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扣件式钢管高支撑模板支架的施工工法

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1．前言
随着现代社会工业科技的发展, 房屋建筑对于空间有了更高的要求, 建造超层高的现浇砼框架结构的房屋建筑有一定的困难。我公司在多项现浇砼结构的房屋建筑施工过程中, 发布了多项QC成果及论文, 同时针对房屋建筑超层高的特点, 对模板支架的施工总结了一套”扣件式钢管高支撑模板支架的施工工法”。
2．工法特点
2.1将最常见的模板支架材料钢管扣件, 用于搭设超层高现浇结构的模板支架的施工, 相对钢桁架等其它形式的支架体系减少了一次性材料的投入, 降低了成本。
2.2对于超层高模板支架提供了一套完整的模板支架的设计计算及施工思路方法。
2.3对于模板支架杆件受力的稳定性、 安全性按照相关规范及施工手册进行设计计算, 并在其基础上有所完善和提高。
2.4在施工中对于模板支架体系按照相关规范制定了一系列完整的构造措施, 并根据现场情况对于方案进行二次优化设计。
2.5施工操作简单, 搭设质量易于控制, 而且使用周材, 节约工程措施费用;
2.6满足施工要求, 确保施工安全。
3．适用范围
适用于超层高( ≥8m) 现浇砼结构的模板支架的设计与施工。
4．工艺原理
扣件式钢管超高模板支架的施工工法原理是应用钢管扣件这种常见的模板支架材料搭设成一个整体模板支架体系, 用在超层高的现浇混凝土结构的施工中, 将框架梁板的施工荷载及其自重垂直传递到地面或者下层楼面, 以完成结构的施工, 确保安全及质量。
5．工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
方案的拟定及设计计算—→方案论证—→竖立杆—→安放横杆—→扣件的施工要求—→扫地杆和剪刀撑的构造措施—→模板支架体系验收—→工序交接—→下道工序施工。
5.2．操作要点
5.2.1方案的拟定及设计计算
根据模板支架发生坍塌三大主因: 立杆失稳、 梁底横杆下挠、 扣件滑移, 造成整个架体失稳坍塌。针对工程实际情况对模板支架的立杆间距、 横杆步距、 梁底小横杆间距、 扣件的抗滑移进行设计, 然后按照设计规范进行计算。
1、 立杆的计算
1) 荷载计算
立杆的轴心压力设计值, 应该为横杆的最大支座反力和脚手架钢管的自重之和。
立杆轴心压力值:                          4.2.1-1
: 底层钢管扣件自重;
: 横杆支座反力最大值;
2) 立杆的稳定性计算
立杆的抗压强度稳定性验算公式:
                         4.2.1-2
: 立杆的最大压应力值;
: 立杆的轴心压力值;
: 轴心受压立杆的稳定性系数;
: 立杆的净截面面积;
: 钢管立杆的抗压强度设计值;
其中值按照公式4.2.1-3、 4.2.1-4进行计算。
立杆计算长度在超高模板支架体系的计算应该按照”非几何不可变杆系结构”支架稳定性的方法计算:
                          4.2.1-3
: 立杆的计算长度;
: 考虑安全保证要求的立杆计算长度附加系数;
: 考虑搭设高度影响的立杆计算长度附加系数;
: 立杆的步距;
: 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;
立杆的长细比计算:
                                4.2.1-4
: 计算立杆截面的回转半径;
根据计算的值按照《钢结构设计规范》附录一, 查表得到值。
2、 梁底小横杆的计算
1) 荷载计算
                          4.2.2-1
: 新浇筑砼自重荷载标准值;
: 模板自重荷载标准值;
: 活荷载为施工荷载标准值与振捣砼产生的荷载;
2) 梁底小横杆的强度、 挠度计算
强度计算:
                             4.2.2-2
: 横杆的最大应力值;
: 横杆的最大弯矩值;
:横杆的截面抵抗矩;
挠度计算:
                             4.2.2-3
