某工程大空間支撐體系控制要點

1、某工程大空間支撐體系控制要點    【摘 要】 結合工程實例,介紹某工程大空間、大跨度預應力混凝土梁支撐體系穩(wěn)定、變形控制,通過對排架立桿軸力監(jiān)測,對比混凝土澆筑前后數(shù)據(jù),驗證排架理論計算和實際施工工況的差異,為今后高支模排架搭設驗算積累經(jīng)驗。 【關鍵詞】 大空間;大跨度;大截面;高支模;監(jiān)測;立桿軸力 【中圖分類號】 TU745.2 【文獻標識碼】 A【文章編號】 1727-5123(2010)02-011-03 1工程概況 1.1工程簡介。某工程建筑面積約13萬平方米,地下2層,主樓地上36層,裙樓地上8層,鋼筋混凝土框架核心筒結構,主樓為大型辦公樓

2、,裙樓為劇場用房。 裙樓里設有1200個座位、面積為1600m2電視劇場一座,劇場包括樂池座和升降舞臺兩大部分,舞臺為升降舞臺,升降舞臺底倉為地下室-5.20m結構平面,舞臺屋頂標高為+38.00m,預應力砼結構,舞臺面積約553m2,為28.80×19.20m,整個舞臺區(qū)域為一個大空間結構。 1.2舞臺屋面及預應力鋼筋混凝土梁設計。舞臺屋面東西向長28.80m,南北向長19.20m,屋面標高為+38.00m,在與其相鄰裙樓屋面(標高為+36.0m)處設置1000×3700mm、1000×3500mm預應力屋面梁,形成一個“矩形井口”,砼屋蓋擱置于“矩形井口”預應

3、力屋面梁上。主舞臺砼屋蓋(即砼屋面梁板)為滿足舞臺機械設備吊掛荷載需要,在南北方向設置800×1500mm的3根預應力主梁和2根700×1000mm普通砼次梁,東西方向設置4根700×1000mm普通砼次梁形。 舞臺區(qū)域頂板“井口”東西兩側(cè)為1000×3500mm預應力屋面梁、南北兩側(cè)為1000×3700mm預應力屋面桁架梁,梁主筋均采用32HRB400螺紋鋼,箍筋采用18HRB400100螺紋鋼,全長加密,腰筋采用28HRB400200螺紋鋼,鋼筋連接采用滾軋直螺紋方式連接。預應力配筋采用低松弛高強度鋼絞線,其抗拉強度標準值為fptk=186

4、0N/mm2,強度設計值為fpy=1260N/mm2,分別4-8s15.2、4-9s15.2,預應力筋孔道采用金屬螺旋波紋管,錨具采用“YM”系列錨固體系;頂板分別由9根700×1000mm和800×1500mm井字梁組成,其中后者為預應力梁(3-7s15.2),板厚150mm,梁板混凝土強度等級為C40。 1.3舞臺屋面梁板及預應力鋼筋混凝土梁控制重點和難點。主舞臺屋面頂板“井口”四周鋼筋混凝土預應力(桁架)梁為跨度大(達28.8m、19.2m)、截面大(為1000×3700mm、1000×3500mm),屋面頂板為大空間(高度達43.20m),又涉及

5、預應力施工,施工的重點為模板排架系統(tǒng)設計、搭設、拆除;施工的難點為模板排架系統(tǒng)穩(wěn)定和變形控制,尤其是“井口”四周鋼筋混凝土預應力(桁架)梁施工過程中模板排架系統(tǒng)穩(wěn)定和變形控制;以及砼澆筑過程中、砼澆筑完成后和預應力張拉過程中裂縫控制。因此,要求承包商就該區(qū)域鋼筋混凝梁、板施工前必須制定專項施工方案,根據(jù)建設部危險性較大工程安全專項施工方案及專家論證審查辦法要求,該模板支撐系統(tǒng)高度超過8m,跨度超過18m,線荷載大于15kN/m,其模板支撐系統(tǒng)設計部分安全專項施工方案應按規(guī)定組織專家論證。 2專項施工方案評審及控制要點 2.1舞臺屋面梁板高支模排架設計方案。近年來,國內(nèi)采用鋼管扣件搭設支模排架因

