悬挑梁板模板支撑体系搭设的研究_李名勇.pdf
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1、技术应用81第1 期(总第261 期)2.2 选定施工该工程施工工期紧,如将挑檐改为钢结构,不仅需要大量的深化设计时间,还要占用有限的塔吊资源,影响施工工期。经项目管理人员研究讨论,决定采用悬挑工字钢作为支撑架体及外脚手架的搭设平台。在施工前,利用PKPM软件对支撑架体、悬挑工字钢进行受力计算,选择满足实际工况的工字钢型号,同时结合现场安全风险,采取有效的安全防护措施。2.3 方案施工难点分析 挑檐梁板施工过程中主要存在以下难点:(1)悬挑长度长。该工程挑檐悬挑长度最大达到1700mm,属于超长悬挑构件,且在挑檐外侧还需有安全防护架,悬挑平台悬挑长度可达2000mm。因此,在悬挑梁板模板支撑体
2、系搭设的研究李名勇(福州市一建建设股份有限公司,福建 福州 350001)摘 要 现阶段越来越多的建筑物屋顶造型采用挑檐的形式,挑檐的形式虽然让建筑的外观看起来美观大方,但存在一定的施工难度和安全风险。利用PKPM安全计算软件及LSDYNALY有限元软件,对福州市大东海项目的悬挑梁板模板支撑体系进行了建模研究,从施工难点、支撑体系受力情况分析、施工工艺流程、施工安全管理等方面对项目的悬挑梁板模板支撑体系搭设进行了分析,提出了相应的质量、安全、工艺保障措施。关键词 悬挑梁板;模板支撑;安全防护;有限元0 引言随着社会的不断发展,开发商对建筑造型的要求逐渐由简约美观向宏伟气派的方向发展1。设计师为
3、了满足业主单位的要求,常采用大挑檐形式,该形式最能展现建筑大气磅礴的一面。但对施工单位而言,大挑檐的模板支撑体系的搭设是一项难度较大的工作,如何在保证施工安全的前提下,产生最大的经济效益2-3是施工管理人员研究的重点。1 工程概况福州市大东海项目位于福州市长乐区滨海新城,总建筑面积为82686.60m2,共建设11栋329层的办公及住宅建筑,采用框架-剪力墙结构,悬挑式外脚手架。项目D-S1#楼、D-S2#楼及D-S3#楼的屋面设计有总悬挑长度2.7m的挑檐,挑檐最外侧设计有300mm500mm的悬挑次梁及垂直悬挑方向300mm900mm的悬挑主梁,挑檐板厚为120mm。2 施工比选及施工难点
4、2.1 施工方案比选该工程悬挑构件具有悬挑长度长、主次梁数量多、施工难度大、施工安全风险大等特点,为了选择更好的施工方案,对拟采用的几种施工方案进行对比,方案比选见表1。作者简介:李名勇(1967),男,本科,学士,高级工程师,主要从事建筑工程施工与管理工作。表1 施工方案比选分析表方案拟采用施工方法优点缺点结论方案一搭设满堂落地式脚手架传统施工方法、架体整体性好、易于搭设搭设高度高、材料用量大,搭设工期长搭设高度近百米,存在较大安全隐患,予以排除方案二搭设扣件式悬挑脚手架施工便捷荷载大,扣件式脚手架无法满足力学要求存在较大安全隐患,予以排除方案三将挑檐改为钢结构构件,通过高强螺栓连接材料自重
5、轻,施工简便吊装工作安全风险大,需搭设操作平台需深化设计,吊装安全风险大,列为备选方案方案四采用悬挑工字钢作为支撑架体及外脚手架搭设平台搭设高度低、材料可重复利用、施工周期短施工技术要求高、施工难度大、安全防护难度大工字钢型号、受力应经过准确的计算,列为备选方案技术应用2023 年82施工过程中应综合考虑支撑架及安全防护架的设置。(2)施工风荷载大。该工程位于福州滨海新城,离海岸线较近,最大风荷载为0.80kN/m2,另根据 高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ 32010)中4.2.2条规定“房屋高度超过60m的建筑,承载力设计时按基本风压的1.1倍采用”,该支撑架体受到最大风荷载为0.88
6、kN/m2。因此,在支撑架搭设体应有防风的构造措施。(3)安全防护难度大。该工程牛腿最高处距离地面近100m,施工作业属于高空作业,高空坠物、高空坠落等安全隐患大,在施工过程中应设置外脚手架及安全防护平网。但受悬挑长度、施工高度等因素影响,设置安全防护措施难度大,需结合支撑架体及已有建筑进行综合布置。3 支撑体系受力分析以该项目悬挑长度最长(2000mm)的挑檐进行悬挑工字钢的受力分析。悬挑工字钢在挑檐下2层位置处搭设,搭设高度约为6m。3.1 支撑架体荷载分析该工程挑檐最外侧次梁尺寸为300mm500mm,设计支撑架立杆垂直跨度方向间距为900mm,平行跨度方向为900mm,主龙骨及次龙骨均
