大模板专项施工方案
绿地广场 紫峰大厦
主楼上部结构 统一编号:FAT-JG-00-22
大
模
板
专
项
施
工
方
案
上海建工(集团)总公司
2006.11
一、主楼核心筒施工模板工程概况
1. 主楼核心筒施工流程
主楼核心筒剪力墙随钢平台的提升分段施工,分段高度与钢平台的提升高度一致。核心筒内300mm 厚剪力墙以及筒内梁、板结构与筒外组合楼板结构一起施工,根据计划在进度上落后于核心筒6层左右。
2. 模板工程概况
主楼核心筒施工采用全钢大模板体系,后做300mm 厚剪力墙、筒内梁、板模板以及剪力墙内结构洞口芯模采用普通木模体系。
定型钢大模板具有良好的强度和刚度,能承受较大混凝土的侧压力和其它施工荷载,可重复使用多次;采用大模板施工具有安装和拆除简便,尺寸准确和面板平整,施工速度快,混凝土外观质量好等优点。
主楼核心筒在出±0.000后开始使用大模板施工。核心筒施工至+11.950共分三段,第一段±0.000~+3.500,大模板采用M440D 塔机吊装就位;第二段+3.500~+7.800、第三段+7.800~+11.950,在脚手架顶部搭设门架式吊架,用捯链提升大模板。核心筒施工至+11.950后,开始安装整体提升式钢平台,钢平台安装完成后用捯链将大模板固定在钢平台的钢梁下,之后整个全钢大模板体系随钢平台整体提升。核心筒施工标准段与钢平台标准提升段相同,有4.2米和
3.8米两种。
二、大模板的组成
本工程所选用的全钢大模板系统通过与钢平台系统结合,进行了整体优化设计,简化了常规大模板体系的支撑系统和操作平台,主要由面板系统、模板连接件等部分组成。
整个全钢大模板系统在初次吊装时用扣件式钢管作临时固定支撑,钢平台安装完成后用捯链将大模板分块提升至钢平台下拼装固定。之后,大模板随钢平台整体提升。因此在大模板设计时,未考虑大模板自身的支撑系统。
钢平台下五层内、外挂脚手为大模板拆、装以及结构施工提供了足够的操作空间,大模板系统无需另行考虑操作平台。
1、面板系统
面板系统由板面、竖向次楞、横向主楞以及边框组成。板面用5mm 钢板加工,由于板面是直接承受混凝土侧压力的,因此需要具有足够的强度和刚度。板面必须平整,拼缝必须严密并与竖楞及边框焊接牢固。竖楞和横楞承受面板传来的荷载,竖楞采用6.3#槽钢,间距250mm 左右,横楞采用10#槽钢成对放置,间距700mm,两槽钢之间留有35mm 空隙,以便于穿墙螺栓通过。竖楞与面板之间用断续焊接在一起,焊点间距在200mm 以内。竖楞与横楞连接要求满焊,形成一个整体。在模板的四周焊有10×6扁钢作为边框,以使板面结构形成一个密闭骨架,加强整体性。在边框上设有间距150mm 的连接螺孔,相邻模板之间通过螺栓连成一体。
2、模板连接件
模板连接件有阴、阳角模板、穿墙螺栓及塑料套管。
角模板是在墙体转角处平面模板之间的连接模板。对于锐角的阳角模板,为了保证混凝土外观质量并且便于拆模,将锐角做成50mm 的倒角。角模板与平面模板、平面模板与平面模板之间用M12螺栓连接形成整体,螺栓间距150mm。
穿墙螺栓是承受混凝土侧压力,加强板面结构的刚度,控制模板间距(即墙体厚度)的重要配件,它把墙体两侧大模板连接为一个整体。本工程穿墙螺栓采用H 型內推式装卸限位对拉螺帽分别连接中心螺杆及外接螺杆的形式。在单面模板就位后,将中心螺杆与两只H 型对拉螺帽旋入至限位销,同时一头H 型对拉螺帽旋入外接螺杆、穿入就位好的大模板对拉螺栓预留孔。然后将另一面模板就位,安装另一头外接螺杆。混凝土浇筑后并达到拆模强度时,先将外接螺杆拆除并拆去模板,暴露于砼墙面的对拉螺帽,用同规格的六角套筒扳头反旋逐个取出,可反复使用。