6、整體失穩(wěn)導致垮塌的事故多有發(fā)生,造成了巨大的經(jīng)濟損失及人員傷亡,影響極壞。主舞臺屋面超大空間結構為本工程施工重中之重,建設單位、監(jiān)理、承包商等對該高支模施工極為重視。為確保該高支模施工的安全,承包商分別設計了桁架梁和腳手鋼管搭設排架兩套支撐體系方案。經(jīng)多方討論、對比、分析,以確保施工絕對安全為前提,結合現(xiàn)有塔吊布置位置的運輸能力,排除了采用鋼桁架梁支撐體系方案,決定采用常規(guī)的扣件鋼管搭設支模排架。 腳手鋼管排架支撐方案中具體排架設計為:采用48×3.0mm腳手鋼管扣件搭設,按梁與板不同的荷載分別計算,按如下搭設。 2.1.1800×1500mm屋面梁下排架搭設高度41.80

7、m,梁長19.20m,梁下采用橫向5立桿、縱距0.60m,步距1.60m,水平橫桿雙向拉通,雙向剪刀撐。 2.1.2600×1000、700×1000、600×900mm屋面梁下排架搭設高度42.30m,采用橫向4立桿、縱距0.60m,步距1.60m,水平橫桿、剪刀撐同800×1500梁。 2.1.3屋面板下排架搭設高度43.10m,立桿縱橫距為600×1200mm,與梁下立桿模數(shù)吻合,為了橫桿與梁下步高模數(shù)一致,步距采用1600mm,雙向水平桿與梁下排架拉通。 2.1.4為了解決砼澆搗過程中砼泵管搏動對高支模排架穩(wěn)定的威脅,先將舞臺周邊各層砼

8、施工完成,并預先在升降舞臺周邊的各層梁面按1.20m模數(shù)埋入短鋼管,排架的橫桿與短鋼管拉結固定,排架與周邊的砼結構用鋼管夾固。 2.1.5在梁交點荷載集中位置設置4個腳手鋼管加強格構架(類似于塔吊塔身標準節(jié)形式)的加強區(qū)。 此方案的搭設共使用腳手鋼管610t,各類型扣件13萬只。由于該排架凈高達43.20m,屋面梁截面大、跨度大,集中線荷載大,屬于典型的重荷載超高支模;又由于砼施工中,排架支撐承受荷載是隨著砼澆搗不斷變化,所以又是時變結構體系;因此,混凝土澆筑應對稱推進,控制好施工載荷,利于該排架系統(tǒng)的穩(wěn)定性和變形控制。 2.2模板支撐體系設計計算。以截面最大梁(1000×3700m

9、m)進行驗算: 2.2.1鋼筋混凝土自重標準值:1.0m×3.7m×25kN/m3=92.5 kN/m。 2.2.2模板及支架(木枋、鋼管、扣件)自重標準值:5.0kN/m。 2.2.3混凝土澆筑時產(chǎn)生的荷載標準值:梁寬×2.0kN/m2=2.0kN/m。 2.2.4施工人員及設備的的荷載標準值:梁寬×1.0kN/m2=1.0kN/m。 2.2.5荷載設計值(鋼筋混凝土自重、模板及支架自重分項系數(shù)為1.2,混凝土澆筑、人員施工荷載分項系數(shù)為1.4):(92.5+5.0)kN/m×1.2+(2.0+1.0)kN/m×1.4=121.2k

10、N/m。 2.2.6立桿所受的力為偏心壓力,步距為1.6m,偏心距為53mm,經(jīng)計算偏心受壓下穩(wěn)定承載力設計值為13.8kN;121.2kN÷12=10.1kN<13.8kN,偏心受壓下立桿是安全的。 2.2.7雙扣件抗滑移承載力取值為12.8kN;10.1kN<12.8kN,雙扣件抗滑移性能是安全的。  2.3專項施工方案評審。對該專項施工方案重點審查:施工方案支撐系統(tǒng)的計算書、支撐系統(tǒng)構造措施、砼澆筑方法、澆筑程序、質(zhì)量安全保證措施,同時也對承包商內(nèi)部施工方案審批程序進行了審查,確認了承包商公司技術負責人簽字批準。承包商按業(yè)主、監(jiān)理要求組織當?shù)貙＜覍δ０逯?/p>

