门厅框架弧形梁高架模板支撑系统创新

1、.门厅框架弧形梁高架模板支撑系统创新 云南建工集团第七建筑工程有限公司 云南民族大学呈贡校区图书馆项目经理部QC小组 一、工程概况 云南民族大学呈贡校区位于云南省昆明市呈贡新区东南部雨花片区（呈贡县吴家营乡），图书馆是新校区一期工程的重要组成部分。 总建筑面积39850平方米，建筑总高度47.4米。大厅正门上口框架梁架空高度18.75米，门厅跨度22.4米，梁宽0.4米、梁高1.6米弧形梁，属于危险性较大的高架模板支撑系统，模板支撑系统是结构质量的关键，项目部组建QC小组研究。 二、QC小组概况 制表人:杨发增 2008年6月5日 三、QC小组成员 制表人:杨发增 2008年6月5日 四、选题

2、理由 1大厅正门上口框架弧形梁位于图书馆的正大厅正门入口处，模板支撑施工难度极大。 2无工程经验可借鉴的专项施工分案，需确保施工安全。 3施工安全重于泰山，弧形梁施工只能成功，不能有任何失误。 4图书馆工程质量目标为确保云南省优质工程，争创国优工程奖，主体结构必须创优质结构，施工质量要求一次成优。 五、设定目标 1模板及其支架的结构设计，力求做到结构安全可靠、造价经济合理。模板支撑变形量控制值10mm,为确保施工安全和质量，QC小组预设目标值8mm。 2在规定的使用期内，充分满足预期的安全性和耐久性。 3弧形梁的成型质量满足优质结构的要求。 六、目标可行性分析 有利因素： 1 QC小组汇集了云

3、南建工集团第七建筑工程有限公司的主要精英。QC小组现场经验丰富，理论水平高，能够提出预控措施。 2高支模施工得到了云南建工集团的大力支持，派出专家给予帮助解决施工中出现的各种难题。 不利因素： 图书馆位于学校的中主线上，属于校区第一期工程，要求提前完成交付使用，面临工期紧任务重的特点。 通过分析，QC小组认为目标能够实现。 七、提出可能的方案并确定最佳方案 （一）、提出可能方案 1钢管扣件落地式支撑系统。 2型钢格构落地式支撑系统。 3钢桁架平台+脚手架支撑系统。 （二）、确定最佳方案 1确定方案对比的基本要素。 结合工程施工实践，我们认为质量、安全性、经济性和操作性是四个最大的要素，经小组成

4、员充分讨论，确定10个基本要素，四个大要素。 基本要素与四大要素的关系： 方案对比基本要素关联图 制表人:杨发增 2008年6月6日 2确定对比评价的方法 采用100分制综合加权评价法，其中质量30分，安全性40分，经济性20分，操作性10分，实际得分由与其关联的基本要素得分确定，基本要素分为优（90100分）、良（8090分）、一般（6080分）、差（60分以下）。若某项大要素的实得分不足其权分60%，得 分不计入总分。 3进行各方案的基本要素分析： QC小组对常规的钢管扣件落地式支撑系统进行了设计，其它系统以此为参照进行了基本要素的全面分析。 钢管扣件落地式支撑系统基本要素分析表 制表人:

5、杨发增 2008年6月6日 型钢格构落地式支撑系统基本要素分析表 制表人:杨发增 2008年6月6日 钢桁架平台+脚手架支撑系统基本要素分析表 制表人:杨发增 2008年6月6日 4基本要素评分 根据分析成果和关联关系，对质量、安全性、经济性和操作性进行评价计分。 钢管扣件落地式支撑系统安全性评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 钢管扣件落地式支撑系统质量评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 钢管扣件落地式支撑系统经济性评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 钢管扣件落地式支撑系统操作性评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 型钢格构落地式支撑系统安全性评价