为了重复利用对拉螺栓,对于厚度小于600mm 的剪力墙,在中心螺杆外部套一根硬质塑料管,其长度为墙厚减去两个H 型对拉螺帽长度,两端顶住H 型对拉螺帽,内径比中心螺杆大3~4mm,约19~20mm。拆模时将螺杆从塑料套管中抽出后重复使用。
三、大模板的设计和配制
1. 设计原则
¾ 模板的设计应与建筑设计配套。规格类型要少,通用性要强,能满足不同平
面组合的需要。
¾ 模板本身应有足够的强度、刚度,确保混凝土浇筑过程中,模板体系变形控
制在1~1.5mm 微差范围内。
¾ 模板力求构造简单合理、制作方便、易于装拆,达到模板拼接严密性、灵活
性的要求。
¾ 模板体系应坚固耐用,满足超高层结构施工对安全技术的要求,并在此基础
上尽可能经济合理。大模板的设计首先应满足刚度要求,确保大模板在堆放、组装、拆除时的自身稳定,以增加其周转使用次数。
2. 大模板的配制
¾ 凡外形尺寸和节点构造相同的模板均列为同一模板编号,标注在模板上口的
醒目位置。
¾ 主楼核心筒在+ 115.350、+ 169.150、+ 288.550、+ 305.350、+ 326.350
以及+330.55处结构发生变化。模板排列配置时必须考虑到模板的通用性,由上而下排列模板,核心筒从下往上施工在结构发生变化处只需要拆除部分模板局部镶拼小模板即可,从而减少施工时在高空拆、装模板的工作量,提供施工速度。
¾ 钢结构外伸桁架施工时,碰桁架的模板必须拆除。可虑人工到拆装方便,设
计时将桁架位置的模板在竖向分成6块小模板拼装成整体。桁架安装完后,分块拆除桁架位置模板后提升钢平台,提升到位后,钢结构杆件与大模板之间的空隙用木模拼镶严密;混凝土浇筑后拆除镶拼木模再次提升钢平台,再重新分块拼装好桁架位置处的模板。
¾ 模板高度与主楼核心筒施工钢平台的提升分段密切相关,根据钢平台4.2米
和3.8米的标准提升高度,大模板的高度为4.25米,由3.85米高和0.4米高的两段拼装而成。在施工3.8米标准段时,拆除0.4米高的一段模板,模板高度由4.25米变为3.85米。
¾ 模板长度与核心筒结构平面和模板的配制有关,为了控制单块大模板的质量
不超过1.5吨,便于装、拆,最大的模板长度为3.0米左右。
四、大模板的加工
¾ 加工制作模板所用的各种材料与焊条必须符合设计要求。
¾ 各部位焊接牢固,焊缝尺寸符合设计要求,不得有漏焊、夹渣、咬肉、开焊
等现象。
¾ 毛刺、焊渣要清理干净,防锈漆涂刷均匀。
¾ 考虑到模板拼接不可避免的拼缝,并且为了保证支模、拆模的方便与可操作
性,加工尺寸应在设计尺寸的基础上加以调整,平模面板长度应在设计尺寸上减小2mm ,角模两块面板应在设计尺寸上减小2mm 。
¾ 大模板加工质量允许偏差 项 次
1
2
3
4
5
6
7 项 目 名 称 板面平整 模板高度 模板宽度 对角线长 模板边平直 模板翘曲 孔眼位置 允许偏差 (mm) 3 +3、-5 -1 ±5 3 L/1000 ±2 检 查 方 法 用2m 靠尺塞尺检查 用钢尺检查 用钢尺检查 对角拉线用直尺检查 拉线用直尺检查 放在平台上,对角拉线用直尺检查用钢尺检查
五、大模板安装前的施工准备
大模板工程的施工,除照常规的要求做好施工准备外,还要针对大模板的施工特点,做好以下施工准备工作:
1、模板进场后应根据钢模板设计加工图验收钢模板。验收内容应包括各种不同编号钢模板的数量、基本几何尺寸、钢模板的平整度、焊缝质量及标识,尤其是钢模板组合拼装后的累计偏差的检验。
2、安排好大模板堆放场地。由于大模板体形大,比较重,故应堆放在塔式起重机工作半径范围内,以便于直接吊运,核心筒外顶板作为大模板的堆放区。
3、做好测量放线工作