11、系統(tǒng)專項施工方案進行了評審、論證,建設單位負責人和項目監(jiān)理負責人均參加了該專項施工方案的專家評審會。專家評審意見: 2.3.1支撐立桿立于-5.20m樓面(負一層結構),因荷載較大,要求必須在立桿下通長鋪設槽鋼,同時在負二層增加立桿對-5.20m樓面(負一層結構)進行支撐加強或原施工排架支撐保留不拆除,并控制負一層砼板支撐的拆除必須在上部高空間支撐腳手架拆除之后進行。 2.3.2嚴格按方案設計要求設置縱、橫向及水平剪刀撐。 2.3.3支撐立桿與頂部橫桿應采用雙扣件,擰緊力矩應達到4065Nm。 2.3.4模板支撐系統(tǒng)應與兩側(cè)結構可靠連接。 2.3.5支撐排架應分層設置防墜落安全網(wǎng),防墜網(wǎng)豎直間

12、距不大于9m。 2.3.6建議進行支撐立桿軸力監(jiān)測,設計報警應急體系。 其余同意按此方案施工。承包商將專家書面意見作為附件對原方案進行完善,履行了申報手續(xù);并抄報當?shù)匕脖O(jiān)站備案。 2.4 模板支撐體系材料控制。由于建筑市場普遍存在鋼管、扣件質(zhì)量不合格的現(xiàn)象,不加以控制極易給施工埋下安全隱患,尤其是高支模支撐體系更應重視;因此,對鋼管、扣件質(zhì)量進行了預控。 2.4.1要求承包商購買或租賃鋼管、扣件必須具有產(chǎn)品合格證、生產(chǎn)許可證,簽購買或租賃合同時,明確質(zhì)量要求和責任。 2.4.2用游標卡尺檢查進場鋼管壁厚不小于3.0mm,鋼筋表面應平直光滑,進場使用的鋼管不得有裂縫、結疤、硬彎、壓痕、劃痕和孔洞

13、。 2.4.3對進場扣件進行檢查,有裂縫、變形、螺栓絲扣不完整等缺陷嚴禁使用,并取樣送安檢所進行檢驗。 2.4.4用于大空間高支模支撐腳手架的鋼管、扣件要求統(tǒng)一著色,實行材料專用,專人管理,以防和其它腳手架鋼管、扣件混用。 2.5模板支撐體系實施及拆除控制。搭設質(zhì)量缺陷往往是造成高支模支撐腳手架坍塌事故的重要原因之一,主要表現(xiàn)為未按規(guī)范和設計施工方案搭設,如桿件間距步距偏大、立桿頂部雙扣件擰緊力矩不足、桿件搭接不規(guī)范、掃地桿設置不規(guī)范、剪刀撐設置不到位等。為確保高支模支撐腳手架搭設質(zhì)量,控制好如下幾個方面。 2.5.1要求承包商明確桁架梁高支模支撐腳手架現(xiàn)場施工技術負責人,負責高支模支撐腳手架

14、搭設、砼澆筑過程中及拆除全過程管理工作;承包商項目經(jīng)理親自主抓此模板支撐體系的實施,項目專職安全員現(xiàn)場監(jiān)督。 2.5.2要求搭設高支模支撐腳手架的操作工必須是專業(yè)架子工,持有合格的、用效的特殊工種上崗證,身體健康;搭設和拆除之前現(xiàn)場施工技術負責人必須對其進行技術和安全交底,填寫交底紀錄,簽字確認。 2.5.3高支模支撐腳手架搭設完成必須由承包商組織自檢,自檢合格后報監(jiān)理檢查、驗收,監(jiān)理應對照高支模支撐腳手架施工方案、專家論證意見、相關規(guī)范規(guī)定進行驗收,重點檢查:立桿垂直度偏差應1/500、立桿接頭形式(應為對接接頭)、立桿接頭是否錯開(同一截面錯開500mm)、掃地桿應雙向連續(xù)設置、剪刀撐應連

