職稱轉(zhuǎn)換梁模架體系設(shè)計(jì)與施工

北京***中心工程轉(zhuǎn)換梁模架體系系施工設(shè)計(jì)的的研究一、工程概況北京***中心心工程位于北北京市朝陽區(qū)區(qū)，南鄰正在在建設(shè)中的建建外SOHOO工程。該工工程由北塔樓樓（A座）、東塔塔樓（B座）、西塔塔樓（C座）三座高高層塔樓組成成。地下4層，北樓地地上63層，東、西西塔樓地上444層。建筑筑高度：北塔塔樓為249.9米，東西塔塔樓為186米。為目前前北京市最高高建筑。本工工程業(yè)主為北北京***置業(yè)有限公公司，設(shè)計(jì)單單位為中國電電子工程設(shè)計(jì)計(jì)院，總承包包單位為北京京城建集團(tuán)工工程總承包部部，監(jiān)理公司司為北京帕克克國際工程咨咨詢有限公司司。東西塔樓首層（5.35mm-11.335m標(biāo)高范圍內(nèi)內(nèi)）沿外框筒筒一圈設(shè)計(jì)為為超大型轉(zhuǎn)換換梁，轉(zhuǎn)換梁梁上生根出上上部結(jié)構(gòu)的外外筒框架柱，其其上有四十一一層結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換梁平面圖圖如下：二、轉(zhuǎn)換梁模架架體系施工難難點(diǎn)分析及解解決途徑本工程轉(zhuǎn)換梁的的截面尺寸為為2000××6000mmm。構(gòu)件截面面巨大，受力力形式復(fù)雜，這種尺寸的轉(zhuǎn)換梁目前在北京地區(qū)是罕見的，在國內(nèi)也是不多見的。由于本工程工期緊，質(zhì)量要求高，施工難度大，并且轉(zhuǎn)換梁施工處在整個工程的關(guān)鍵工序上，是整個工程施工的重中之重，它的質(zhì)量和進(jìn)度直接影響下一步的施工。在施工過程中不能出現(xiàn)任何差錯，在施工前必須做好充分的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，而模架體系的施工設(shè)計(jì)是整個轉(zhuǎn)換梁施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)，所以如何正確選擇合理的模架支撐體系，并且兼顧經(jīng)濟(jì)效益與安全，是轉(zhuǎn)換梁施工前必須解決的問題。經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換梁混混凝土澆筑時時施工荷載達(dá)達(dá)到202.22KN/m22(詳見附錄-1)，其下層梁梁板結(jié)構(gòu)經(jīng)計(jì)計(jì)算不能承受受上部施工荷荷載，根據(jù)轉(zhuǎn)換梁梁的受力特點(diǎn)點(diǎn)，初步建立立轉(zhuǎn)換梁模架架體系的受力力計(jì)算模型，分分析計(jì)算模架架支撐體系的的強(qiáng)度和穩(wěn)定定性，在正式式施工之前，通通過對現(xiàn)場支支撐體系施加加荷載試驗(yàn)，分分析模架體系系的受力情況況。在修整試試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基基礎(chǔ)上，經(jīng)過過嚴(yán)格的理論論計(jì)算最終確確定支撐方案案。三、模架選型及及施工方法1、轉(zhuǎn)換梁模板板及支撐系統(tǒng)統(tǒng)選型轉(zhuǎn)換梁的底模板板采用15mm厚模板，背背面滿釘100×1100mm方木以提高高剛度，并采采用100×1100mm方木作為主主背楞，間距距600mm。