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1、 高支撑架及单面支模在工程中的应用摘要：本文结合工程实例对地下空间框架结构高大支撑架、单面模板及支撑系统的主要施工要点、模板体系的受力验算以及整体支撑架稳定性验算等计算方法进行探讨。关键词：地下空间 高支撑架 单面支模 稳定性1 工程概况本工程属于地下空间工程，施工时需保证地面的交通正常通行，其特殊性决定了在基坑施工时只能采用直切坡深基坑开挖的方式进行。基础：采用c40条形基础，全线贯通设置。基础主要断面形式有2000*1500和1600*1200两种。墙柱结构：靠基岩侧为剪力墙体，要求进行原槽砼浇筑。其中底层外侧墙体墙厚800；内侧墙体墙厚400，每6米增设1000*1000柱子，且在轻轨轨
2、下梁设置加强墙体，墙厚1000，宽3m；底层层高约6-8m。负二层外侧墙体墙厚400，每6m增设800*1000柱子；中间轴线柱网布置间距为6米，断面尺寸1000*1000；负二层层高约7m-9m。负一层外侧墙体墙厚400，每6米增设800*1000柱子；中间轴线柱网布置间距为6m，断面尺寸1000*1000；负一层层高约7-9m。2 高支撑架的施工设计要求2.1 模板支架的构造要求2.1.1 立柱构造及其平面布置设计要求:梁模板高支撑架的立柱可视设计荷载情况采用单立杆或双立杆；立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保其在两个方向(x，y)均具有足够的设计刚度；采用双立杆时，一般应采用同一方向的
3、双杆布置，以适应水平杆的设置要求；当梁板荷载相差较大时，梁下和板下可采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一方向不变距，以确保水平杆件的连续设置要求。2.1.2 立杆步距的设计要求：当架体构造荷载（自重）在立杆不同高度段所引起的轴向力变化不大时，可采用等步距设置；当中部有加强层或支架很高，使其轴向力沿高度分布的变化较大时，可采用“下小上大”的变步距设计，但步距的变化不宜过多（见图2）；一般情况下，模板支架的步距以0.9-1.5m为宜，不宜超过1.5m。本工程满堂架支模架步距取1.2m。2.1.3 整体性构造层设置，当支撑架的的高度较高(例如高度大于等于6m)或者横向高宽比6l时，为了加
4、强其构架的整体刚度，应视需要设置一至数道整体性水平加强层（见图1），有两种形式单水平加强层，即每隔2-3m沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且必须与立杆相连接，设斜杆的框格数量应大于该水平层框格总数的1/3（见图2）；双水平加强层，在支撑架的顶部和中部每隔10-15m设置双水平加强层，在其间的四周和中部每隔10-15m设竖向斜杆，形成连接上下水平层的构造桁架。在任何情况下，高支撑的顶部和底部（扫地杆的设置层）必须加设整体性水平加强层。图2 模板支架的竖向构造2.1.4 剪刀撑设置:沿支架四周外立面应满设剪刀撑，中部视需要并依构架框格的大小，每隔10-15m设1道。2.1.5 顶部承载支撑点设计
5、:最好在立杆顶部装设支托板，支托底板至支架顶层横杆的高度不宜大于0.4m。当支撑点位于顶层横杆时，应尽量靠近立杆，且不宜大于200mm。2.2 梁板模板支架的搭设和使用要求2.2.1 搭设要求:严格按设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于规范规定；斜杆应尽量与立杆连接，节点构造符合规范规定；地基支座的设置和承载力均应满足设计要求。2.2.2 施工使用要求:精心设计砼浇筑方案，确保模板支架均衡受载；严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，在施工中设专人对施工荷载进行监控；在确保安全的前提下，在浇筑开始后，派人检查支架及其支承情况，发现有下
6、沉、松动和变形情况时，及时予以解决。2.3 结构脚手架模板的搭设及要求2.3.1 材料的选择及要求2.3.1.1 支撑架：采用碗扣式钢管脚手支撑架。2.3.1.2 搭设要求。严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开布置，斜杆或剪刀撑尽量与立杆连接，节点构造符合相应规范规定。当立杆所受竖向力特别大时，除验算立杆稳定外还应验算地基支座承载力或板的抗冲切承载力。本工程立杆均支承在硬质岩面或砼面板上，可不验算地基承载力。2.3.2 施工使用过程中的管理。梁板模板支撑系统的方案设计至关重要，必须建立在较为精确的计算基础上，绝不能仅靠经验进行施工。严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，在荷载设计时应
7、考虑出现的最大荷载，并提出控制要求，在施工中设专人对施工荷载进行监控。在施工使用过程中派专人进行检查维护，坚持信息化施工管理，将可能出现的不利情况从技术管理上得到控制，确保施工安全。3 单面模板及支撑系统设计计算3.1 荷载分析及计算参数的选用 模板及支架自重标准值2.5kn/m2。钢筋砼自重标准值(按每m3砼含量计算) 25.0kn/m3。振捣砼对水平模板产生的荷载标准值2.0kn/m2；对垂直模板产生的荷载标准值4.0kn/m2。施工人员及设备荷载标准值:取均布活荷载2.5kn/m2。模板及支架荷载分系数。3.2 材料选择 碗扣式脚手支架作模板支承支架。钢管采用483.5，其截面特性:a=
