[北京]博物馆大跨度楼板模板施工方案(计算书).doc

1编制依据12工程概况12.1高净空模板体系概况12.2高净空、大跨度梁板系统施工难点22.3施工部署原则23高净空、大跨度模板体系选择23.1模板体系的选择23.2具体部位结构示意图及支撑体系设计43.3影剧院顶板模板体系的验算133.4A3、 A6区顶板支撑体系验算243.5支撑体系的构造要求243.6支撑体系的材料要求244施工注意事项251编制依据类别名 称编 号1XX博物馆改扩建工程施工图纸2004-292XX博物馆改扩建工程施工组织设计3混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-20024建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-20015混凝土结构设计规范GB50010-20026建筑结构荷载规范GB 50009-20017钢结构设计规范GB 50017-20034北京市地方性施工工艺标准DBJ/T01-26-20035北京城建集团施工工艺标准JQB-017-20046建筑施工模板施工手册参考书籍7组合钢模板施工手册参考书籍8建筑施工手册参考书籍9简明施工计算手册参考书籍2工程概况2.1高净空模板体系概况本方案作为模板方案的补充方案，对本工程大截面梁板系统的模架体系进行细化。本工程A1、A3展厅部分及A2区数码影院、报告厅等部分设计有多条大截面预应力混凝土梁，典型梁截面尺寸为500mm1700mm、900mm1300mm等，最大跨度24.0m，支撑体系高度7.50m12.0m。详细内容见下表：序号部位结构标高结构层高平面净空尺寸1A2区报告厅-84.35m12.35m24m41.4m2A2区电影院-6.154.35m10.5m24m20.4m3A3区展览厅-6.155.85m12m78m60m4A4-A6区车库-7.153.25m10.375m48m257.2m5A5区演播室-6.154.35m10.5m26m33m2.2高净空、大跨度梁板系统施工难点1）大截面梁截面高度大，浇注混凝土时梁侧模承受侧压力较大，底模及支撑系统承受荷载较大。模板设计时应充分考虑到体系变形对混凝土成型效果的影响，力争将变形总量控制在可接受范围。2）梁板支撑体系高度较大，支撑体系的稳定性、安全性需进行严格控制。3）大截面梁涉及有粘结预应力施工，需与预应力专业作业队密切配合，尤其预应力梁与普通梁交叉节点处，普通梁的箍筋及腰筋应让开预应力主筋。2.3施工部署原则本工程的高净空、大跨度空间结构主要功能为展览厅、车库及数码影院等，各功能房间独立，但车库和展厅由于面积较大，顶板又由后浇带划分为独立的板块，混凝土浇筑时各板块分别浇筑。演播厅、报告厅相对面积较小，混凝土一次浇筑。配合混凝土施工工艺，模架体系也要分块或者一次性支设。如果分块支设，后浇带位置模架必须单支单拆。且相邻架体的外侧必须设置通长剪刀撑。该部位混凝土施工时，支撑底板下部的支撑体系最好不拆除。3高净空、大跨度模板体系选择3.1模板体系的选择本工程由三家分公司进行施工， 模板面板体系均采用覆膜多层板，本方案的主次龙骨及支撑体系选择主要以A2区报告厅及A2演播厅顶的预应力梁板系统为例。上述部位最大跨度24m，梁的截面为500mm1700mm，楼板厚度为300mm。楼板模板系统的次龙骨采用50100的木方间距300mm，主龙骨采用50mm100mm的方钢龙骨间距900mm，楼板模板支撑体系采用碗扣架支撑体系，立杆间距900mm，横杆步距为1200mm。预应力大梁，梁底及梁侧模板均采用15mm厚覆膜多层板，次龙骨采用50100的木方间距250mm，梁侧主龙骨采用50mm100mm的木方，梁底主龙骨采用50mm100mm的方钢，间距600mm。梁底支撑系统立杆间距为600mm，横杆步距为1200mm，梁板体系要采用斜向剪刀撑连接为一体，保证整体稳定性。具体如下图所示：图1 梁支撑体系示意图3.2具体部位结构示意图及支撑体系设计1）A2数码影院A21A24轴影剧院4.35m顶板梁支撑体系，该部位看台斜板完成后标高为-7.15m-5.05m，顶板板厚300mm，支撑高度11.5m9.4m ，顶板梁为500mm1700mm和600mm1700mm，支撑系统的高度约10.1m8.0m。