側(cè)模以15mm多層板為模模板，50×1000方木為次龍龍骨，雙方鋼鋼管（50×1000mm）為主龍骨骨，M16對拉螺栓，Φ48×3..5鋼管作為斜斜撐。支撐體系采用碗碗口式腳手架架，標(biāo)高調(diào)節(jié)節(jié)部分采用600~8800mm可調(diào)支撐。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換梁下的立立桿間距采用用300×6600，支撐由基基礎(chǔ)底板算起起。首層至地地下四層碗扣扣腳手架立桿桿橫向間距3300mm、縱縱向間距600mm，水水平拉桿步距距600。上部加設(shè)設(shè)可調(diào)托撐，托托撐上架1000×100mmm木方，作為為轉(zhuǎn)換梁底模模主背楞，立立桿下部必須須加設(shè)底座，并并沿梁橫向墊墊設(shè)50×1000mm木方。圓圓柱周圍配合合部分扣件腳腳手架，保證證立桿間距不不超過600。按照上述腳手架架搭設(shè)模型進(jìn)進(jìn)行受力分析析計(jì)算，以首首層架體受力力作為計(jì)算依依據(jù)，其下各各層的立桿與與首層立桿支支立時需對正正，保證首層層架體所承受受的荷載能夠夠有效地向下下傳遞。首先先計(jì)算轉(zhuǎn)換梁梁的施工總荷荷載，在此基基礎(chǔ)上計(jì)算底底模、主次背背愣的強(qiáng)度及及剛度，驗(yàn)算算支撐體系的的穩(wěn)定性及單單桿承載力是是否滿足要求求。具體計(jì)算算過程詳見：：附錄-1轉(zhuǎn)換梁下的支撐撐腳手架均設(shè)設(shè)置剪刀撐，設(shè)設(shè)置原則為：：外側(cè)面和內(nèi)內(nèi)側(cè)面通長設(shè)設(shè)置，兩個柱柱間單元的端端斷面設(shè)置。剪剪刀撐的斜桿桿與水平角度度在450-600之間，與立立桿用旋轉(zhuǎn)扣扣件連接。2、轉(zhuǎn)換梁支撐撐體系的搭設(shè)設(shè)轉(zhuǎn)換梁的底模為為15mm厚多多層板，次背背楞采用100×1100方木滿鋪，鋪鋪設(shè)時與模板板的接觸面刨刨光，保證平平整度，方木木與模板面要要完全接觸。模模底主背楞采采用100×100方木，沿沿梁寬方向布布置，間距600mmm。側(cè)模采用15mmm厚多層板，內(nèi)內(nèi)側(cè)橫向?yàn)榇未伪忱悴捎?0×1000mm方木，間距150mm，豎向?yàn)橹髦鞅忱?，采用?0×1000mm雙方鋼管，間間距600mm。對拉螺栓采用MM16，豎向間距750—1200mmm，橫向間距600mm。轉(zhuǎn)換梁外側(cè)下部部存在一個150mm的凹陷，高高度3300mmm，在凹陷的的下方設(shè)置一一道100×1150mm方木。再在在側(cè)模上安裝裝豎向的次背背楞50×1000mm方木，間距150mm，再安裝150×1100的橫向方木木作為調(diào)節(jié)背背楞，間距600mm，與上部模模板用50×1000mm雙方鋼管一一同加固成整整體。詳下圖圖。轉(zhuǎn)換梁模板的加加工中，滿鋪鋪的100×1100mm方木與模板板的接觸面必必須刨光，要要求平直，保保證與模板面面完全接觸。在轉(zhuǎn)換梁側(cè)模支支設(shè)好之后，用用斜撐固定牢牢靠，斜撐與與支撐腳手架架連接牢固。如如下圖所示。2、轉(zhuǎn)換梁支撐撐試驗(yàn)為保證轉(zhuǎn)換梁支支撐體系的安安全，根據(jù)擬擬搭設(shè)的腳手手架情況，在在正式實(shí)施前前，通過現(xiàn)場場模擬荷載試試驗(yàn)驗(yàn)證以下下問題：a在實(shí)際砼額額外澆筑荷載載作用下，支支架承載力能能否達(dá)到荷載載要求；b在實(shí)際砼澆澆筑荷載作用用下，支架整整體穩(wěn)定性能能否滿足要求求。