为了保证大模板安装的准确,初次安装大模板前主楼顶板上依次弹出墙体位置线、大模板的安装就位线和门窗洞口线。在支模控制线外根据钢模板平面排列图在主楼顶板上弹分块线并标识模板编号。用水准仪将水平标高(500mm线)引测至首层墙体上,作为水平控制线,然后逐层向上引测。在安装大模板前,均应弹出水平标高线,以此作为安装依据。
4、在剪力墙钢筋绑扎时,注意调整竖向和水平钢筋以及暗柱区箍筋,使钢筋尽量避开中心螺杆和H 型对拉螺帽的位置。大模板安装前墙身钢筋应绑扎完毕,水电的预留孔、管、线盒、预埋铁、件、门窗洞口预埋完毕,全部验收合格并办完隐蔽验收手续。
5、大模板坐垫设置
在主楼核心筒剪力墙外侧用水泥砂浆找平,在井洞内搭设排架至座垫标高。支模前将杂物清理干净,大模下口粘贴海棉条,以防止模板穿螺栓高低错位及下口跑浆。
6、涂刷脱模剂
模板安装前先把板面清理干净,刷好脱模剂,应涂刷均匀,不得漏涂。脱模剂的选择与应用,对于防止模板与混凝土的粘结、保护模板、延长模板的使用寿命以及保持混凝土表面的洁净与光滑,都起着重要的作用。对脱模剂的基本要求是:①容易脱模,不粘结和污染混凝土表面;②涂刷方便,易于干燥和清理;③对模板无腐蚀作用。
7、大模板的试拼装
在正式安装大模之前,应先根据模板排列图进行试验性拼装,以检查模板的各部尺寸是否合适,模板的接缝是否严密,如发现问题及时进行修理,待问题解决方可正式安装。
六、大模板的安装
1、工艺流程
放模板就位线(隐蔽工程验收合格)→做砂浆找平层→支设洞口芯模→安放角模→安放内模→安放穿墙螺栓→安放外模并固定→调整模板垂直度→预检→
混凝土浇注→模板拆除、清理。
2、安装原则
大模板应遵循先角模后平模、先内墙后外墙、先纵墙后横墙、内墙先安装阴角模,外墙先安装阳角模的原则进行大模板的拼装。一个流水段内的平模应根据模板排列图按由中间往两侧的顺序安装,以减小模板位置的累计偏差。安装初步就位后,用撬棍按墙位置线调整模板位置。用托线板测垂直校正,使模板的垂直度、水平度、标高均符合设计规范要求,立即拧紧螺栓。
3、主楼核心筒从地下室顶板起搭设落地脚手架作为大模板的安装支架兼作施工脚手,直至+11.950。主楼核心筒自地下室顶板至+11.950共分三段施工。施工至+11.950后,开始安装钢平台,之后大模板在钢平台提升后用捯链提升就位。
4、初次安装外墙外侧模板,必须按模板排列图中的模板编号对号入座,用M440D 塔机将大模板吊到脚手支架上,配合工人将模板基本就位,然后用撬棍轻撬模板底部较正,穿墙螺栓紧固,注意施工缝模板的联结处必须严密,牢固可靠,防止出现错台和漏浆现象。
5、在安装大模板时,关键要做好各个节点部位和特殊模板的处理。
¾ 墙角节点:内、外墙角节点采用定型角模处理。
¾ 错墙处节点:支模比较复杂,既要使穿墙螺栓顺利固定,又要使模板连
接处缝隙严实。无法穿对拉螺栓的位置一端与剪力墙钢筋焊接牢固,另
一与模板用螺栓固定。
¾ 核心筒洞口芯模安装:大模板安装前,洞口芯模应先在地面组装成整体,
然后放置到钢筋网中,为防止模板移位,模板四周加焊限位钢筋。洞口
芯模的支设采用九夹板做面板,方木做背楞,安装完后在洞口木模与大
模板的接触处贴海绵条,并将两侧大模板将其夹紧固定。洞口的横向用
钢管作为水平支撑顶牢,防止浇筑混凝土时发生位移和倾斜。对于高度
大于1.0米的洞口,连梁底模支架用扣件式钢管搭设;对于高度不大于
1.0米的洞口,连梁底模用木方顶紧。
¾ 大模板从底算起全高范围的1/3用双螺母拧紧。
¾ 在安装大模板时,有多余的穿墙螺栓眼要用相应的塑料堵头堵严堵实。
6、浇筑混凝土时应设专人监控大模板的使用情况,发现问题及时处理。
1. 先用手拉葫芦拉紧所要吊装的大模板,然后拆卸模板连接螺栓和模板对拉螺
栓。