由于支撑系统底面不在同一标高，为保证该部位顶板支撑横杆整齐划一，支撑体系设计时必须遵循以下原则：A、 要求标高4.35m处顶板支撑体系顶托采用统一的调节高度，然后按统一规格选用立杆至支撑底板。B、 立杆配置要先梁后板，并且要尽量保证梁板体系一致。C、 立杆配置保证第一道底托调节调节高度不大于350mm。D、 由最高台阶逐一往下配置立杆或者配置底托调节高度。E、 最后一道立杆由于模数限制无法满足要求时，可采用垫设方木的方式调节（方木与立杆之间垫设钢垫），尽量保证横杆能全部连通。F、 局部需要换用900mm的立杆时，如因立杆碗扣错位造成无法连通横杆时，使用扣件连接钢管，保证横杆连通。G、 当顶板梁与台阶方向平行时，按台阶标高，统一配置梁底支撑。当顶板梁与台阶方向垂直时，仍按上述原则进行顶板梁支撑体系配置。H、 梁底模单独配置，不要求相互之间横杆整齐划一，可以上下顶托同时调整，能保证调节高度小于300mm，梁底支撑系统验算时取300mm。I、 具体位置及支撑体系立杆配置见图2和图3。图2数码影院支撑体系平面图节点1图3 数码影院顶板梁支撑体系立杆剖面图2） A2报告厅A2区报告厅位置台阶高度为450mm，且为圆弧形。支撑体系按数码影院的支撑体系布置原则进行布置。到墙边立杆与墙的距离小于600mm要增设附加钢管支撑，或者与墙顶牢。图4 报告厅模板支撑体系平面图图5 报告厅模板支撑体系剖面图1图6 报告厅模板支撑体系剖面图23）A5区演播厅A5区数码影院底板标高-5m，顶板最高处标高4.35m，顶板为斜向台阶底板，支撑体系的顶部需要调解满足斜板支撑要求。支撑体系配置时除应遵循影剧院等的配置原则外，尚应考虑如下要求：A、 顶托调节高度必须小于300mm。B、 方钢龙骨在斜面交接位置，形成角度无法满足龙骨搭接要求时需要增设一根短钢管与最顶端横杆采用扣件连接。C、 该部位顶板梁支撑体系仍按数码影院的支撑体系进行配置，需要保证梁底支撑体系与板支撑体系连接为整体。D、 具体平面布置图见下图，由于布置原则基本相同，且该部位标高比较容易控制，垂直于梁方向剖面按数码影院的支撑体系布置。图7 演播室顶板支撑体系平面图 图8 演播室顶板支撑体系图4）A2区大厅顶板为钢桁架楼板体系，可以不考虑支撑体系。5) A3、 A6区大厅大空间平面上述部位楼板厚度为160mm，梁截面900mm1300mm。楼板模板系统的次龙骨采用50100的木方间距300，主龙骨采用50mm100mm的方钢龙骨间距900mm，楼板模板支撑体系采用碗扣架支撑体系，立杆间距900mm1200mm，横杆步距为1200mm。梁底及梁侧模板均采用15mm厚覆膜多层板，次龙骨采用50mm100mm的木方间距250mm，梁侧主龙骨采用100mm100mm的木方，梁底主龙骨采用100mm100mm的方木，间距600mm。梁底支撑系统立杆间距为600mm，横杆步距为1200mm，梁板体系要采用斜向剪刀撑连接为一体，保证整体稳定性。图9 A3、A6区高大空间位置图（-6.15m-5.85m）图10 A3、A6区高大空间剖面图（-6.15m-5.85m）3.3影剧院顶板模板体系的验算由于本工程大空间部位结构形式基本一致，模架支撑体系除板厚小于200mm的部位均采用相同的立杆间距及横杆步距，为确保支撑体系的安全，计算时取荷载最大的部位进行验算。 以A21A24轴影剧院4.35m顶板梁支撑体系作为计算范例，该部位看台斜板完成后标高为-7.15m-5.05m，顶板板厚300mm，支撑高度11.5m9.4m ，顶板梁为500mm1700mm和600mm1700mm，支撑系统的高度10.1m8.0m。