: 横杆的最大挠度值;
: 梁底立杆间距;
: 钢管的弹性模量;
: 横杆截面惯性矩;
: 横杆的容许挠度值, 为3mm;
3、 扣件的抗滑移计算
                                        4.2.3
: 纵向或者横向水平杆传给立杆的竖向力;
: 扣件的抗滑移承载力设计值;
单扣件取值8.0KN; 双扣件的计算承载力设计值取12.0KN, 其中双扣件后增加的扣件只能作为安全措施, 一般不用于计算容许承载力, 因为第一个扣件不变形, 后增加的扣件就受不到竖向力的作用。
5.2.2方案论证
模板支架搭设前对方案进行可行性分析, 加强模板支架的方案设计与专家论证的制度, 经专家组认可后方可实施。
5.2.3竖立杆
1、 在施工前, 按照方案设计在地面弹出墨线以控制立杆的排距、 横距, 确保立杆的搭设纵成行, 横成排。
2、 满堂脚手架进行搭设时, 要对天然地基进行预压处理, 每个立杆下铺设200mm×200mm×40mm木板, 使基础满足承载力要求。砼楼板上部立杆超重满足不了冲切要求, 必须经过计算采取加强措施。
3、 在控制立杆的垂直度时, 先立两头立杆, 设置角点, 吊线确保垂直, 然后挂线立中间立杆, 确保立杆纵横成面。
4、 立杆的连接不得采用搭接, 必须采用对接扣件进行对接, 并确保立杆的对接端头平整。
5、 立杆顶端设置可调支托, 且立杆和水平杆的接头均应该错开在不同的框格中设置。
5.2.4安放横杆
1、 当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时, 能够采用等步距设置。
2、 当中部有加强层时或者支架很高, 轴力沿高度分布变化较大, 可采用下小上大的变步距设置, 变化不宜过多。
3、 高支撑模架步距以0.9～1.5m为宜, 不宜超过1.5m。
4、 当模板支架高度较高, 超过20m或者横向高宽比≥6时, 为了加强其构架的整体刚度, 应该设置一至数道整体性水平加强层。
5、 梁底小横杆要经过计算根据荷载加密设置。
5.2.5扣件的施工要求
1、 扣件必须拧紧, 扣件螺栓拧紧力矩不应小于40, 且不应大于65, 必要时顶层扣件采用双扣件或者合格的新扣件。
2、 模板支架施工过程用检测扳手抽查检测。
3、 立杆接头必须采用对接扣件。
4、 模板支架搭设时现场必须安排人跟踪检查。
5.2.6剪刀撑及扫地杆等构造措施施工
1、 扫地杆必须纵横双向设置, 严格控制扫地杆的高度, 扫地杆距垫层面高度≤200mm, 以减少立杆下端的悬臂长度。
2、 沿高支撑架的四周外立面应该满足立面满设剪刀撑。
3、 每隔10～15m设置纵横向剪刀撑, 同时主梁侧也要设剪刀撑。
4、 高于4m的模板支架从顶层开始向下每隔两步设一道水平剪刀撑。
5、 每道剪刀撑宽度不应小于4跨, 且不应小于6.0m, 斜杆与地面的倾角宜在450～600之间。
5.2.7模板支架体系验收
模板支架搭设完后, 由现场生产经理组织, 相关部门负责人及相关人员参加, 严格按照《建筑施工安全检查标准》, 对模板支架进行检查验收合格后方可使用。
5.2.8工序交接
模板支架验收合格后, 办理工序交接手续, 做好工序交接资料。
5.2.9下道工序施工
各项验收合格, 资料齐备, 进行模板铺设、 钢筋绑扎及砼浇筑等后续施工。
6、 材料与设备
6.1主要材料                                         表6.1
序号
名称
规格
数量
备注
1
钢管
Φ48×3.5mm( 按实际情况)
视具体工程定
用于模板支架搭设
2
扣件
标准玛钢扣件
视具体工程定
用于模板支架搭设
3
模板
40mm厚
视具体工程定
用于立杆垫脚
6.2主要机具                                         表6.2
序号
名称
功率
数量
备注
1
台锯
1.5KW
1台
用于架体垫板切割
2
切割机
3KW
1台
用于短钢管切割
3
检测扳手
标准
2把
用于扣件拧紧检测
7、 劳动组织                                          表7
序号
工种
人数
工作内容
备注
