摘 要:结合工程实例,介绍了框架柱模板的设计及施工方案,重点阐述了柱模的施工要点及细部要求,施工结果表明,其框架结构的模板质量取得了预期效果。
关键词:框架柱,模板,钢管支撑体系
1 工程概况
福建大唐宁德火电厂位于福建省宁德市福安市湾坞乡,一期建设规模为2×600 MW国产燃煤机组,主厂房汽机间、除氧间、煤仓间结构复杂,混凝土柱梁截面大;为了确保施工安全和工程质量,对模板及支撑系统进行了系统的计算。
2 框架柱模板设计、施工方案
除氧煤仓间框架柱截面最大尺寸为800 mm×2 000 mm,柱层高最高为8 m。施工时混凝土的侧压力很大,柱箍的强度和挠度是保证施工质量,混凝土观感和安全的关键。因此,柱箍应通过设计计算。
1)柱支模系统组成:侧模、柱箍、拼条、拉紧螺栓等组成。
2)材料选用:侧模选用清水胶合板,规格1 500 mm×910 mm×18 mm;方木柱箍选用杉方木或采用钢管,规格100×200方木或48壁厚3.5 mm钢管拼条选用杉方木,规格50×100方木,拉紧螺栓选用一级圆钢,规格计算确定。
3)框架柱模板采用专门按柱子断面尺寸订制的九夹胶合模板,配套Φ4钢管柱箍,在装模前根据弹好的柱边线的四个角上,用L30×3的角钢与柱四角主筋通过短钢筋点焊牢,作为柱子的定位角,保证柱模位置。
4)柱子支模井架,采用钢管井架代替方木井架,支模井架与已浇好混凝土柱相互固定,确保稳定,柱头板安装下部对准框线,上部挂线垂直,然后固定在井架上,两侧门子板封钉前,先清除柱底杂物。其中一面门子板在底部留100 mm高清扫口,并每隔2 m高位置留出门子洞,门子板钉好之后,柱箍采用Φ48钢管,Φ12钢筋为穿柱螺栓配套使用,在各根柱支模完后,还要统一拉线复核,保证四周外侧柱面一条线。
5)框架柱模板设计:
柱箍计算:采用18 mm胶合板,50×100木栅;Φ48×3.5 mm柱箍,间距500 mm,并加3Φ12穿柱螺栓。
a.混凝土侧压力计算简图见图1。
b.荷载设计值:
混凝土侧压力:F1=0.22γCtoβ1β2V。
式中:γC———混凝土自重为25 kN/m3;
to=200t+15,t为混凝土温度20℃;
β1———取1.0;
β2———取1.0;
V———混凝土的浇筑速度,取4 m/h。
则F1=0.22×25×20020+15×1.0×1.0×4=88.8 kN/m2,
F2=γCH=25×3.1=77.56 kN/m2。
取F1,F2二者中小值,
即F=F1=78 kN/m2。
c.按抗弯强度验算对拉螺栓强度:
q=88.8×0.5=44 kN/m,
Rmax=0.607q·L。
式中:q———均布荷载;
L———对拉螺栓间距。
Rmax=0.607q·L=0.607×44×0.5=13.4 kN。
对拉螺栓(Φ12)强度验算:
σ=NA=13.4×103113=120 N/mm2<[f]=170 N/mm2。
故对拉螺栓满足要求。
6)柱模施工的要点及细部要求。
为保证断面尺寸,在柱断面四个角(边长大于800的柱,应在每边增加一个点)用∠30×3 mm角钢焊接在柱筋上作限位,用水准仪将相邻的水准点转移到柱钢筋上后(一般为楼层结构标高上500 mm),以此标高来控制柱模顶的标高。
柱与梁板的接头尺寸准确与否是影响结构外观的主要因素,在施工中也是难点之一。首先在安装柱模时,控制好垂直度与断面尺寸大小,梁板模安装基本结束时,在梁板模上做二次放样,核对柱头是否偏位,对柱施工缝留设较低的柱头应加设一道柱箍,防止胀模。在柱模接头处,用电钻钻出两个孔洞,排除柱头积水,以保证混凝土质量。
3 框架梁模板设计、施工方案