3.3.1楼板模板体系计算1）荷载及面板计算顶板模板及龙骨自重 0.3kN/m2混凝土自重 250.3=7.5kN/m2钢筋自重 1.40.3=0.42kN/m2施工人员及设备均布荷载 3.5kN/m2设计强度计算值：q=1.2(+)+1.4=1.2(0.3+25+1.4)+1.43.5=14.76 kN/m2荷载分布图如下： 面板强度验算从建筑施工计算手册中查得四跨等跨连续梁的最大弯矩计算公式为Mmax=KMql2面板最大弯矩Mmax=KMql2 =0.10714.760.32 0.142 KNm所以面板的应力为= Mmax/W=0.142/(3.75105)3.8N/mm220N/mm2 满足要求式中 M面板的最大弯矩，KNmKM弯矩系数，查表为0.107；q面板承担的均布荷载，14.76KN/m；l计算跨度，等于木方间距0.3m；fm多层板抗弯强度设计值，取20N/mm2；W板模板的截面抵抗矩，W=1/6bh21/610.01523.7510-5m3 面板挠度验算从建筑施工计算手册中查得四跨等跨连续梁的最大挠度计算公式为A=kWql4/(100EI)面板最大挠度A= kWql4/(100EI) =0.63214.761030.34/(1004.51092.8110-7)=0.05mm=300/400=0.75mm 满足要求式中 kW挠度系数，查表为0.632； E弹性模量，木材取4.5103N/mm2；I面板得惯性矩，I=bh3/12=1/1210.01532.8110-7m42）次龙骨的验算 强度的验算次龙骨木方可作为支承在主龙骨方钢上的连续梁计算，其跨距等于主龙骨方钢的间距900mm，近似可以按三跨连续梁进行计算。其荷载分布及支撑情况见下图： 次龙骨木方上的荷载为：q=0.314.764.43KN/m从建筑施工计算手册中查得三跨等跨连续梁的最大弯矩计算公式为Mmax=KMql2次龙骨木方最大弯矩 Mmax=KMql20.14.430.920.36 KNm所以次龙骨木方得应力为= Mmax/W0.36/(8.3310-3)4.32N/mm213N/mm2 满足要求式中 M次龙骨木方的最大弯矩KM弯矩系数，查表为0.1；q次龙骨木方承担的均布荷载;l计算跨度，等于主龙骨木方间距0.9m；fm木材抗弯强度设计值，取13 N/mm2；W次龙骨木方的截面抵抗矩，W=bh2/61/60.050.12 8.3310-3m3 挠度的验算从建筑施工计算手册中查得三跨等跨连续梁的最大挠度计算公式为 A= kWql4/(100EI)次龙骨木方最大挠度 AkWql4/(100EI)0.6774.431030.94/(100101094.1610-6) =0.46mm=l/400=1.5mm 满足要求式中 kW挠度系数，查表为0.677；E弹性模量，木材取10103N/mm2；I次龙骨木方的惯性矩，I=bh3/12=1/120.050.134.1610-6m43）主龙骨的验算 强度的验算主龙骨木方可作为支承在碗扣脚手架上的连续梁计算，其跨距等于碗口架的立杆间距900mm，单根方钢长度按6m考虑，可以按五跨等跨连续梁进行计算。其荷载分布及支撑情况见下图：主龙骨方钢上的荷载为： q=0.914.7613.28 KN/m从建筑施工计算手册中查得五跨等跨连续梁的最大弯矩计算公式为 Mmax=Kmql2主龙骨方钢最大弯矩Mmax=Kmql2=0.10513.280.921.3KNm所以主龙骨方钢的应力为= Mmax/W=1.3103/(12.2010-6103)=107N/mm2215N/mm2 满足要求式中M主龙骨方钢的最大弯矩，KNmKM弯矩系数，查表为0.105；q主龙骨木方承担的均布荷载，13.28 KN/m；l计算跨度，等于主龙骨木方间距0.9m；fm方钢的抗弯强度设计值，取215N/mm2；W主龙骨方钢的截面抵抗矩W=12.2010-6cm3， 挠度的验算 从建筑施工计算手册中查得五跨等跨连续梁的最大挠度计算公式为 A= kWql4/(100EI)主龙骨方钢最大挠度 AkWql4/(100EI)0.64413.281030.94/1002.0610510988.5210-6=0.3mm=l/400=2.25mm 满足要求式中 kW挠度系数，查表为0.677；E弹性模量，钢材取2.06105；I主龙骨方钢的惯性矩I=88.52cm4，4）支撑碗扣架强度及稳定性验算 计算模块如下图示意：荷载 q=14.76Kn/m2 N=qs2=14.760.92=11.96Kn 碗扣架横撑每1200mm设一道,由于该部位顶板支撑体系支撑在斜板上，顶托高度可能出现多种调节高度，计算时取b=435，最上一道横杆必须设置。 