6、计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 型钢格构落地式支撑系统质量评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 型钢格构落地式支撑系统经济性评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 型钢格构落地式支撑系统操作性评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 钢桁架平台+脚手架支撑系统安全性评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 钢桁架平台+脚手架支撑系统质量评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 钢桁架平台+脚手架支撑系统经济性评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 钢桁架平台+脚手架支撑系统操作性评价计分表 制表人:杨发增 2008年6月7日 5.计算总得

7、分并确定最佳方案 将评价计分表汇总如下： 制表人:杨发增 2008年6月9日 6通过对三种可能方案进行要素分析和评价后，利用统计工具PDPC法来选用最佳方案，以及应付实施过程中的一些新问题： 不 满 足 目 标 PDPC流程图 制表人:杨发增 2008年6月12日 通过以上评价，由此选用钢桁架平台+脚手架支撑系统。 八、选定钢桁架平台+脚手架支撑系统的分析 1、钢桁架平台+脚手架支撑系统的概况、工艺原理、特点分析： 2、钢桁架平台+脚手架支撑系统的荷载分析 (一)梁模板扣件钢管支撑架计算书 高支撑架的计算依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规 范（JGJ130-2001）、施工技术2002.3

8、.扣件式钢管模板高支 撑架设计和使用安全编制。 模板支架搭设高度为4.8米， 基本尺寸为：梁截面 BD=400mm1600mm，梁支撑立杆的横距 (跨度方向) l=1.06米，立杆的步距 h=1.50米， 梁底增加1道承重立杆。 图1 梁模板支撑架立面简图 本工程采用的钢管类型为483.5。 a、模板面板计算 面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算。 静荷载标准值 q1 = 25.0001.600.400+0.350 0.500=16.175kN/m 活荷载标准值 q2 = (2.000+1.000)0.500=1.500kN/m 面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩

9、W分别为: W = 50.001.801.80/6 = 27.00cm3； I = 50.001.801.801.80/12 = 24.30cm4； (1)抗弯强度计算 f = M / W < f 其中 f 面板的抗弯强度计算值(N/mm2)； M 面板的最大弯距(N.mm)； W 面板的净截面抵抗矩； f 面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2； M = 0.100ql2 其中 q 荷载设计值(kN/m)； 经计算得到 M = 0.100(1.216.175+1.41.500)0.3000.300=0.194kN.m 经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.1941000100

10、0/27000=7.185N/mm2 面板的抗弯强度验算 f < f,满足要求! (2)抗剪计算 T = 3Q/2bh < T 其中最大剪力 Q=0.600(1.216.175+1.41.500)0.300=3.872kN 截面抗剪强度计算值 T=33872/(2500.00018.000)=0.645N/mm2 截面抗剪强度设计值 T=1.40N/mm2 抗剪强度验算 T < T，满足要求! (3)挠度计算 v = 0.677ql4 / 100EI < v = l / 250 面板最大挠度计算值 v = 0.67716.1753004/(1006000243000)=

11、0.608mm 面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求! b、梁底支撑方木的计算 作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。 1.荷载的计算： (1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)： q1 = 25.0001.600.400=16kN/m (2)模板的自重线荷载(kN/m)： q2 = 0.3500.300(2 1.450+0.500)/0.500=0.714kN/m (3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)： 经计算得到，活荷载标准值 P1 = (1.000+2.000)0.5000.300=0.450kN 均布荷载 q = 1.216+1.20.714=20.0

12、57kN/m 集中荷载 P = 1.40.450=0.630kN A 方木计算简图 0.272 方木弯矩图(kN.m) 0.0608 方木变形图(mm) 3.21 0.27 0.27 0.27 3.21 0.27 方木剪力图(kN) 经过计算得到从左到右各支座力分别为 N1=0.270kN N2=10.343kN N3=0.270kN 经过计算得到最大弯矩 M= 0.272kN.m 经过计算得到最大支座 F= 10.343kN 经过计算得到最大变形 V= 0.1mm 方木的截面力学参数为 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 8.008.008.00/6 = 85.33cm3； I =