2.1模擬試驗(yàn)驗(yàn)、模型設(shè)計(jì)計(jì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦x選擇試驗(yàn)安全圍圍護(hù)體系選取圖示的四個個立桿為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)對象，頂撐撐上主龍骨為為兩根10#槽鋼，主龍龍骨上滿鋪50×1000mm方鋼作為次次龍骨，次龍龍骨上放1.8×00.9×0..3m的砼塊模擬擬轉(zhuǎn)換梁施工工荷載，單個個砼塊的重量量為1.8×00.9×0..3×24==11.6664KN。轉(zhuǎn)換梁施施工荷載經(jīng)計(jì)計(jì)算為202.22kN/㎡，實(shí)際澆澆筑混凝土?xí)r時加在每根立立桿上的集中中荷載為：202.22×0.3××0.6=336kN，試驗(yàn)中四四根立桿應(yīng)承承受的集中荷荷載為：36×4==144kNN。144KN為加荷值。在在實(shí)驗(yàn)時分三三個階段加載載：a1/3倍倍設(shè)計(jì)荷載時時：需要加載載砼塊個數(shù)為為：1/3×1144/111.664==5b2/3倍倍設(shè)計(jì)荷載時時：需要加載載砼塊個數(shù)為為：2/3×1144/111.664==9c設(shè)計(jì)荷載載時：需要加加載砼塊個數(shù)數(shù)為：144//11.6664=13d1.2倍倍設(shè)計(jì)荷載時時：需要加載載砼塊個數(shù)為為：1.2×1144/111.664==15為保證試驗(yàn)進(jìn)行行過程的安全全，在試驗(yàn)平平臺周圍支立立一圈圍擋，圍圍擋四面由單單排外架子、頂頂板滿堂紅架架子和梁底支支撐架子（兩兩面）加高2.7m組成。2.2試驗(yàn)龍龍骨受力驗(yàn)算算試驗(yàn)砼塊均布荷荷載：q=1444×1.2／1.2×11.2=1220kN/㎡次龍骨計(jì)算：次龍骨選擇500×100mmm方鋼,各項(xiàng)性能指指標(biāo)：E=2.06××105N/mmm2，w=22..42×1003mm3，I=1122.12×1104mm4線荷載qˊ=1120×0..05=6kN/mM=1/8qˊˊl=6×11.22÷8=1..08kN··mб=M/W=110800000÷224420=488.171NN/mm2<[б]結(jié)論:滿足應(yīng)力力要求fmax=5qqˊl4/384EEI=5×66×120004÷(3844×2.066×105×112..12×1004)=0.7702mm<<[f]==2.4mmm結(jié)論:滿足撓度度要求主龍骨計(jì)算：主龍骨選擇雙110#槽鋼,各項(xiàng)性能指指標(biāo)：E=2.1×1105N/mmm2，w=78..4×1033×2=1556.8×1103mm3I=386.66×104mm4×2=7773.2×1104mm4線荷載q＂=1120×0..6=72kkN/mM=1/8qll=72×11.22÷8=122.96kkN·mб=M/W=1129600000÷1556800==82.655N/mmm2<[б]結(jié)論:滿足應(yīng)力力要求fmax=5qql4/384EEI=5×772×120004÷(3844×2.1××105×773..2×1044)=1.1197mm<<[f]==2.4mmm結(jié)論:滿足撓度度要求試驗(yàn)做法及步驟驟用砼塊重力荷載載模擬轉(zhuǎn)換梁梁施工荷載加加在次龍骨上上，通過次龍龍骨和主龍骨骨將施工均布布荷載轉(zhuǎn)化為為集中荷載加加載在對象立立桿上，通過過對立桿的穩(wěn)穩(wěn)定性和變形形的觀測，研研究轉(zhuǎn)換梁施施工過程中立立桿的受力情情況，在實(shí)際際施工過程中中，荷載不僅僅僅是加載在在立桿的一側(cè)側(cè)，而是在立立桿的周圍均均勻分布，立立桿更接近于于理想的軸心心受壓，而試試驗(yàn)中的立桿桿受到的是偏偏心壓力，所所以試驗(yàn)所得得結(jié)果是偏于于保守的。