碗扣架 ,考虑现场材料损耗，按计算 =N/A=11.96103/414=28.9 N/mm2（满足要求）根据规范公式，立杆的计算长度： H=h0+2b=1.2+20.65=2.5m h0碗扣架支撑体系的横杆步距 b顶托的自由调节高度，根据支撑体系布置图，最高调节高度为435； =H/i=2500/15.575=161 查表得 =0.287 稳定性验算：N/A=11.96103/0.287414=101N/mm2 （满足要求）5)特殊部位顶板支撑体系选择按本方案计算的顶板支撑体系不适用板厚在550mm及以上的大空间楼板体系。A24A26轴影剧院4.35m顶板厚度为550mm，为无梁板体系，支撑体系高度为12m，根据地下二层顶板施工方案计算结果，该部位顶板支撑体系碗扣架立杆间距取600mm900mm，横杆步距仍为1.2m。整个大空间顶板体系中，板厚超过500mm的部位支撑体系均按立杆间距取600mm900mm考虑。3.3.2顶板梁模板体系计算 A21A24轴的预应力顶板梁截面为500mm1700mm和600mm1700mm等，支撑系统高度约10.1m8.0m。由于梁高度均为1700mm，梁宽越小梁底单位面积受力越大,因此以500mm1700mm作为依据计算。1）梁底模板荷载及面板强度验算梁底模板标准荷载梁模板自重力 0.015（21.40.5）95000.50.94KN/m梁混凝土自重力 251.7142.5KN/m梁钢筋自重力 1.51.71=2.55 KN/m施工人员及设备的荷载 3.51=3.5 KN/m总荷载为 ： q=（0.9442.52.55）1.23.51.460.08 KN/m 面板强度验算按梁底模模板宽度b=1000,面板为15厚多层板，次龙骨间距L=250。将面板视为支撑在木方上的4等跨连续梁计算，按最不利荷载布置，取Km=-0.121；KW0.967；KV-0.620。 面板最大弯距：Mmax=KmqL2 0.12160.080.252=0.454KN.m需截面抵抗矩：Wn=M/fm=0.454106/3750012.1mm313 N/2故满足要求。其中：fm-木材抗弯强度设计值，取13 N/2E弹性模量，木材取4.5103N/2W=bh2/6=1000152/6=375003 刚度验算刚度验算时不考虑振动荷载，所以q0.9442.52.5545.99KN/m模板挠度由式KW ql4/100EI=0.96745.990.254/（1004.51034.1710-6 ）=0.09=250/400=0.625，故满足要求面板截面惯性距：I=bh3/12=1/120.0150.134.1710-6m42）底模次龙骨的验算 强度的验算次龙骨木方（间距250）可作为支承在主龙骨木方上的两跨连续梁计算，其跨距等于主龙骨的间距600mm。其荷载分布及支撑情况见下图： 次龙骨木方上的荷载为：q=60.080.25=15.02KN/m从建筑施工计算手册中查得两跨等跨连续梁的最大弯矩计算公式为Mmax=KMql2次龙骨木方最大弯矩 Mmax=KMql20.12515.020.62=0.68KNm所以次龙骨木方得应力为= Mmax/W0.68103/8.331058.1N/mm213N/mm2 满足要求式中 M次龙骨木方的最大弯矩KM弯矩系数，查表为0.125；q次龙骨木方承担的均布荷载;l计算跨度，等于主龙骨木方间距0.6m；fm木材抗弯强度设计值，取13 N/mm2；W次龙骨木方的截面抵抗矩，W=1/6bh21/60.050. 12 8.3310-5m3 挠度的验算从建筑施工计算手册中查得三跨等跨连续梁的最大挠度计算公式为 A= kWql4/(100EI)次龙骨木方最大挠度 AkWql4/(100EI)0.52115. 021030.64/(100101094.1710-6) =0.25mm=l/400=1.5mm 满足要求式中 kW挠度系数，查表为0.521；E弹性模量，木材取10103N/mm2；I次龙骨木方的惯性矩，I=bh3/12=1/120.050.134.1710-6m43）梁底模主龙骨的验算 强度的验算主龙骨木方可作为支承在碗扣脚手架上的五跨连续梁计算，其跨距等于碗扣脚手架的间距600mm。