2. 脱模后提升大模板前,必须认真检查穿墙螺栓是否全部拆完,是否有钩、挂、
兜、拌的地方,并清除模板上的杂物。
3. 拉开所要吊装的模板,使其沿着操作平台和混凝土墙面的间隙均匀上升,提
升过程中不得碰撞墙体。
4. 在提升大模板时,清理人员应及时在两侧及上方清理模板和涂刷混凝土隔离
剂。
5. 大模板均匀上升侧向倾斜量不宜大于10cm。
6. 大模板提升就位后,安装连接螺栓以及M16对拉螺栓并紧固。
八、大模板安装质量标准
1. 基本要求
¾ 大模板安装必须垂直、位置正确、两端水平标高一致。
¾ 模板之间的拼缝及模板与结构之间的接缝必须严密,不得漏浆。
¾ 结构洞口必须垂直方正、位置准确。模框要牢固,并便于拆除。
¾ 脱模剂必须涂刷均匀。
¾ 拆除大模板时严禁碰撞墙体,对拆下的模板要及时进行清理和保养,如
发现变形,开焊,应及时进行修理。
¾ 大模板提升后必须保证上、下段剪力墙接槎顺直,不错台、不漏浆。
2. 大模板安装允许偏差及检验方法 项 次
1
2
3
4
5
项 目 名 称 模板垂直度 模板位置 上口宽度 模板标高 洞口垂直度及洞口宽 3 2 2 ±5 ±10 检 查 方 法 2m 靠尺 钢尺验线 钢尺验线 用水准仪或拉线钢尺检查 2m 靠尺及钢尺检查
当墙体混凝土能刻出白痕时,可以拆除大模板。洞口侧模拆除时的混凝土强度应能保证其表面及棱角不受损伤。连梁底模及支架必须在混凝土达到设计强度的75%后方可拆除。
1、单片大模板的拆除
拆模的顺序是:先拆纵墙模板,后拆横墙模板和门洞模板。先将外接螺杆拆除,使模板与墙面逐渐脱离。脱模困难时,可在模板底部用撬棍撬动,不得在上口撬动,晃动和用大锤砸模板。拆下的螺栓、垫片、连接板等应清理后整齐堆放,以备周转使用。
2、角模的拆除
阴角模的两侧都是混凝土墙面,吸附力较大,加之施工中模板封闭不严,或者角模位移,被混凝土握裹,因此拆模比较困难。可先将模板外表的混凝土剔除,然后用撬棍从下部撬动,将角模脱出。千万不可因拆模困难用大锤砸角模,造成变形,影响再次周转使用。
3、角模及门洞模板拆除后,凸出墙面的混凝土线条应及时进行剔凿磨平,凹进部位或掉角处应用同强度等级水泥砂浆及时进行修补。
4、大模板脱模后应及时进行板面清理工作,趁板面潮湿容易清理,用扁铲刀,钢丝刷等工具,清除表面粘附的砂浆或隔离剂残渣,再用棉丝擦净,涂刷新的隔离剂。以备下次使用。涂刷脱模剂时,要防止脱模剂污染钢筋和混凝土的接触面。
5、为了保证模板在现场施工时的质量,工地应派专人进行模板维护与保养工作。
十、大模板安装安全技术措施
1、针对大模板施工的特点,大模板安装、拆除、提升前应分别进行安全技术交底,并经常进行检查,加强安全施工的宣传教育。
2、大模板的堆放场地必须坚实平整,墙体模板落地或周转至另以工作面时,必须安放稳固。倾斜度要符合75~80°自稳定角的要求。
3、吊装大模板必须用自锁卡环,防止脱钩。应经常检查大模板上吊环焊缝、
连接螺栓是否可靠,有无使用隐患。
4、吊装大模板时应设专人指挥,模板起吊应平稳,不得偏斜或大幅度摆动。吊装工要经过专业培训,当大模板就位或落地时,要防止摇晃碰人或墙体。当风力超级5级应停止吊装作业。
5、在脚手支架上放置大模板时,必须采取可靠的防倾倒措施,遇有大风天气,应将大模板与建筑物固定,防止碰撞造成坠落。
6、大模板提升时,操作人员应在脚手架中操作,模板下方不得进行其他作业,以免发生意外。钢大模提升后,安装、就位稳固前,不允许拆除捯链。
7、拆模后起吊或提升时应检查所有螺杆或其它连接物是否已经松脱。在确定与墙体充分脱离后,方准起吊或提升。
8、安装、拆除大模板时,操作人员和指挥人员站在安全可靠的地方,防止意外伤人。
主楼大模板计算书