7、采用50mm 50mm3mm方钢管,施工均布荷载为3kN/m2。根据PKPM软件计算梁托支座受力计算简图(见图1)可知,梁托最大受力位置为中间立杆位置,最大受力为3.24kN。图1 梁托受力计算简图(单位:kN)悬挑梁模板支撑架搭设高度除去梁高及主次龙骨后约为5.4m,模板支撑架采用2根2500mm“B”型支撑杆与1根250mm“B”型调节杆组成。根据 建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程 (DBJ/T 13-3182019)(以下简称 规范)中表A-1可知,型号为B-LG-2500的立杆理论重量为12.3kg,型号为B-TG-250理论重量为1.45kg,则立杆自重按式(1)计算:N立杆
8、=N梁托+uk =3.24+1.3(12.32+1.45)9.81000 =3.57kN (1)式中:u为分项系数,根据 规范 中4.3.8可知,取1.3;k为立杆理论重量。该工程悬挑板厚度为120mm,设计支撑架立杆垂直跨度方向间距为900mm,平行跨度方向为900mm,主龙骨及次龙骨均采用50mm50mm3mm方钢管,施工均布荷载为3kN/m2。根据PKPM软件计算支座受力计算简图(见图2)可知,梁托最大受力位置为中间立杆位置,最大受力为按式(2)计算。N支座=y+q=4.78+3.95=8.73kN (2)式中:y为支座处最大正弯矩;q为支座处最大负弯矩。图2 支座受力计算简图(单位:k
9、N)悬挑板模板支撑架搭设高度除去梁高及主次龙骨后约为5.78m,模板支撑架采用2根2500mm“B”型支撑杆与1根500mm“B”型支撑杆组成。根据 规范中表A-1可知,型号为B-LG-2500的立杆理论重量为12.3kg,型号为B-LG-500理论重量为2.95kg,则立杆自重按式(3)计算。N立杆=N支座+uk =8.73+1.3(12.32+2.95)9.81000 =9.08kN (3)式中:u为分项系数,根据 规范 中4.3.8可知,取1.3;k为立杆理论重量。3.2 外脚手架荷载分析该工程悬挑构建距离地面约100m,施工作业安全隐患大。在挑檐外侧设置单排钢管脚手架,并挂设密目网,以
10、保障施工人员的作业安全。单排脚手架搭设高度约为10m,根据 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 (JGJ 1302011)中表4.2.2要求,混凝土、砌筑结构脚手架均布荷载3kN/m2,因此在计算时均布荷载取3kN/m2。3.3 基于有限元模型的悬挑工字钢受力分析在施工开始前,项目管理人员应对挑檐的立杆布置进行排底,明确立杆的相对位置。挑檐模板支撑体系拟选用18#工字钢作为搭设平台。另外,在每根18#工字钢下设置16#工字钢作为下撑杆,上部设置钢丝绳作为上拉杆,但均不参与受力计算,仅作为构造措施考虑。挑檐模板支撑体系排底图见图3。技术应用83第1 期(总第261 期)图3 挑檐模板支撑排底图
11、(单位:mm)采用6m长的18#工字钢作为悬挑平台,悬挑长度约为2300mm,锚固长度为3000mm。悬挑工字钢受力简见图4。由图4可知,距离悬挑点200mm、1100mm位置分别有楼板支撑立杆荷载9.08kN,计算时取10kN;在距离悬挑点1400mm及2000mm位置有300mm500mm梁支撑立杆荷载3.57kN,计算取4kN;在距离悬挑点2200mm位置有单排脚手架荷载3kN。图4 悬挑工字钢受力简图3.3.1 有限元软件建模采用LSDYNALY有限元软件对工字钢受力情况进行全尺寸建模,并对整体模型进行网格划分,网格尺寸为0.01m,网格划分后的效果见图56。接着将模板支撑立杆在悬挑工
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