摘 要:结合河北廊坊市尚都金茂中心大厦地下车库工程,对扣件式钢管支架的基本构造进行了介绍,并探讨了地锚环的预埋、钢管构架系统的搭设、模板安装及单侧支架调整等工序,并对扣件式钢管支架受力进行了计算,为类似工程提供了参考借鉴。
关键词:模板,地下室,钢管构架系统
1 工程概况
河北廊坊市尚都金茂中心大厦地下车库西侧外墙距新华路仅5 m,距结构外墙面1.1 m处有一南北向250市政给水管,基坑深7.930 m,8.530 m,外侧采用护坡桩支护,护坡桩直径800,桩间距1.2 m,桩间土采用钢丝网喷混凝土处理,喷混凝土厚度为30 mm~50 mm。结构外墙面距桩表面仅有260 mm,所以地下室外墙无法采用双面支模,只能利用顶板满堂红脚手架作为单面支模的支撑体系,进行单侧支模才能完成施工任务。
2 扣件式钢管支架的基本构造
钢管支架为单面墙体模板的受力支撑系统,在无穿墙螺栓的条件下,保证单侧模板系统的刚度和强度,既要保证模板不上浮,又要保证支架体系不会产生侧向位移。单侧支架体系是由埋件系统和架体系统组成的,其中埋件系统主要是由多排地锚环组成,主要功能是防止上浮和根部侧移。架体系统是由架子钢管(48.5×3.5)组成的一个格构系统加上斜支撑组成,主要功能是保证模板的刚度及强度(不侧倾、不胀模)。
3 地锚环的预埋
1)安放地锚环时要拉通线,保证纵横向在同一直线上。
2)地锚环由20圆钢制作,内径80 mm,锚固端与底板的上铁绑牢,浇筑在混凝土底板内,地锚环伸出基础底板面100 mm。
4 钢管构架系统的搭设
搭设顺序如下:放置纵向扫地杆在地锚环内→横向扫地杆→立柱→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆→……→斜支撑纵向扫地杆→斜支撑→交叉对拉钢丝绳→横向水平杆可调托座(U托)。
5 模板安装及单侧支架调整
模板采用6015(墙高2900部位选用)或6012(墙高3500部位选用)小钢模拼装(挑选表面平整、纵横肋齐全的模板),水平及竖向背楞均采用双钢管与模板固定。
其安装调整步骤为:绑扎外墙钢筋并隐检验收→弹出外墙边线→保护层垫块及定位筋→拼装单侧模板与墙边线对齐→可调托座将模板背楞钢管支撑住→调托座直至模板平直,上口向墙内倾约5 mm→最后紧固托座,并检查一次支撑系统→预检验收。
6 模板及部分支架拆除
1)外墙混凝土浇筑完毕24 h后,可先松动横向水平杆的调整托座,使模板离开墙面,混凝土浇筑完48 h后,吊走模板码放清理保存;
2)拆除可调托座;
3)拆除交叉对拉钢丝绳、斜支撑及扫地杆;
4)钢管构架系统保留不拆除,为下道工序支框架梁、顶板使用。
7 扣件式钢管支架受力计算
1)模板侧压力计算。
混凝土作用于模板的侧压力,一般随着混凝土浇筑高度的增加而增加,当浇筑到某临界值时,侧压力不再增加,当内部采用振捣时,新浇筑混凝土作用于模板的最大侧压力取式(1)和式(2)中的较小值:
F=0.22γct0β1β2V0.5(1)
F=γcH(2)
其中,F为模板最大侧压力,kN/m2;γc为混凝土重力密度,kN/m3;t0为混凝土初凝时间,h;V为混凝土浇筑速度,m/h;H为新浇筑混凝土顶面总度,m;β1为外加剂影响修正系数,不掺加外加剂时取1.0,掺有外加剂时取1.2;β2为混凝土坍落度修正系数,50 mm~90 mm取1.0,110 mm~150 mm取1.15。由式(1)得:
F=0.22γct0β1β2V0.5=0.22×25×8×1.2×1.15×1=60 kN/m2。
由式(2)得:
F=γcH=25×3.5=87.5 kN/m2。
故模板最大侧压力为60 kN/m2。
2)钢管支架受力计算。
a.48.5×3.5 m钢管的几何及力学特性。
A=4.85 cm2,i=1.58 cm,w=5.08 cm3,fc=20.5 kN/cm2
b.支架系统强度。
立柱纵向间距0.6 m,横向间距1.0 m,横向水平杆间距0.5 m,斜杆最大倾角为40°,斜撑杆最大自由长度为1.8 m,λ=114,Ψ=0.502。
一根水平顶杆承受侧压力:N0=0.6×0.5×60=18 kN。斜撑承受压力:N=N0cos40°=18/0.8=22.5 kN。
验算:ΨAfc=0.502×4.85×20.5=50 kN>22.5 kN。
根据最大强度理论计算结果,斜撑杆最大压力为22.5 kN,而斜撑杆在不失稳情况下能承受50 kN,所以用钢管支架系统是安全的。
8 结语
本工程地下室外墙施工中取消对拉止水螺栓,消除了对外侧防水层破坏的可能性,杜绝了因螺杆锈蚀造成外墙渗漏的诱因。由于条件限制而采用单侧支模,除了直接承受侧压力的水平杆端头采用可调节托座顶紧外,其余利用扣件式钢管桁架支撑体系,不但能满足支撑强度、有效控制整体刚度的要求,而且施工方便、灵活,利于材料周转和节约成本。每个施工段模板拆除后,对混凝土结构进行实测实量,各类构件观感质量、表面平整度、垂直度等数据均符合GB 50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范要求。地下室工程结束后,对混凝土基础及外墙进行检查,未发现渗漏现象,达到了预期的防水效果。
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