高大曲面墻模板支撐設(shè)計與施工

高大曲面墻模板支撐設(shè)計與施工XXXXXX（XX省XX股份有限公司XX分公司570125）摘要：空間高大異形混凝土墻體具有造型美觀的特點(diǎn)，墻模板的支撐方式和施工工藝對其質(zhì)量效果起至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合XX省文化藝術(shù)中心項(xiàng)目一面高、厚曲面墻，介紹一種模板支撐設(shè)計與施工的方法。關(guān)鍵詞：曲面墻；空間異形結(jié)構(gòu)模板支撐設(shè)計計算模型1.前言隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，人們對于公共建筑造型、空間提出了越來越高的要求。建筑結(jié)構(gòu)理論的不斷發(fā)展和大型工程實(shí)踐的積累使混凝土結(jié)構(gòu)型式由平面規(guī)則、空間平直向空間異形、造型美觀、高凈空發(fā)展。對于空間異形結(jié)構(gòu)，選用合理、安全模板支撐設(shè)計方式和先進(jìn)的施工工藝是保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量效果的關(guān)鍵。本文針對XX省文化藝術(shù)中心工程中一面高、厚曲面墻，探討了一種模板支撐設(shè)計的方法，形成了一套安全可行的施工工藝。2工程概況XX省文化藝術(shù)中心文化位于XX市國興大道68號XX省文化公園內(nèi)，為XX省政府重點(diǎn)公共建筑工程，是集辦公、會議、劇院演出等功能于一體的多功能現(xiàn)代化建筑，建筑面積約23000m2，結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻，總投資1.8億。該工程地上五層，局部三層；地下一層，局部三層。曲面墻墻厚600mm，墻高18.38m，此部位墻體分四層，曲面墻自第二層開始（為敘述方面，稱之為曲面墻首層，樓面標(biāo)高為+4.85m）。曲面墻在水平面投影為三段圓弧，每段圓弧均為600，曲面墻空間形狀為為三段圓弧沿圓點(diǎn)在9-9軸線上，半徑為48m的圓向上平移所得的軌跡。曲面墻的二層平面圖、9-9軸剖面圖及墻體外輪廓立體圖如圖2-1、2-2、2-3所示。3曲面墻模板支撐方案設(shè)計與計算3.1模板支撐方案設(shè)計根據(jù)曲面墻的幾何性質(zhì)，確定模板支撐方案為：首先，立弧形鋼管形成曲面墻定位線，其中弧形半徑為48m；其次，沿定位線鋪設(shè)內(nèi)墻模板，綁扎鋼筋，鋪設(shè)外墻模板；再次，模板加固，接縫處理；最后，按設(shè)計要求間距加密定位弧形鋼管。圖2-1曲面墻二層平面圖圖2-29-9軸剖面圖圖2-3外墻輪廓立體圖3.2模板支撐設(shè)計程序模板設(shè)計要確定的參數(shù)為模板的支點(diǎn)間距（定位弧形管間距）、定位弧形管支點(diǎn)間距（腳手架步高）、弧形鋼管支撐桿懸臂長度、腳手架立桿橫向間距等。需要驗(yàn)算的過程包括弧形鋼管懸臂長臂驗(yàn)算（過程A）、扣件抗滑移驗(yàn)算（過程B）、立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算（過程C）、腳手架地基承載力驗(yàn)算（過程D），各參數(shù)取值過程如下：YESYESNO或NOYES由計算出的靜、活荷載確定模板、弧形鋼管支點(diǎn)間距l(xiāng)a和lb允許值及腳手架橫距l(xiāng)c選定la和lb，進(jìn)行過程A驗(yàn)算滿足？la—10或lb—20進(jìn)行過程B、C、D驗(yàn)算la—10重新進(jìn)行B、C、D驗(yàn)算la—10或lb—20確定、、、的值注：各參數(shù)的單位為mm3.3模板驗(yàn)算荷載計算1）混凝土澆筑側(cè)壓力計算公式1：=42.7kN/m2公式2：=60kN/m2式中，相關(guān)參數(shù)意義見建筑施工計算手冊，為混凝土一次澆筑高度，取2.5m。取兩者中較小值kN/m2作為計算荷載，折合成線荷載為：=42.7kN/m2）傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載計算=4kN/m3）總荷載計算=56.9kN/m、、允許值的確定1）、允許值計算取模板的截面尺寸為1000×18，鋼管的截面尺寸為φ48×3.5，模板和鋼管的截面特征參數(shù)分別截面抵抗矩和、截面慣性矩和、面積和，按三跨連續(xù)梁計算內(nèi)力，由強(qiáng)度和變形校核公式可得和的最大允許值（彎矩按施工計算手冊簡化公式，也可先選定參數(shù)尺寸由結(jié)構(gòu)結(jié)算軟件復(fù)核）為：和取兩者中的較小值為允許值，將截面特征參數(shù)帶入得模板和鋼管的允許值分別為=350mm、=800mm，分別取為300mm和750mm。2）的確定根據(jù)上層梁板荷載及傳力形式，可確定腳手架橫向間距允許值為1000mm，橫桿支反力取為5.6kN（計算過程略），出于安全儲備，間距取為900mm?；⌒武摴苤螚U懸臂長度計算由于墻體傾斜，支撐彎管的水平管端部會受到豎向力作用，懸臂過長會使鋼管彎曲過大而失效。所受荷載去施工中（混凝土側(cè)壓力豎向分力）及施工完成后（混凝土重力）荷載的最大值計算?