8、489mm，i=12.19cm，截面模量w=5.08cm，回转半径i=1.58cm。顶板模板采用2cm厚胶木模板，50*100mm方木作楞。3.3 材料力学性能及几何参数支撑架计算按扣件式钢管脚手支架计算参数进行。由于碗扣式钢管脚手架的试验临界荷载一般均比扣件式钢管脚手架提高15%以上，因此当按扣件式脚手架计算参数进行设计满足要求时，碗扣式支架也必然满足要求且更可靠。3.4 侧墙模板设计及验算 由于外墙模板只能采取单面支模原槽浇筑，需利用顶板的支撑架作为侧向支撑。并且在侧墙砼浇筑时，两侧砼侧墙同时同步浇筑，将支撑架作为不可变体系进行考虑。因此侧向模板支撑设计须在顶板支撑架的基础上进行加密设计。
9、具体搭设参数需在本支撑架的基础上按侧向模板设计进行搭设。3.4.1 模板及支架设计参数。模板设计：模板采用1.8cm厚胶木模板，立档采用50*100方木（松木），立档间距200，横档采用48*3.5双钢管，横档间距600。支撑架设计：由于侧墙采用原槽砼浇筑，侧墙需单面支模，且由于防水要求，业主和设计要求不设对拉螺杆（避免破坏防水层），侧墙模板只能利用顶板满堂支撑架作为侧墙模板的对向水平支撑。横向水平支撑在原有满堂支撑架的基础上进行加密。纵、横向水平支撑杆步距600，水平横向间距600。3.4.2 模板及支架验算。3.4.2.1 荷载设计值。混凝土侧压力。标准值：根据施工手册查计算式如下：f=0
10、.22ct012v1/2或f=ch（计算结果取较小值）式中：f为新浇混凝土对模板的最大侧压力（kn/m2）；c为钢筋砼的重力密度（取值25kn/m3）；t0新浇砼的初凝时间(h)；可采用t0=200/(t+15)计算（t为砼的温度，取t=15）可得t0=6.7h；v为砼的浇筑速度（取v=1.5m/h）；h为砼侧压力计算位置处至新浇筑砼顶面的总高度（取h=7.0m）；1为外加剂影响修正系数（砼掺外加剂取1.2）；2为砼坍落度影响修正系数（泵送砼取1.15）根据以上参数计算新浇筑砼产生的侧压力f1=0.22256.71.21.151.51/2=62.28kn/m2f2=257.0=175kn/m2
11、砼侧压力设计值取f=f1分项系数折减系数=62.281.20.9=67.26kn/m2倾倒砼时产生的水平荷载（查施工手册得p1=4 kn/m2）。倾倒砼时产生的水平荷载设计值p=p1分项系数折减系数=41.40.9=5.04kn/m2荷载组合。作用于侧模板上总面荷载q=f+p=67.26+5.04=72.3kn/m23.4.2.2 侧墙模板体系验算。胶合模板承载力验算。（按五垮连续梁计算，计算跨度l=200mm），计算简图如下：取胶合模板单位宽度b=1000mm，厚度取值h=16mm计算(现场材料实际厚度不足18mm)。其弹性模量取值e=65000.9=5850n/mm2。胶合模板截面特征：抵
12、抗矩w=1/6bh2=42667mm3。惯性矩i=1/12bh3=341333mm4。化为线均布荷载q=qb/1000=72.3kn/m。800mm厚单面侧墙模板受力简图 (按五跨等跨连续梁计算)mmax=-0.105ql2 vmax=-0.606ql max=0.644（ql2*l2）/（100ei）a.最大弯矩mmax=0.105ql2=0.10572.30.22=0.304kn*m产生的最大应力max=mmax/w=0.304106n*mm/42667mm3=7.125n/mm2胶合模板容许应力查施工手册计算得=20/1.55=12.9n/mm2计算结果max=7.125n/mm2=12
13、.9n/mm2满足要求。b.最大绕度max=0.644ql4/(100ei)=0.64472.3n/mm2004/(1005850341333)=0.37mm模板结构的容许绕度查施工手册计算德=200/250=0.8mm计算结果max=0.37mm=0.8mm满足要求。模板竖向50100木方立档200mm承载力验算。（按五跨连续梁计算，计算跨度l=600mm），计算简图如下：取单根50100木方进行受力计算，考虑现场材料实际尺寸不足，因此取b=40mm，h=90mm进行计算。其弹性模量取值e=90000.8=7200n/mm250100方木截面特征：抵抗矩w=1/6bh2=54000mm3。惯
14、性矩i=1/12bh3=2430000mm4。化为线均布荷载q=q200/1000=14.46kn/m。5*100小木楞受力简图 (按五跨等跨连续梁计算)mmax=-0.105ql2 vmax=-0.606ql max=0.644（ql2*l2）/（100ei）a.最大弯矩mmax=0.105ql2=0.10514.460.62=0.547kn*m产生的最大应力max=mmax/w=0.547106n*mm/54000mm3=10.12n/mm2查施工手册计算50100方木容许应力得：=110.81.3=11.44n/mm2计算结果max=10.12n/mm2=11.44n/mm2满足要求。b
15、.最大绕度max=0.644ql4/(100ei)=0.64414.46n/mm6004/(10072002430000)=0.69mm模板结构的容许绕度查施工手册计算德=600/250=2.4mm计算结果max=0.69mm=2.4mm满足要求。模板横向2483.5钢管横档600mm承载力验算。（按五垮连续梁计算，计算跨度l=600mm），计算简图如下：取2483.5钢管进行受力计算，查施工手册得其弹性模量取值e=206000n/mm22483.5钢管截面特征：抵抗矩w=25080=10160mm3惯性矩i=2121900=243800mm4化为线均布荷载q=q600/1000=43.38kn/m2?准4.8*3.5钢管大楞受力简图 (按五跨等跨连续梁计算)mmax=-0.105ql2 vmax=-0.606ql max=0.644（ql2*l2）/（100ei）a.最大弯
