西藏建银大厦转换层模板施工方案及分析
摘 要:高层建筑转换层由于自重大,不能采用常规的施工方法施工,本文对西藏建银大厦转换层的模板施工方案及受力情况作了较为详细的介绍与分析。
关键词:转换层;模板施工;受力计算
0 前 言
西藏建设银行大厦位于成都市红星路四段与王家坝街交汇处,建筑面积62915 m2,地下2层,地上29层,建成后将成为成都市标志性建筑之一。该工
程负2~3层为框架结构, 4层以上为剪力墙结构,转换层设在第4层楼板,标高为14. 7 m,整个转换层由板、主框支梁、次框支梁、部分框架梁组成,是整个结构的关键部位,由于转换层结构体积及自重大,施工时不能采用常规的施工方法施工,特别是模板支撑架必须作特殊设计。
1 转换层施工期间荷载分析
转换层最大转换梁断面700 mm×2000 mm,每米自重3. 5 t/m,板厚250 mm,自重0. 625 t/m2,支撑系统自重0. 25 t/m2操作荷载: 0. 3 t/m2×1. 4=0. 42 t/m2(1. 4为动载系数)合计∑1.295 t/m2≈1. 3 t/m2(不含框支梁自重)±0.00层使用荷载:0.40 t/m22, 3层使用荷载: 0. 40 t/m2
∑1.2 t/m2< 1. 3 t/m2从以上荷载特性看出, 1, 2, 3层楼板承载能力的总和,也负担不了转换层的自重加操作荷载,再加上大梁自重更负担不了,经综合分析比较,决定将转换层施工期间荷载传至地下1层,地下1层为人防楼板,使用荷载5. 5 t/m2>1. 3 t/m2,可满足要求,所以转换层荷载下传至地下1层即可。
2 模板施工方案
2.1 总体设计方案
根据上述荷载状况及各层承载力状况,总体方案定为:施工期间,转换层荷载不能按常规由3层楼板承受,而是由模板支撑系统传至地下1层,从±0. 000层起到转换层止,按转换层的要求搭设加强型模板支撑系统,地下室1层支撑系统按正规要求搭设且维持原状不拆,只需在框支梁对应部位按转
换层支架方案作加固处理。
2.2 支撑系统的布置
2.2.1主框支梁支撑系统布置
立杆:横向5根,间距≤400 mm与主梁对称布置,纵向间距400 mm,加一扫地杆,二道水平杆。(见图1)
2.2.2 次框支梁支撑布置
次框支梁断面为500 mm×1200 mm,自重较小,但其对应下层无框架梁,采取在次框支梁对应位置从±0. 000层起搭设加密型立杆,立杆横向(与梁
垂直方向)间距400 mm(3根),纵向(沿梁长方向)间距400 mm,加一扫地杆,二道水平杆。(见图2)
2.3.3 板模支撑布置
板下立杆间距800 mm×800 mm,加一道扫地杆,三道水平杆。
2.3.4 剪刀撑布置
1, 2层剪刀撑布置:满堂模板支架四边与中间每隔4排支架立杆设一道纵向剪刀撑,由底至顶连续设置。高于4 m的模板支架,其两端与中间每隔4根立杆从顶层开始向下每隔二步设置一道水平剪刀撑。3层剪刀撑布置:沿框支梁两侧第2根立杆开始,通长设置垂直剪刀撑,中间支架每隔4排立杆设置一道垂直剪刀撑(双向),水平剪刀撑设置同1, 2层。剪刀撑宽4根立杆,高为顶层水平杆高度。
3 转换层模板支撑系统计算
3.1 荷载计算
框支梁取最大断面700 mm×2000 mm梁计算,板厚按250 mm计算,均按混凝土初凝前无强度状态计算(混凝土不能传力)面荷载:
厚12 mm腹膜竹胶板及木方: 0. 12 kN/m2钢管支架自重: 2. 5 kN/m2新浇板混凝土自重(板厚250): 6. 25 kN/m2施工荷载: 3. 00 kN/m2
荷载组合:Q1=1. 2×(0. 12+2. 5+6. 25)+1. 4×3. 0=14. 84 kN/m2(由立杆传递到下层)线荷载:
框支梁自重: 0. 7×2. 0×25=35. 00 kN/m(由梁下立杆传递给下层)框支梁钢筋自重: (只计算主筋重量,其它次要钢筋包含于混凝土内)主筋均为Φ32,每米主筋重量6. 31 kg/m,以最大配筋KZL7为例,每米20Φ32,每米钢筋重: 20×6. 31=126. 2 kg/m=1. 26 kN/m合计: 36. 26 kN/m
框支梁上操作荷载: 3. 0 kN/m荷载组合: 36. 26×1. 2+3. 0×1. 4=47. 7 kN/m(梁线荷载设计值)
3.2 框支梁下立杆验算
立杆沿梁长方向间距0. 4 m,每排立杆(3根)承担荷载: 47. 7×0. 4=19. 08 kN取中间立杆(受力较大)验算。(取中立杆承担62. 5% )19. 08×0. 625=11. 925 kN
3.2.1 立杆强度验算
σ=11. 925×1000/489=24. 39 N/mm2<[σ]=205N/mm2满足
3.2.2 稳定性验算
I0=h+2a=1. 2+2×0. 7=2. 6 mλ=2. 6×1000/15. 8=164. 6查表得:ψ=0. 25σ=11. 925×1000/0. 25×489=97. 55 N/mm2<[σ]=205 N/mm2满足
3.2.3 扣件抗滑验算
N=11. 925 kN>[N]=8 kN增加一个防滑扣件。(板模支架立杆验算略)