；炷羵?cè)壓力豎向分力為：=3.69kN=3.375kN式中，、、分別為彎管支撐豎向間距、彎管間距和墻體厚度，為曲面墻定位角。因此，取3.69kN作為計算荷載。懸臂梁強(qiáng)度驗(yàn)算公式為：彎矩為：由≤[]可得：=310mm即支撐彎管的水平鋼管的最大懸臂長度不應(yīng)超過310mm?？奂够乞?yàn)算扣件豎向作用力設(shè)計值為墻體豎向力分量及樓面荷載傳來的荷載之和，總荷載為：=3.69+5.60=9.29kN雙扣件的最大承載力為：=14.4kN滿足要求。立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算最危險立桿為距離曲面墻最近的一排立桿，既要承受上層層樓板傳來的荷載又要承受墻體豎向分力，樓面荷載及腳手架自重之和取為10.3kN。鋼管所受的總的軸力為：=3.69+10.3=13.99kN立桿的計算長度為：=1.30m立桿的長細(xì)比為：=82.3查相關(guān)力學(xué)手冊可得立桿的穩(wěn)定系數(shù)為：立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算為：=40.3N/mm2≤[]=205N/mm2，滿足要求。腳手架地基承載力驗(yàn)算腳手架墊板尺寸取為10×900，墊板所受的豎向力為：=3.69+10.3=13.99kN墊板下平均應(yīng)力為：=0.155MPa=155kP按規(guī)范，混凝土最小抗壓強(qiáng)度不低于1000kP，因此，滿足要求。4施工工藝4.1施工流程由于墻體傾斜，每段墻體不宜一次澆筑過高，根據(jù)計算書，曲面墻可按一下方法劃分施工段：第一層曲面墻（+5.1～+11.82）每2.5m澆筑一次，二層曲面墻（至二層夾層+11.82～+16.9）每1.5m澆筑一次，三層曲面墻（二層夾層至墻頂，+16.9～+23.434）每一個模板寬（915mm）澆筑一次。每段曲面墻施工流程如圖4-1所示。4.2施工要點(diǎn)墻底樓面處理在曲面墻施工前，要把欲搭設(shè)腳手架的樓面清理干凈，應(yīng)保證腳手架墊板下平整以使樓面受力均勻。本施工段墻頂要鑿毛，以使上下層混凝土良好連接。測量放線彈出標(biāo)高為+8.334m及+11.2m內(nèi)墻輪廓線在一層樓面上的投影線，按弧長為450mm分割組合弧線段并過分割點(diǎn)做9-9軸的平行線。在各平行線與弧線段交點(diǎn)處標(biāo)出弧形鋼定位管落地位置（留出模板間距）。搭設(shè)腳手架內(nèi)排架為沿弧線段搭設(shè)，第一排腳手架距離+4.85m內(nèi)墻輪廓線外300mm，各列為沿9-9軸平行線布置，搭設(shè)五排。由于曲面墻和直墻交界附近（如圖4-2中A區(qū)）450mm弧長對應(yīng)的縱向距離（甲-甲軸向）較小，因此此區(qū)域腳手架搭設(shè)宜近似沿小圓弧軸向布置，并要考慮與9-9軸向立桿的結(jié)合。腳手架搭設(shè)如圖4-2所示。弧形定位鋼管制作與安裝將腳手架用鋼管完成半徑為48m的圓弧，選用的鋼管要直，彎折后鋼管軸線要在一個平面內(nèi)。根據(jù)放線測設(shè)出的標(biāo)高+4.85m和+11.82m內(nèi)墻輪廓線投影點(diǎn)，將弧形管放置準(zhǔn)確并固定。墻底、樓面清理墻底、樓面清理測量放線搭設(shè)腳手架放置定位彎管制作弧型模板內(nèi)層模板安裝與固定鋼筋綁扎制作弧形鋼管內(nèi)層模板接縫處理外層模板接縫處理外層模板安裝與固定混凝土澆筑、振搗下一段墻體施工腳手架墊板鋪設(shè)圖4-1曲面墻施工流程由于定位管間距小，為便于施工操作，定位管可先按間距900安裝，待內(nèi)模板鋪設(shè)完成后再安裝剩余定位管。內(nèi)層模板安裝將3～5塊模板拼接，并用釘子加固，按曲面墻弧度彎折后放置于定位鋼管上固定。曲面墻愈往上，墻體傾斜度越大，因此在鋪設(shè)模板時，在首層曲面墻，模板沿高度方向連接，在二、三層曲面圖4-2腳手架搭設(shè)示意圖墻，模板沿寬度方向連接。由于墻體在水平和豎向均呈弧形，模板在兩個方向搭接時都會有較大的縫隙，需采用膠條封閉以防后續(xù)混凝土澆筑形成缺陷。鋼筋綁扎曲面墻墻體受力筋最大直徑為Φ28，墻柱最大為Φ32，直接彎曲較困難，因此豎向受力筋可按一下方法綁扎：直徑大于25的鋼筋，先按設(shè)計彎成弧形后再與下部筋連接；直徑小于25的，先連接后彎曲成弧形并固定?；炷翝仓鈱幽０邃佋O(shè)完成后，應(yīng)由現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、質(zhì)量員及其他相關(guān)技術(shù)人員對模板質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收，模板間接縫、板與樓面接縫、鋼筋保護(hù)層厚度等滿足要求后方可澆筑混凝土。首層曲面墻每次澆筑高度不大于2.5m，二層不大于1.5m，三層每次以澆筑高為模板寬為宜。模板拆除曲面墻模板拆除應(yīng)在整個墻體澆筑完成，混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的85%，并會同監(jiān)理復(fù)檢合格后方可進(jìn)行。5結(jié)論空間異型結(jié)構(gòu)造型美觀，是現(xiàn)代公