試驗(yàn)步驟：（1）選取一跨跨梁的支撐體體系做實(shí)驗(yàn)對對象，并按照照前面說過的的模型選擇方方法在四根立立桿上加上頂頂撐和主次龍龍骨，其余的的立桿不直接接接受龍骨傳傳遞的壓力，僅僅對對象立桿桿產(chǎn)生約束；；（2）依次將一一定數(shù)量的砼砼塊加載在次次龍骨上，觀觀測立桿的穩(wěn)穩(wěn)定性和變形形，做好試驗(yàn)驗(yàn)記錄，0～1/3fk、1/3～2/3fk、1.0fk時加載1h以后觀測，1.2fk加載24h后觀測；（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)記錄分析立立桿在轉(zhuǎn)換梁梁施工荷載作作用下的穩(wěn)定定性和變形。2.3試驗(yàn)報告告實(shí)加荷載統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)中，采用222b型熱軋工字字鋼作為主梁梁（共兩根，每每根2m長）；采用100×550×3mmm矩形焊接方方鋼管滿布主主梁上，搭建建承載平臺（共共計(jì)32根，每根長2.9m，總計(jì)92.8m）。其他加加載采用鋼制制吊車配重，采采用電子遙控控吊稱稱量?？偪偣矊?shí)加荷載載匯總?cè)缦拢海盒蛱栴悇e實(shí)測質(zhì)量數(shù)量及單位匯總質(zhì)量備注1配重塊2875kg//塊1塊2875kg實(shí)測2配重塊2825kgg/塊1塊2825kgg實(shí)測3配重塊2850kgg/塊1塊2850kgg實(shí)測4配重塊2890kgg/塊1塊2890kgg實(shí)測5配重塊1070kgg/塊1塊1070kgg實(shí)測6配重塊1045kgg/塊1塊1045kgg實(shí)測7配重塊1050kgg/塊1塊1050kgg實(shí)測822b工字鋼36.4kg//m4m145.6kgg查表計(jì)算9100×50××3mm鋼管6.6kg/mm92.8m612.5kgg查表計(jì)算匯總質(zhì)量//15363.11kg超503.1kkg預(yù)期承載能力>14860kkg145.6KNN荷載作用與實(shí)際際應(yīng)用的對比比試驗(yàn)加載速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于實(shí)際情情況試驗(yàn)中，加載開開始至完成僅僅用了1小時（2005年1月22日13：00開始，至當(dāng)當(dāng)日14：00完成）；實(shí)實(shí)際應(yīng)用中，加加載開始至完完成約經(jīng)歷24小時，緩慢慢加載中，下下部混凝土已已經(jīng)有強(qiáng)度增增長，對于架架體穩(wěn)定性和和受力更偏于于安全。試驗(yàn)加載的沖擊擊力遠(yuǎn)大于實(shí)實(shí)際情況加載試驗(yàn)時，配配重塊的慣性性很大，感觀觀上對于架體體沖擊遠(yuǎn)大于于混凝土對于于模板的沖擊擊力，對于架架體的整體穩(wěn)穩(wěn)定考驗(yàn)更為為嚴(yán)格。試驗(yàn)驗(yàn)過程中可目目測架體在沖沖擊中輕微晃晃動。試驗(yàn)平臺與實(shí)際際模板的對比比試驗(yàn)平臺比實(shí)際際支模中約束束少，特別是是上桿端，幾幾乎無水平約約束，實(shí)際支支模中縱橫龍龍骨用鋼釘、模模板嵌固，更更接近四面水水平約束。