢筋 在试验室压主梁同条件养护试块，测得主梁砼强度标准值，通过上述计算及基本假设推定主梁先期砼构件的承载力 承载力满足要求后浇筑顶板砼并养护。顶板砼浇筑过程前，预先在钢梁上方拉紧水平钢丝，在顶板砼浇筑过程中，通过观察，先期砼浇筑时，钢梁跨中下挠3mm，顶板砼浇筑时钢梁跨中没有新的挠度增加，表明操作平台具有较高的可靠性。（4）模板及操作平台的拆除1)模板拆除前，在试验室压主梁及板砼的同条件养护试块，并结合现场回弹检测，全部砼浇筑完7天后，强度满足规范规定的拆模要求。2)施工人员从预留施工洞中进入

25、操作平台上拆除模板及其它周转工具，从施工洞运到库顶板上并用塔吊运至地面。拆除时应边拆除边倒运，严禁在操作平台上堆积。3）模板拆除完后，从中间向施工预留洞方向依次拆除脚手板、钢管扣件等周转工具直到施工洞口处，并从施工洞口及时向外运出，拆除过程中，操作人员必须系好安全带。4）待两个半圆形平台板全部拆除后，在I45b钢梁两端分别放好焊制的吊篮。操作工人从库面下到吊篮中，用手板葫芦通过吊环与预留孔上方搭设的钢管支撑架吊装紧固，然后人工在吊篮内沿库壁割断钢梁。5）钢梁切断后用手板葫芦将钢梁一端下放，另一端静止，待其达到呈垂直状态时，用塔吊从预留洞口的一端将钢梁缓慢吊出。6）钢梁全部拆除后，用吊模的方法把

26、预留洞封堵、浇筑砼。五、安全技术措施（1）各级管理人员认真学习建筑施工高处作业安全技术规程（JGJ80-91）、施工现场临时用电安全技术规程（JGJ46-88）、建筑机械使用安全技术规程（JGJ33-2001），严格执行规范。（2）库顶施工处于高空作业，项目部必须落实各级安全生产责任制，施工管理人员必须按照方案的要求进行详细的施工技术交底和安全交底。（2）特殊工种的施工人员必须持证上岗，如起重工、架子工、金属焊接等工种。施工前针对施工工艺进行班前培训，确保操作人员熟悉全部工艺流程。（3）钢梁的吊装就位和拆除时，现场操作人员必须听从塔吊指挥员的统一指挥，确保各工序有条不紊的进行。五、结论由于采用

27、了高空承重平台支模和叠合梁技术，库顶结构的施工周期得以缩短，钢架管支撑一次投入量大大减少，库顶结构浇筑顺利进行，取得了较好的经济效益。鉴定会资料之四四连体库顶砼结构无脚手架施工经济效益分析报告河北省第四建筑工程公司2005年12月20日四连体库顶砼结构无脚手架施工经济效益分析采用热轧工字钢梁支设高空承重平台进而支设库顶结构模板并结合叠合梁技术施工筒仓库顶结构，与传统搭设满高满堂红脚手架施工方法相比，具有施工速度快、操作劳动强度大大降低等明显优点，在中小直径筒仓工程库顶结构施工中，具有很好的应用前景。在当今工业建筑领域，工期效益越来越受到各方的广泛重视，该工艺的推广将产生良好的经济效益和社会效益

28、。以山西阳泉水泥厂石灰石储存库项目为例，分析该工艺产生的效益：一、直接经济效益筒仓库壁滑模施工完成后，在预留梁口安装工字钢梁，组装操作平台，从而节省了平台下满堂红脚手架的搭拆工作，大大节省了周转工具的用量，相对于传统满堂脚手架工艺明显缩短了工期，降低了施工成本。下面与传统工艺做一对比。采用传统工艺施工，搭拆满堂脚手架需用人工费用为6.0万元，钢架管需要量为200吨，使用期为35天，租赁费为3.65万元。采用承重钢梁和叠合梁技术施工库顶板结构，共需人工费0.5万元，施工工期为15天。搭设操作平台采用的工字钢梁在拆除后仍可用于正式工程。采用新工艺可节约周转工具租赁费用约3.5万元，人工费节约约4.5万元，同时工程施工工期缩短20天，塔吊租赁费用节约0.7万元，管理费用节约0.4万元，共节约9.1万元，具有明显的经济效益。二、间接效益采用四连体库顶砼结构无脚手架施工工艺，能保证工程质量，工期比传统工艺相比可提前20天，保证了整条生产线按期点火目标的实现。同时将搭拆满堂脚手架的高空作业转化为普通高度作业，工作环境、劳动强度、工作效率得以较