1)梁模板采用Φ48×3.5扣件式钢管支撑体系,梁断面尺寸较多,现拟定大楞选用钢管,小楞木选用75×150@300 mm,模板选用全新的胶合板1 830×915×18,梁侧模立档间距350 mm,且用12对拉螺栓,纵向水平间距700 mm,横向水平间距500 mm。
2)洞口防护:洞口内采取8钢筋150×150网格防护,钢筋网面加盖竹榀或模板的办法,从而使预留洞口成为固定的网状钢筋联结状,使人和危险杂物无法下落,达到安全防护的目的。
3)框架梁模板以汽机间梁的最大截面尺寸700 mm×2 800 mm来计算。
a.荷载设计值:
模板自重2.8×0.7×0.5×1.2=1.176 kN/m。
混凝土自重2.8×0.7×24×1.2=56.448 kN/m。
钢筋自重2.8×0.7×1.5×1.2=3.528 kN/m。
振动荷载0.7×2×1.4=1.96 kN/m。
合计G1=63.112 kN/m(G2=61.152 kN/m验算刚度)。
承受梁底均布荷载P1=63.112×0.3=18.934 N/m(P2=18.346 N/m),
W=75×1502/6=281 250 mm3,
M=18PL(2-BL)=18×18.934×1×(2-0.71)=3.077 kN·m
σ=MW=3 077 000281 250=10.9 N/mm2<[σ]=17 N/mm2,
I=75×150312=2.1×107mm4,
ω=PL348EI=18 346×1 000348×10 000×2.1×107=1.82 mm<[ω]=L250=1 000250=4 mm。
c.大横楞验算:
P3=18.9342=9.467 kN(P4=9.173 kN),
M=0.175PL=0.175×9.467×0.6=0.994 kN·m,
σ=MW=994 0005 080=196 N/mm2<[σ]=205 N/mm2,
ω=1.146PL3100EI=1.146×9 173×6003100×2.06×105×12.19×104=0.9 mm<[ω]=B500=500500=1 mm。
d.钢管立杆验算:
纵向间距为600 mm,横向间距为1 000 mm,架体为横向4跨,支撑体系为满堂钢管架,各立柱间布置双向水平撑,步距为1 800 mm,并按规定布置垂直水平剪刀撑。强度验算:中间两根立杆受力最大,每根N=18.934 kN<[N]=27.2 kN。
稳定性验算:i=15.8 mm,λ=Li=1 80015.8=114,查表得=0.489。
σ=NA=18 7340.489×489=78.3 N/mm2<[σ]=205 N/mm2。
∴由上验算得知均能满足要求。
4)梁模板安装操作流程:弹出梁轴线及水平线并复核→搭设梁模支架→安装梁底楞→安装梁底模→梁底起拱→绑扎钢筋→安装梁侧模→安装上下锁口楞、斜撑楞及腰楞和对拉螺栓→复核梁模尺寸、位置→与相邻模板连固。
5)梁模板安装后,要拉中线进行检查,复核各梁模中心位置是否对齐,检查并调整标高,将木楔钉牢在垫板上。各顶撑之间要设水平撑或剪刀撑,以保持顶撑的稳固。为了深梁绑扎钢筋的方便,在梁底模安装后,就先绑扎梁的钢筋,然后安装梁侧模。待主梁混凝土浇完侧模拆除后,再安装钢次梁,上铺压型钢板作为楼板的模板,进行楼板施工。
4 结语
通过多方周密的部署,科学的施工,框架结构的模板质量取得了预期的效果,结构截面尺寸准确,挠度控制在计算的范围内;混凝土表面光滑平整,受到了有关单位的好评。
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