一、 荷载及荷载组合
1. 新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值(kN /m 2)
采用内部振捣器时,可按以下两式计算,并取其小值:
(1)F =0. 22γc t 0β1β2V 1/2=0. 22×24×6×1. 2×1. 15×21/2=61. 83kN /m 2
(2)F =γc H =24×4. 2=100. 8kN /m 2
取两式中小值,F =61. 83kN /m 2。
式中 F ——新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kN /m 2);
γc ——混凝土的重力密度,γc =24kN /m 3;
t 0——新浇筑混凝土的初凝时间,近似取t 0=6h ;
V ——混凝土的浇筑速度,取V =2m /h ;
H ——混凝土侧压力计算位置至新浇筑混凝土顶面的总高度,标准段混凝
土浇筑高度H =4. 2m ;
β1——外加剂影响修正系数,不掺加外加剂时取1.0;掺具有缓凝作用的
外加剂时取1.2;
当坍落度为110~150mm时,取1.15。 β2——混凝土坍落度影响修正系数,
2. 倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值(kN /m 2)
采用硬管泵送混凝土时,取2kN /m 2。
3. 荷载折减(调整)系数
对于钢模板的设计,荷载设计值可乘以0.85系数予以折减,但其截面塑性发展系数取1.0。
4. 荷载组合
对于>100mm墙的侧面模板:
(1) 计算承载能力
F 1=61. 83×1. 2×0. 85+2×1. 4×0. 85=65. 45kN /m 2
(2) 验算刚度
F 2=61. 83×1. 2×0. 85=63. 07kN /m 2
二、 典型模板构造
三、
1. 板面计算
1.1 计算简图
板面的计算简图
大模板面板的计算,当只有纵肋而无小横肋时,面板为单向板,可视为多跨连续梁计算内力,然后进行强度和挠度验算。计算时取10mm 宽板带计算。一块钢板的宽度一般为1m 左右,纵肋的间距为0.25m ,故面板按四跨连续梁计算。
1.2 强度验算
跨度h /板厚b =250/5=50
混凝土侧压力设计值按65. 45kN /m 2计算,q =0. 06545×10=0. 6545N /mm 。 M max =0. 107ql 2=0. 107×0. 6545×2502=4377N ⋅mm bh 210×52
截面抵抗矩:W ===41. 67mm 3 66
式中 b —— 板宽,取10mm ;
h —— 板厚,为4mm 。 面板最大的内力为:σ=M 4377==105. 04N /mm 2
所以,面板的强度满足要求。
1.3 挠度验算
根据结构静力计算表,得最大的挠度系数为0.632。
混凝土侧压力设计值按63. 07kN /m 2计算,q =0. 06307×10=0. 6307N /mm 。 w max ql 4=0. 632=0. 632×100EI 0. 6307×2504=1. 15mm
所以,面板的挠度满足要求。
2. 纵肋计算
2.1 计算简图
纵肋计算简图
横肋是纵肋的支撑,纵肋在底端挑出很少,近似按三跨连续梁计算,其计算简图如上图所示。
2.2 强度计算
根据结构静力计算表,得最大的弯矩系数为-0.100。
混凝土侧压力设计值按65. 45kN /m 2计算,q =0. 06545×250=16. 36N /mm 。 M max =0. 100ql 2=0. 100×16. 36×7002=801640N ⋅mm