試試驗(yàn)平臺搭設(shè)設(shè)中，由于平平臺架體兩側(cè)側(cè)并不對稱（南南側(cè)尚未搭好好，北側(cè)桿件件未調(diào)直），更更加偏于不安安全。加載前后效果立桿：未見可肉肉眼可分辨的的塑性變形（照照片）；水平拉桿體系：：未發(fā)現(xiàn)斷裂裂、彎折現(xiàn)象象（照片）；；2.4試驗(yàn)結(jié)論論：通過試驗(yàn)，架體體穩(wěn)定及承載載力符合要求求。針對試驗(yàn)驗(yàn)過程中架子子略顯單薄，加加載過程中有有輕微晃動的的情況，在實(shí)實(shí)際轉(zhuǎn)換梁梁梁底架子搭設(shè)設(shè)過程中提出出以下要求：：實(shí)際梁底架子搭搭設(shè)中，應(yīng)確確保水平拉桿桿和立桿有效效拉接；為確保梁底1架架子的整體穩(wěn)穩(wěn)定性，澆注注砼前，應(yīng)按按照轉(zhuǎn)換梁施施工方案，在在垂直轉(zhuǎn)換梁梁方向，將梁梁底架子與外外架子和頂板板滿堂紅架子子拉接，在沿沿轉(zhuǎn)換梁方向向?qū)⒘旱准茏幼优c混凝土柱柱抱住拉接；；搭設(shè)過程中應(yīng)挑挑選絲扣完整整的可調(diào)支撐撐和無明顯缺缺陷（彎曲、破破損、開裂等等）的立桿。附件-1：試驗(yàn)驗(yàn)平臺搭設(shè)簡簡圖試驗(yàn)對象只有四四根立桿，但但是為了增加加試驗(yàn)的安全全性,故除試驗(yàn)對對象的四根立立桿加上頂撐撐外，還有部部分頂撐也加加上頂撐，但但是與主龍骨骨之間還有20mm的距離，不不承受荷載，只只起保護(hù)作用用。附件-2：加載載過程照片結(jié)論：通過對***中中心工程轉(zhuǎn)換換梁模板及其其支架的設(shè)計(jì)計(jì)與施工，成成功的探索出出了大型轉(zhuǎn)換換梁的施工特特點(diǎn)，總結(jié)出出了一套大型型轉(zhuǎn)換梁施工工的方法，模模架體系經(jīng)過過嚴(yán)格的理論論計(jì)算，并經(jīng)經(jīng)現(xiàn)場荷載模模擬試驗(yàn)，在在總結(jié)試驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上上，在實(shí)際搭搭設(shè)中加以改改進(jìn)，加強(qiáng)過過程控制，對對主要受力桿桿件嚴(yán)格挑選選，保證了模模架體系搭設(shè)設(shè)的質(zhì)量。拆模后，混混凝土外觀質(zhì)質(zhì)量良好，沒沒有蜂窩麻面面，平整度垂垂直度符合規(guī)規(guī)范要求，梁梁底沒有出現(xiàn)現(xiàn)脹模、變形形現(xiàn)象?？傊ㄟ^現(xiàn)場場全體參施人人員的共同努努力，轉(zhuǎn)換梁梁施工取得了了良好的效果果。為今后類類似大型轉(zhuǎn)換換梁模架體系系施工提供了了可靠依據(jù)。附錄-1轉(zhuǎn)換梁梁模板及支架架設(shè)計(jì)計(jì)算書書一、混凝土澆筑筑荷載分析計(jì)計(jì)算澆筑情況：為一一次澆筑6.0m，構(gòu)件截面面面積2×2.7＋3.3×11.85=111.5(mm2)。