13、8.008.008.008.00/12 = 341.33cm4； (1)方木抗弯强度计算 抗弯计算强度 f=0.272106/85333.3=3.19N/mm2 方木的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求! (2)方木抗剪计算 截面抗剪强度必须满足: T = 3Q/2bh < T 截面抗剪强度计算值 T=33.206/(280 80)=0.751N/mm2 截面抗剪强度设计值 T=1.30N/mm2 方木的抗剪强度计算满足要求! (3)方木挠度计算 最大变形 v =0.1mm 方木的最大挠度小于600.0/250,满足要求! c、托梁的计算 托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算

14、。 集中荷载取方木的支座力 P= 3.855kN 均布荷载取托梁的自重 q= 0.135kN/m。 托梁计算简图 1.584 托梁弯矩图(kN.m) 0.014 托梁变形图(mm) 7.77.787 7.827.80 托梁剪力图(kN) 经过计算得到最大弯矩 M= 1.584kN.m 经过计算得到最大支座 F= 15.606kN 经过计算得到最大变形 V= 0.2mm 顶托梁的截面力学参数为 截面抵抗矩 W = 49.00cm3； 截面惯性矩 I = 245.00cm4； (1)顶托梁抗弯强度计算 抗弯计算强度 f=1.584106/1.05/49000.0=30.78N/mm2 顶托梁的抗弯

15、计算强度小于215.0N/mm2,满足要求! (2)顶托梁挠度计算 最大变形 v = 0.2mm 顶托梁的最大挠度小于1100.0/400,满足要求! d、扣件抗滑移的计算 纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5): R Rc 其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN； R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 上部荷载没有通过纵向或横向水平杆传给立杆，无需计算。 e、模板支架荷载标准值(立杆轴力) 作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。 1.静荷载标准值包括以下内容： (1)脚手架的自重(kN)： NG1 = 0.1294.800=

16、0.619kN (2)模板的自重(kN)： NG2 = 0.3501.1001.100=0.424kN (3)钢筋混凝土楼板自重(kN)： NG3 = 25.0000.2001.1001.100=6.050kN 经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 7.089kN。 2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。 经计算得到，活荷载标准值 NQ = (1.000+2.000)1.1001.100=3.630kN 3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 1.4NQ f、立杆的稳定性计算 不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 其中

17、N 立杆的轴心压力设计值 (kN)；N = 13.588 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到； i 计算立杆的截面回转半径 (cm)；i = 1.58 A 立杆净截面面积 (cm2)； A = 4.89 W 立杆净截面抵抗矩(cm3)；W = 5.08 钢管立杆抗压强度计算值 (N/mm2)； f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2； L0 计算长度 (m)； 如果完全参照扣件式规范，由公式(1)或(2)计算 L0 = k1uh (1) L0 = (h+2a) (2) kL 计算长度附加系数，取值为1.155； u 计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3

18、；u = 1.70 a 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.00m； 公式(1)的计算结果： = 135.88N/mm2，立杆的稳定性计 算 < f,满足要求! 公式(2)的计算结果： = 52.54N/mm2，立杆的稳定性计算 < f,满足要求! (二)钢桁架平台设计、计算 第一步、确定荷载类型、取值和传递方式。 1、钢桁架荷载图: 2、架体水平构件受荷载模型 第二步、钢桁架的计算 1、计算的基本设定 （1）节点均为铰接。（2）所有杆件的轴线均位于同一平面内汇交于节点。（3）荷载均作用于节点。 2、确定计算内力的荷载组合： 全跨自重荷载工字钢自重荷载脚手架模

19、板荷载钢筋混凝土荷载活荷载。 3、钢桁架杆件的计算长度和容许长细比 （1）钢桁架 杆和单系腹杆在平面内、平面外的计算长度 （2）变内力杆件在桁架平面外的计算长度应按表（1-1）确定、但不应小于0.5L1。再分式腹杆的受拉主斜杆平面外计算长度仍取L1，在钢桁架平面内的计算长度取节点中心距离。 （3）交叉腹杆平面内计算长度取节点中心到交叉点距离；在钢桁架平面外的计算长度，当两交叉杆的长度相等时，应按GB50017中第 5.3.2条或表1-8的规定限值。 4、钢桁架杆件的 面形式 选择桁架杆件 面形式时，应考虑保证杆件具有较大承载力与刚度，构造简单并便于连接，维护及制作等要求。 九、要因预测 1、钢