查型钢截面特性表得,6.3#槽钢的截面抵抗矩和惯性矩为:
W =16300mm 3;I =512000mm 4。 纵肋最大的内力为:σ=M 801640==49. 18N /mm 2
所以,纵肋的强度满足要求。
2.3 挠度计算
根据结构静力计算表,得最大的挠度系数为0.677。
混凝土侧压力设计值按63. 07kN /m 2计算,q =0. 06307×250=15. 77N /mm 。 w max ql 415. 77×7004=0. 36mm =0. 677=0. 677×100EI 100×2. 06×105×512000
所以,纵肋的挠度满足要求。
3. 横肋计算
3.1 计算简图
穿墙螺栓作为横肋的支承,根据穿墙螺栓的布置,近似按三跨连续梁计算,横肋的计算简图如下图所示。由于纵肋较密,故横肋近似按承受均布荷载计算。
横肋计算简图
3.2 强度验算
根据结构静力计算表,得最大的弯矩系数为-0.100。
混凝土侧压力设计值按65. 45kN /m 2计算,q =0. 06545×700=45. 82N /mm 。 M max =0. 100ql 2=0. 100×45. 82×5002=1145500N ⋅mm
查型钢截面特性表得,2根10#槽钢的截面抵抗矩和惯性矩为:
W =39700×2=79400mm 3;I =1983000×2=3966000mm 4。 横肋最大的内力为:σ=M 1145500==14. 43N /mm 2
所以,横肋的强度满足要求。
3.3 挠度计算
根据结构静力计算表,得最大的挠度系数为0.677。
混凝土侧压力设计值按63. 07kN /m 2计算,q =0. 06307×700=44. 15N /mm 。 w max ql 444. 15×5004=0. 034mm =0. 677=0. 677×100EI 100×2. 06×105×3966000
所以,横肋的挠度满足要求。
4. 穿墙螺栓计算
穿墙螺栓是横肋的支承,其承受的拉力为:
N t b =P ⋅A
式中 P —— 混凝土侧压力,P =65. 45kN /m 2;
A —— 穿墙螺栓负担的荷载面积,按最大面积计A =0. 5×0. 7=0. 35m 2。
穿墙螺栓承受的拉力:
N t b =P ⋅A =65. 45×0. 35=22. 9kN
式中 [N t b ] —— 螺栓的容许拉力,对于M 16对拉螺栓[N t b ]=24. 50kN 。 所以,对拉螺栓的强度满足要求。
5. 吊环验算
最重一块钢模板重量1.47吨,安全系数取1.5,即模板重量按2.2吨计算。大模板吊装时吊点为2个。
5.1 强度验算
大模板的吊环采用HPB235圆钢制作,直径20mm 。
按两个截面计算的吊环应力:
σ=P 11000==17. 5N /mm 2 2A s 2×314
1×2200×10=11000N ; 2式中 P ——单个吊环承受的拉力,P =
3. 14×202
A s ——吊环单个截面面积,A s ===314mm 2。 44
所以,吊环的强度满足要求。
5.2 焊缝验算 πd 2
吊环焊脚尺寸h f =3mm 。
吊环焊缝按侧缝受力计算,V =2. 2×103×10/2=11000N 。
σf ≤V 11000V ,l w min ===32. 7mm h e l w σf h e 160×0. 7×3
式中 σf ——焊缝应力;
V ——平行焊缝长度方向的外力;
h f ——角焊缝的焊脚尺寸,h f =3mm ;
h e ——角焊缝有效厚度,对于直角角焊缝,h e =0. 7h f =0. 7×3=2. 1mm ; l w min ——最小角焊缝长度,实际长度增加10mm 。