梁底模板及支架架計(jì)算的荷載載如下表標(biāo)準(zhǔn)荷載選取荷載代號12345荷載名稱混凝土自重鋼筋自重施工荷載模架自重振搗沖擊荷載標(biāo)準(zhǔn)值24KN/m331.5KN//m32.5KN/mm20.75m22KN/m2荷載折算式24×(11..5÷1.885)1.5×(111.5÷1..85)/0.75×(111.5÷11.85)/取值KN/m22149.29.322.54.662荷載計(jì)算構(gòu)件名稱面板、次背楞、主主背楞、立桿桿計(jì)算式1.2×(1++2+4)++1.4×((3+5)結(jié)果(KN/mm2)202.2二、模板及支撐撐的基本選型型面板采用15mmm多層板，背背后滿貼10×10方木，兼次次背楞，主龍龍骨100×1100方木，間距600mm；立桿采用用，間距300×6600，水平桿步步距底及頂部部的一步為600mmm,中間步距為1200mmm。截面特征征及容許內(nèi)力力、變形如下下：構(gòu)件名稱面板(1m寬計(jì)計(jì))主背楞立桿材質(zhì)15mm多層板板＋100木板100×1000方木48×3.5碗碗口架截面面積(mmm2)11500010000489慣性距算式1000×11152/6100×10002/6/慣性距(W)((mm3)2.2×10661.67×1005/慣性半徑(cmm)//1.58容許內(nèi)力(N//mm2)1313210彈性模量容許變形(mmm)L/1000L/500/三、底模、支支撐強(qiáng)度及剛剛度驗(yàn)算構(gòu)件名稱面板主背楞計(jì)算荷載式202.2×11202.2×00.6計(jì)算荷載值202.2KNN/m121.32KKN/m計(jì)算跨度600mm300mm計(jì)算跨數(shù)55最大內(nèi)力計(jì)算ql2/8ql2/8內(nèi)力計(jì)算值應(yīng)力計(jì)算式σ=M/Wσ=M/W應(yīng)力計(jì)算結(jié)果4.14N//mm28.1N/mmm2結(jié)論σ＜fm=133N/mm22(滿足要求)σ＜fm=133N/mm22(滿足要求)變形計(jì)算式w=5ql4//384EIIw=5ql4//384EII變形計(jì)算結(jié)果0.27mm0.15mm結(jié)論0.27<[ww]=L//1000==0.6mmm0.15<[ww]=L//500=00.6mm立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算算計(jì)算項(xiàng)目公式算式計(jì)算結(jié)果上懸臂長a（mmm）模板主背楞底至至最上排水平平拉桿中心5400-49900-2115-50+350585有效長度l0((mm)h+2a600+2×55851770長細(xì)比λL0/i177/1.558112穩(wěn)定系數(shù)φ查規(guī)范附錄C0.502容許承載力[KKN]φfyA0.502×2205×488950.3實(shí)際承載力[KKN]q×la×lbb202.2×00.3×0..636.3結(jié)論36.3<500.3(立桿承載力力滿足要求)四、側(cè)模受力驗(yàn)驗(yàn)算側(cè)模采用15mmm厚多層板，橫橫楞次龍骨50×1000mm方木，間距150mm，豎楞主龍龍骨，采用雙雙方鋼管，間間距600mm。M16對拉螺栓豎豎向間距900mm，橫向間距600mm。新澆筑混凝土對對模板側(cè)面的的壓力標(biāo)準(zhǔn)值值：F=0.22γγct0β1β2V1/2γc：混凝土重重力密度取24KN//m3。t0：新澆混凝凝土的初凝時時間，取200/（T+15）。T：混凝土的的溫度，本工工程取5C。β1：外加劑影影響修正系數(shù)數(shù)，不摻外加加劑取1.0，摻緩凝作作用的外加劑劑取1.2。本工程取1.2。β2：混凝土坍坍落度影響修修正系數(shù)，當(dāng)當(dāng)坍落度為110-1150mm計(jì)取1.15。V：混凝土的澆澆灌速度，本本工程取1.5m/hh。F=0.22××24×2000/(5++15)×11.2×