其荷载分布及支撑情况见下图：主龙骨方钢上的荷载为： q=60.080.636.05KN从建筑施工计算手册中查得五跨连续梁的最大弯矩计算公式为 Mmax=KMql2主龙骨最大弯矩Mmax=KMql2=0.12536.050.621.62KNm所以主龙骨方钢的应力为= Mmax/W1.62/(12.2010-6)133N/mm2215N/mm2 满足要求式中M主龙骨方钢的最大弯矩，KNmKM弯矩系数，查表为0.125；q主龙骨木方承担的均布荷载，36.05 KN/m；l计算跨度，等于主龙骨木方间距0.6m；fm方钢的抗弯强度设计值，取215N/mm2；W主龙骨方钢的截面抵抗矩W=12.2010-6cm3， 挠度的验算 从建筑施工计算手册中查得五跨等跨连续梁的最大挠度计算公式为 A= kWql4/(100EI)主龙骨方钢最大挠度 AkWql4/(100EI)0.64436.051030.64/1002.0610510988.5210-6=0.4mm Wn 满足要求 挠度验算此时不考虑振动荷载，其标准值为q251.7042.5KN/MKW ql4/100EI0.67742.52504/1009.510310001531/120.42 mmw 250/4000.625mm 符合要求。5）对拉螺栓计算梁高大于800的时候，在梁中设置对拉螺栓，16，间距600，验算如下：计算公式为：N=Anf式中 N，混凝土的侧压力（kN） N=abFa、 b分别是纵向和横向的拉杆间距（m）F，混凝土的侧压力（kN/m2）An，拉杆的净截面面积（m2）f ，拉杆的抗拉强度设计值（170N/m2） 425000.60.8=20400穿墙对拉螺栓为f16，净截面（销孔处）面积近似为A=201mm2。穿墙对拉螺栓应力为：20400/201=101 N/m2170N/m2满足要求。6）支撑碗扣架强度及稳定性验算 计算模块如下图示意：荷载 q=60.08Kn/m2 N=qs2=60.080.30.6=10.81Kn 碗扣架横撑每600mm设一道,由于该部位顶板梁支撑体系支撑在斜板上，顶托高度可能出现多种调节高度，要求顶托调节高度不能大于300，计算时取b=300，最上一道横杆必须设置。 碗扣架 ,考虑现场材料损耗，按计算 =N/A=10.81103/414=26.1 N/mm2（满足要求）根据规范公式，立杆的计算长度： H=h0+2b=1.2+20.65=2.5m h0碗扣架支撑体系的横杆步距 b顶托的自由调节高度 =H/i=2500/15.596=160 查表得 =0.287 稳定性验算：N/A=10.81103/0.287414=91N/mm2 （满足要求）3.4A3、 A6区顶板支撑体系验算A3、 A6区大厅大空间楼板厚度为160mm，由于板厚较小，立杆间距调整为900mm1200mm，横杆步距为1200。梁底及梁侧模板均采用15mm厚覆膜多层板，次龙骨采用50mm100mm的木方间距250mm，梁侧主龙骨采用100mm100mm的木方，梁底主龙骨采用100mm100mm的方木，间距600mm。梁底支撑系统立杆间距为600mm，横杆步距为1200mm。按上述影剧院支撑体系验算步骤进行验算，完全符合要求，在此不再重复验算。3.5支撑体系的构造要求1）立杆下部必须铺设垫块，垫块为200mm100mm50mm方木或者垫通长的方木，木方要保持立杆中心和木方中心重合。保证受力均匀。2）所有支撑体系必须按要求每4.8m加设通长剪刀撑一道，剪刀撑角度为450600。梁扳支撑体系必须采用钢管连接为整体，沿高度方向每3m拉设一道。3）大截面梁在后浇带位置设置快易收口网+短钢筋，防止混凝土进入后浇带位置。4）后浇带位置梁底模和侧模单独支设，独立成体系。5）高空楼面模板支架与已完成竖向结构设置刚性支顶拉结措施。遇混凝土墙体时用可调头50mm100mm方木进行支顶；遇混凝土柱时采取双管抱柱的方式设置拉结措施。6）设计要求不拆除部位的模架系统需要单独搭设，具体位置详见相关要求文件。3.6支撑体系的材料要求1） 所有的进场材料必须符