20、桁架平台+脚手架支撑系统的设计和施工流程 （1）钢桁架平台+脚手架支撑系统流程图 （2）钢桁架的安装流程：预埋铁件检查验收测量放线钢桁架吊装拼装、校正、固定、焊接水平、垂直支撑安装焊缝检查、检测铺工字钢平台防雷接地安全防护检查验收。 2、钢桁架平台+脚手架支撑系统要因预测 小组成员收集、筛选了大量施工质量、安全事故信息，系统可能发生的事故主要是支撑整体坍塌和大变形，经分析研究，小组认为主要原因有： 系统设计不合理；构件制作、安装及支座预埋质量不满足要求；系统结构强度不足；系统安装及构造措施不满足要求；操作工人素质不高，专业培训不到位； 十、制定对策 针对问题的主要原因，全体成员共同制定了相应的

21、对策、目标、具体措施。 对策表 制表人:杨发增 2008年6月27日 十一、实施对策 实施对策一：对荷载进行科学组合、巧妙利用施工模数，控制体系应力和变形 1、现场实测实量后，确定荷载类型、取值和传递方式，并结合研制过程中荷载作用的处理原则进行组合、调整； 2、正确分析构件、连接和支座的内力及系统的变形量，根据受力均衡、变形协调的要求，在水平构件的布置上采用两段延伸的方式，控制好延伸长度。 3、合理选择桁架平台构件的材料类型和截面，按照钢结构设计规范要求进行平台深化设计；钢架扣件架体立杆承受轴力大于13KN时，顶部采用可调螺杆代替扣件，变摩擦传力为端承力。 4.绘制支撑系统施工图，应包括平、立

22、面图、各节点组装大样图和钢管扣件架体搭设图。 5.将设计书、施工图形成技术文件、经公司技术部门审核并组织专家论证后准备实施。 实施对策二：现场加工制作及支座预埋全过程控制 第一步：召集放样、加工人员和施工操作人员开技术交流会，发放平台结构施工图、架体搭设图和加工要求，详细介绍构件的制作安装程序、方法和质量要求。 第二步：构件统一在现场车间制作、全数检查加工参数，重点检查切面斜角，接口平整度、构件尺寸，螺栓孔位置和孔径等。 第三步：利用级水准仪和经纬仪放出预埋件轴线，标高控制线。 实施对策三：保证平台桁架安装时门厅两边四层梁砼结构强度达到要求，增长时间、加强养护 第一步：合理安排架空梁板下层门厅

23、两边四层梁砼施工时间，支座位置砼浇筑时间10天以上，并做7天砼强度试压，在该位置楼层浇筑时调节配合比、采取加入早强剂等措施。 第二步：做好浇筑后的保养措施，用麻袋覆盖 ，由专人定时浇水养护。 实施对策四：施工全过程控制 第一步：桁架平台安装前，用靠尺检查支座砼平整度不大于2 mm。检查预埋件质量是否符合安装要求，检查桁架质量是否符合设计要求，冷连接的扣件紧固力矩必须满足要求，螺栓连接质量必须满足钢结构工程施工质量验收规范的要求。由专业焊工进行连接板处的焊缝作业，检查焊缝质量必须满足钢结构工程施工质量验收规范的要求。 第二步：构件安装时由下而上依次进行，安装时进行临时固定，桁架支架通过纵横向连接形成整体平台，连接构造与平台构件的连接应可靠、稳定。 第三步：平台施工完成后必须进行安全技术验收，达到方案要求后进行架体搭设。搭设时应先立四角处钢管，扣好外围扫地杆，再搭设一步水平杆，扫地杆与平台钢梁横向连接扣紧，而后再搭设其他立