[摘要]介绍北京粮食中心库扩建工程中30m直径浅圆仓滑模设计的2种方案,并对方案的实施效果作了比较。
[关键词]滑动模板;筒仓;滑动模板施工;设计;施工方法;比较
北京粮食中心库二期工程中有14个浅圆仓,单仓内径30m,檐高15.6m,总高23.98m,仓壁厚270mm,仓壁顶部设600mm×600mm大环梁,仓顶为预制钢筋混凝土板拼装锥面壳体结构,预制板分3层共96块,板与板之间设400mm×240mm后浇肋梁,预制板顶部设450mm×450mm小环梁及400mm进粮口。本工程1998年10月开工,实际有效施工工期为6个月,工期紧。
1 滑模施工方案设计思路
直径30m的仓壁滑模施工为本工程重点,而大直径浅圆仓采用预制混凝土板拼装锥面壳顶,总重量达500t的施工为本工程难点。且仓顶施工是制约总工期的控制工序,为此,在施工方案设计上便形成2种思路:①仓壁滑升与仓顶施工各自独立,即仓壁滑模施工完成后,拆除滑模系统,搭设满堂红支撑系统,进行仓顶施工。据此思路,可确定施工方案设计一:要求滑模系统轻便灵巧,安装方便,且当滑模滑升至顶后,便于空中解体。因此要对滑模系统,尤其是滑模平台结构进行设计,并对满堂红支撑结构进行荷载及稳定性验算,之后制定具体施工方法。②仓壁滑升与仓顶施工统一考虑,在滑模设计时,同时考虑仓顶施工,即在仓壁滑模施工完成后,拆除模板系统,保留滑模平台作为仓顶施工支撑结构的下拉杆群,同时兼作支撑结构的施工平台,在此平台上拼装顶支撑钢结构,进行仓顶施工。据此思路可确定施工方案设计二:滑模平台要在满足施工要求前提下,尽可能节省材料,简化加工程序,便于安装。
2 滑模系统及仓顶支撑系统设计
滑模体系均由主体结构、液压提升系统和附属设备3大部分组成。其中差别最大的是主体结构中的滑模平台,而仓顶支撑系统由于方案不同而存在根本性差异。
2.1 施工方案设计一
2.1.1 滑模系统设计
滑模平台采用八边形桁架承插结构形式,以连系撑架组合成多边体环形平台,主要承重结构为主、副桁架和主、副次梁等。承重结构均选用《建筑钢结构设计手册》[1]中高度为1.2m的轻型桁架。由于各桁架间相互搭接,又增加了连系撑架结构,因此,平台刚度及稳定性不必验算(见图1)。
图1 液压滑模刚性平台结构构造示意
模板系统选用《建筑施工手册(缩印本)》[2]中开字形提升架,标准组合钢模拼装,模板高度1.2m,内模配314块0.3m宽模板,外模配319块0.3m宽、1块0.2m宽模板,开字架定为72榀。
液压系统选用yhj-36型液压操作台1台,gyd-35型41液压千斤顶88台。安装时,桁架端部处开字架装2台,其余开字架装1台千斤顶,经对荷载及滑升阻力验算,提升力满足要求。
2.1.2 满堂红顶支撑结构设计
顶支撑结构采用扣件式钢管脚手架搭设,立杆间距为1m,水平杆间距为1.2m,双向布置,顶部架设成同预制板底的锥面,在预制板接缝处架设双斜杆,各自支承预制板翼缘。
2.2 施工方案设计二
2.2.1 滑模系统设计
滑模平台采用内钢环加辐射梁型柔性平台结构(见图2),在滑模施工完成后,此平台便成为仓顶施工钢结构的底拉杆群,同时兼作施工钢结构的安装平台。此平台选用槽钢作中间钢环和辐射梁,为保证近10m长光杆辐射梁不失稳,在辐射梁中部增加一圈联系环,位置距中心为10.5m,辐射梁取仓顶板底层板数,即48组,每组采用双14b钢材,辐射梁端部连接一榀开字形提升架,则提升架间距πd/48=3.14×30.54/48=1.998(m),满足规范要求。