1
放线工
1名
立杆平面放线控制行距排距
技术员负责
2
架子工
视工程规模定
模板支架搭设
特殊工种
3
辅工
视工程规模定
材料搬用、 配料

8、 质量控制
8.1高支撑模板支架设计与施工所参照依据的规范:
《建筑结构荷载规范》    ( GB50009- )
《混凝土结构设计规范》 ( GB50010- )
《钢结构设计规范》      ( GB50017- )
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》( JGJ130- )
《建筑施工安全检查标准》( JGJ59-99)
《简明施工计算手册》第四版 江正荣 
8.2对进场的钢管、 扣件按照有关规定进行进场验收, 验收方式根据《建筑施工钢管扣件脚手架安全技术规范》进行抽检、 复检, 检验项目包括: 钢管及扣件外观检查表面无裂纹、 实测实量钢管的壁厚及直径、 以及钢管扣件的力学性能等。
8.3对进场钢管如果发现壁厚太薄, 和方案设计选用的材料不相符, 要及时调整方案设计, 如果方案调整后仍不能满足施工要求, 必须清退该批钢管, 严禁在工程上使用。
8.4在材料的使用过程中严格材料的收、 发、 储、 领、 用制度, 材料管理要有可追溯性, 对于复检不符合力学性能要求的钢管扣件一律清除出场, 严禁在工程上使用。
8.5施工现场要建立完善的质量、 安全检查制度, 并给予实施。
8.6模板支架搭设前对方案进行可行性分析, 加强模板支架的方案设计与专家论证的制度。
8.7模板支架搭设过程中安排专人跟踪检查。
8.8架子工属于特殊工种, 严禁无证上岗, 而且组织工人进行技术培训及安全意识培训。
8.9现场建立模板支架监测制度, 模板支架搭设要定期对模板支架体系进行沉降、 变形观测, 防患于未然。
8.10严格执行《建筑施工安全检查标准》, 模板支架使用前必须组织相关人员进行检查验收合格后方可使用。
9、 安全措施
9.1制定项目安全生产责任制, 工地现场设置专职安全员, 工人进场必须进行安全教育和安全交底。
9.2搭设模板支架及铺设梁板模板, 根据模板支架高度设置水平安全网兜, 避免高空坠物伤人。
9.3操作人员严格施工操作规程, 施工时必须正确佩带安全帽、 安全带, 严禁穿硬底鞋。
9.4架子工登高作业严禁酒后施工。
10、 环保措施
根据国家有关环保法规, 应该采取下述环保措施。
10.1每天安排专人清扫现场施工道路并洒水, 做好现场文明施工。
10.2现场钢管、 扣件按照规格、 使用部位堆放整体, 而且给予标识。
10.3施工过程产生的各种废弃物集中存放, 定期运送到指定的废弃物处理站。
11、 效益分析
11.1经济效益
扣件式钢管脚手架在超高模板支架体系中的使用, 既保证了支架的整体性, 又节约周材, 赢得了工期。
11.2社会效益
用钢管扣件这种最常见的模架搭设方法, 解决了超层高模板支架的施工难题, 提高工程质量, 降低工程造价。
在超层高现浇砼结构的施工方面, 我公司取得的QC成果两项: 10月发表了《确保16米跨钢筋砼框架梁的施工》获得武汉市QC论文发布二等奖, 5月发布的《扣件式钢管高支撑模架的设计与施工》获得湖北省QC论文发布二等奖; 在《武汉建筑工程质量》 第3期上发表《高层建筑转换层厚板支撑体系的设计与施工技术》, 并获得武建集团首届”青工杯”职工论文赛三等奖。
12、 应用实例
12.1山西运城关铝热电厂屋内配电装置工程( .12- .9) , 现浇砼框架结构二层, 总建筑面积4686㎡, 一层层高12.0m, 二层层高15.4m, 柱距12.0m×12.0m, 其中建筑面积810㎡的建筑层高达到27.4m。结构施工模板支架稳定满足施工要求, 且无安全事故发生, 既节约周材, 又赢得了工期。
12.2仙桃恒迪国际建材园精品超市工程( .7- .1) , 框架结构三层, 总建筑面积1 ㎡, 中间大厅590㎡, 层高9.0m, 柱距8.0m×8.0m。结构施工模板支架稳定满足施工要求, 且无安全事故发生。
12.3佳丽广场框筒结构( 1994.10-1998.8) , 地下二层, 地上54层, 建筑面积230000㎡, 裙房局部梁板结构层高达24m。施工模板支架稳定, 无安全事故发生, 赢得了一致好评。