3.3 第3层与框支梁对应位置框架梁承载力计算按设计使用荷载计算(使用荷载4. 0 kN/m2):
取7. 2×6. 9区格按双向板分配荷载。框架梁分担的总活荷载:
4. 0×7. 2×6. 9/4=49. 68 kN化为等效线荷载:
49. 68/7. 2=6. 9 kN/m
1, 2, 3层对应框架梁总承载力
6. 3×3=20. 7 kN/m<47. 7 kN/m(框支梁总线荷载)
所以,还必须传至地下1层,地下1层对应框架梁承载力55×7. 2×6. 9/4×7. 2=94. 87 kN/m>47. 7 kN/m满足
结论:从地下1层起至地上第2层模板支撑系统均不拆(主楼范围内),可将转换层重量逐层传递至地下1层,足以承担转换层的自重及施工荷载。
可以不设斜撑传于框支柱,关键是转换层浇筑前应全部仔细检查各层支架立杆上的传力扣件是否松动,应全部拧紧达到扭矩40~65 N•m,以确保转换层重量能传至地下1层楼面。
3.4 框支梁底模支撑横杆验算(见图3)
q=47. 7×0. 4/0. 9=19. 08/0. 9=21. 20 kN/m-Mmax=0. 125×21. 2×0. 452=0. 537 kN/mW=0. 0982×(d4-d14) /d=0. 0982×(484-414)
48=5079 mm3σ=M /W=0. 537×1000/5079=0. 1057 kN/mm2=105. 7 N/mm2<[σ]=200 N/mm2满足
3.5 框支梁底模(钢模)强度验算
梁底钢模按连续板计算:底模总宽700。模板宽度300+200+200 取300宽模板计算
q=47. 7×3/7=20. 44 kN/m-Mmax=0. 105×20. 44×0. 42=0. 343 kN•mσ=M /W
式中 M=0. 343 kN•m=343 kN•mm
W=5. 86 cm3=5860 mm3(施工手册)
σ=343/5860=0. 0585 kN/mm2=58. 5 N/mm2<[σ]= 200 N/mm2满足
3.6 框支梁拉片验算
荷载计算(取梁下部第1个拉片计算):
振捣混凝土侧压力p1=4 kN/m2×(0. 4+0. 25)×0. 4=1. 04 kN
新浇混凝土侧压力p2=2. 5H×10=2. 5×0. 5×10=12. 5 kN
倾倒混凝土时产生的水平荷载p3=2. 0×(0. 4+0. 25)×0. 4=0. 52 kN
p=p1+p2+p3=1. 04+12. 5+0. 52=14. 06 kN
拉片截面积A=30×3=90 mm2=14. 06×1000/90=156. 2 N/mm2<[σ]= 200 N/mm2满足
4 模板的选择
4.1 柱模板
采用组合钢模Ф48钢管作柱箍,间距500~600mm,Ф48钢管作背杠,间距300~400 mm,柱边长大于600时设钢拉片(带螺丝杆),框支柱设井字形拉片(每边2根)与背杠用蝴蝶螺帽紧固,拉片沿柱高间距600 mm。
4.2 梁模板
采用组合钢模,后背Ф48钢管,间距400 mm,落地作立杆,采用厚为3 mm限位钢拉片(带螺丝杆)及钢管夹(背杠)固定,拉片沿梁高间距500mm,梁底模用Ф48钢管作支撑。
4.3 板模板
采用厚为12 mm复模竹胶板,板下铺50 mm×100 mm方木,间距200 mm,以Ф48钢管作支撑,间距800 mm×800 mm。
4.4 后浇带用双层钢丝网模,固定在板上下层筋上,上口加木条控制。
5 模板安装及拆除要求
5.1 模板安装
在安装柱、剪力墙模板前,应先检查各种预埋件、预留洞是否准确、无遗漏并办理好钢筋隐蔽工程验收后,方可支柱模、墙模。
由于本层支撑系统承受的荷载较大,在搭设支撑系统时,各杆件间距必须严格按照方案规定的尺寸进行弹线施工,并按方案要求完善剪刀撑系统,以增加支撑系统的整体稳定性。
在浇筑混凝土前,用测力扳手检查支撑系统的扣件,保证扣件的紧固力矩为50~65 N•m,所有框支梁下立杆直接传力扣件均设双扣件增强抗滑力。
模板的截面尺寸、平整度、垂直度、接缝等必须符合相关规范规定。
本层框支梁跨>4 m时,梁模板起拱0. 3%;框架梁、次梁跨度≥4m时,起拱0. 15%。
5.2 模板拆除
侧模:在浇筑完24 h后即可拆模。底模:本层板模在混凝土强度达到75%后方可拆模,梁底模混凝土强度达到100%时拆模。拆模时,应至少3人一组进行操作,确保安全。转换层以下主楼部位各层支撑系统的拆除时间如下: 14 d后1层可拆除, 21 d后2层可拆除。
6 结 语
西藏建银大厦于2003年6月由四川新兴建筑工程总公司承建,现已接近工程尾声,该施工方案在实际运用中效果良好,拆模后的混凝土变形、裂缝、平整度等各项质量指标均符合规范要求,与传统的设支撑于柱上的型钢桁架、提高转换层下层楼板强度等各种常用措施相比,造价降低20% ~30%,工期加快30% ~40%,且整个施工过程没有发生任何安全事故。目前,该工程正在争创“芙蓉杯”、“天府杯”、“鲁班奖”。
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