图2 液压滑模柔性平台结构构造示意
液压系统选用hy-72型液压控制柜1台,gyd-35型液压千斤顶96台,gyd-60型液压千斤顶12台。即每榀提升架设2台gyd-35型千斤顶,在中钢环处均布12台gyd-60型千斤顶,经对荷载及滑升阻力验算,提升力满足要求。
2.2.2 仓顶支撑钢结构设计(见图3)
仓顶预制板为3层,且3层间连接线组成的圆周平分圆锥顶斜边。故选仓顶施工钢结构在直径方向为类似于芬克式屋架结构,即形成仓顶支撑钢结构的16道通屏,取通屏中的一组通梁,做受力分析,由于过程较复杂,在此不再叙述。根据受力进行杆件选型并对各杆件进行压稳校核,经校核,均达到设计要求。
图3 锥面壳顶施工支撑钢结构示意
3 滑模及仓顶施工
3.1 滑模施工
滑模施工全过程分为初滑升、正常滑升、末升3个阶段,在滑升过程中如要暂停施工,还要有停滑措施,另外为保证滑模质量还要有纠偏、纠扭措施,因此滑模施工在确保钢筋、混凝土施工正常情况下把握好三阶段、三措施即可保证滑模质量。
3.2 仓顶施工
筒壁完成后,支设仓顶支撑结构,同时在外挑平台上支设环梁底模,绑扎环梁钢筋,支设环梁外模,并准备预制板吊装。由于部分预制板上设有预留孔洞,位置不同则用板情况不同,同时为保证支撑系统均匀受力,必须要对称吊装。因此,预制板从构件厂装车时便要依据吊装图编号进行装车运输,随运、随吊,严格按编号吊装;同时轻吊慢放,严禁快速下放、冲击支撑结构,并保证各就位预制板间缝隙宽窄一致。预制板吊装完成后,绑扎后浇肋梁钢筋,浇筑环梁及肋梁混凝土,养护强度达到100%后即可拆除支撑系统。
4 滑模设计与施工效果比较
在实际施工中,对2种施工方案均进行了实施。按方案一完成了6座浅圆仓(由大连金州一建施工),按方案二完成了其余8座仓的施工,各方案均获成功,但二者相比各具有一定优缺点:
(1)施工质量 2种方案施工质量均较好,允许偏差值都在规定范围之内,但在施工过程中,由于方案一滑模平台为刚性平台,方案二滑模平台为柔性平台,因此在纠偏时,方案一纠偏性能明显优于方案二;而在纠扭过程中,由于方案一采用单千斤顶布置(占大多数),纠扭能力明显不如方案二的双千斤顶扁担梁布置格局。
(2)施工进度 由于方案二在实施时是滑模平台与仓数量一对一关系,周转的只是模板及液压系统,因此,多仓滑模进度快于方案一的施工进度;而且在施工仓顶时安装及拆除顶支撑钢结构也快于方案一的满堂红脚手架支撑。因此在施工进度上方案二占有一定优势。
(3)经济性能比较 两个方案在模板系统、液压系统设计方面是接近的,区别在于滑模平台和顶支撑钢结构。首先在滑模平台方面,方案一单仓平台自重为20008kg,且未进行周转使用;方案二单仓平台自重为10800kg,且周转了2次,即平均每仓用钢材3600kg。其次在顶支撑钢结构方面,方案二单仓支撑用钢量为19030kg,周转了2次,即平均每仓用钢材9515kg,钢柱采用六五式铁路军用桥墩为周转器材,每仓需20000kg,此部分只支出器材租赁费及人工费;而方案一采用扣件式钢管脚手架为周转器材,单仓用量为89000kg,所发生的主要是器材使用费及人工费。因此,从以上数字可看出,方案一的经济性能要优于方案二。
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