15、續(xù)設置、連墻固定件應可靠連接、立桿頂部雙扣件擰緊力矩必須達到4065Nm(使用專業(yè)扳手抽查)。 2.5.4高支模支撐腳手架拆除前應向監(jiān)理辦理拆除申請,待監(jiān)理確認條件具備方可進行拆除施工;拆除亦應由專業(yè)架子工執(zhí)行。 2.6砼澆筑過程中控制。舞臺屋面大空間、大跨度排架支撐系統(tǒng)側(cè)向剛度較薄弱,尤其±0.00mm三層(+17.00米)主舞臺周邊更為突出,為保證支撐體系的穩(wěn)定和降低施工載荷,采取了如下措施進行控制: 2.6.1在混凝土澆筑前要求承包商做好混凝土澆筑技術和安全交底,規(guī)范澆筑作業(yè)。 2.6.2屋面澆筑混凝土大梁時,要求承包商放棄常規(guī)混凝土泵管輸送澆筑砼方法,而改用塔吊吊斗進行砼澆筑

16、,減少砼的沖擊力。 2.6.3優(yōu)化砼澆筑順序,由大梁的兩端同時向中間分層、對稱推進砼澆筑。 2.6.4混凝土澆筑安排在白天進行,便于澆筑過程中,能有效觀察排架支撐系統(tǒng)的變形影響。 2.6.5混凝土澆筑過程中,要求承包商項目經(jīng)理、技術負責人、安全員在現(xiàn)場全過程監(jiān)控,安排專人根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)觀察模板及其支撐系統(tǒng)的變形情況。 2.6.6監(jiān)理排專人對混凝土澆筑過程進行旁站。 2.6.7委托專業(yè)監(jiān)測對支撐排架立桿軸力進行多階段監(jiān)測。 3支撐排架立桿軸力多階段監(jiān)測 為進一步有效控制支撐排架體系在施工過程中的整體穩(wěn)定性,防止變形失穩(wěn),除了采用傳統(tǒng)方法吊錘監(jiān)測其變形位移外;還按專家論證意見要求,委托專業(yè)監(jiān)測單位針

17、對本支撐排架體系方案及具體情況,編制了本排架立桿軸力多階段監(jiān)測方案,并進行施工全過程監(jiān)測。 3.1測點布置及測試儀器。根據(jù)該排架受力情況布置了6個監(jiān)測點,分別位于800×1500mm與700×1000mm梁相交處下布置測力點1、2、5、6,并于這兩梁相交點間的大梁跨中布置測力點3、4,測力點布置如圖1。 align=""> 立桿軸力測試儀器采用TJL-4柱式拉壓傳感器,如圖2。 3.2多階段監(jiān)測描述。 3.2.1工況一:模板支架搭設完成至砼澆筑前。本工況考慮高支模排架搭設完成的受力情況,支架僅受自身及模板、鋼筋作用,此時立桿軸力較小,讀取相應的初始

18、值。 3.2.2工況二:砼澆筑過程中,本工程考慮砼澆筑期間排架的受力狀況。此時排架承受工況一的各項荷載以外,還承受新澆筑砼的自重以及施工活荷載作用,此時支架處于受力最不利狀態(tài),所以該工況作為重點監(jiān)測。砼澆筑過程中由于澆筑路徑及施工流程的變化帶來作用于支模排架的荷載變化也較大,實際測試時為每隔1小時讀取一次讀數(shù)。 3.2.3各測點不同工況下理論計算值。單位(kN) 3.3實際監(jiān)測情況。 3.3.1工況一:砼澆筑前。 從上表可以看出,實測值比計算值小,這是由于變形協(xié)調(diào)的作用,模板支架的自重荷載未能完全落在傳感器上。 3.3.2工況二:砼澆筑時荷載的增加值。  3.4測試結果分析。從測試結果可以看出,實際各測點的增加值與理論計算增加值基本吻合,但實際增加值相對于計算增加值偏小,原因如下: 3.4.1由于理論計算采用的是簡化計算,未考慮整體支撐效應;同時所測區(qū)域位于C軸,距離C軸2.5m處樓板直接支撐于七層樓板上,對該區(qū)域起到卸載作用。 3.4.2對施工荷載進行了有效的控制。 3.4.3實際澆筑混凝土過程中采用了對稱澆筑,且有意識地分層澆筑,這樣已澆好的部分對模板支架起到一個穩(wěn)定幫助作用。 4結束語 施工前加強對大空間排架支撐體系方