普通钢管实现早拆支撑体系的应用指引

案例：某工程为别墅项目，共有上百座独立二层别墅，由于工期较紧，施工单位没有合理的划分流水段，基本上每栋别墅都在进行结构施工，施工单位采用了常规的摸板支撑体系施工，一次性投入大量的摸板费用。于是，施工单位以投入过大为由，向甲方提出百万之巨的索赔。假如施工单位采取一定的施工措施（比如说早拆模板），将会有截然不同的结果。本文重点介绍早拆模板在施工现场的应用，以及利用普通的脚手架实现早拆的方法以及理论计算依据。早拆模板的定义：早拆模板体系是在确保现浇钢筋混凝土结构施工安全度不受影响、符合施工规范要求、保证施工安全及工程质量的前题下，加快材料周转，减少投入，降低成本，提高工效，加快施工进度，缩短工期，使之具有显著的经济效益和良好的社会效益的一种先进的施工技术。二、早拆模板的优势：1、工程质量易保证。早拆模板支架基本固定了模板的配置位置，避免了整块模板的切割的随意性，规范了施工过程，保证了工程质量。2、材料周转快，投资少，见效快，经济效益显著。早拆模板体系与传统支模方式比较，材料周转快，投入少，模板及龙骨可由3层减少为1层（常温施工）、4层减少为1层（冬期施工），龙骨以下（不含龙骨）早拆模板支架周转材料投入量可减少2／3左右；进出场运输费和丢失，损坏赔偿费、维修费亦相应减少，经济效益显著。3、早拆模板可加快施工进度，施工工效可提高2-3倍，缩短施工工期。4、施工工期每层可提前1-2d，增加模板周转率2-4倍。三、早拆模板的应用范围早拆模板的意义在于减少模板投入，提高周转率，还有提前提供工作面，鉴于此，早拆模板不太适用在典型的标准层型的高层建筑上（只要按模板周转率正常配置模板就可以了）。早拆模板在工期紧迫的别墅、裙房等无标准层的建筑上应该有比较广阔的空间。四、早拆模板的设计原理《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—2002规定，现浇结构的模板及其支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求；如设计无要求时，应符合下列规定：结构类型结构跨度(m)砼强度达到设计值值的百分率（%）板≤250＞2，≤875＞8100梁≤875＞8100悬臂构件≤275＞2100《混凝土结构工程施工及验收规范》说明，如果将梁、板和拱的跨度减小，则拆模时混凝土的强度可以降低，拆模时间可以提前。早拆模板施工技术的基本原理就是在施工阶段把结构跨度人为地减小，降低内力，能够早拆模板而不影响结构的安全度。早拆支撑模板体系分为模板和支撑两部分，通过设置格构支撑跨度，即早拆柱头的轴距不大于2m，来实现模板的早期拆除。而结构的安全度又不受影响，以达到模板早拆应有的经济效益及社会效益。早拆模板的体系的应用实质是将模板与支柱由原来一起拆除变为部分模板先拆支柱后拆的施工过程。需要提起注意的两方面内容：1、由于模板体系存在2次拆模问题，必须确切地掌握拆模时现浇混凝土结构的实际强度，且在拆除最下1层立杆时，核算施工阶段的结构安全性和稳定性。

2、模板系统的立杆间距离和与墙、柱支点距离均按小于2m设置。在结构达到设计强度50%之前，模架系统整体受力，保证混凝土成型过程中不受扰动，均匀变形，不会因为个别杆件受力不均匀导致板面出现初始挠度。五、早拆模板的构造早拆模板的主要部件为早拆头，具体见下图表示项目实体早拆头支撑早拆头旋下后的状态六、普通钢管实现早拆的实际操作在实际施工过程中，可以用普通的钢管来实现。基本原理是，正常支设模板，在需要架设早拆模板的位置额外增加普通钢管支撑（注意：该支撑直接顶在模板上、而不是支撑在主龙骨上。）在拆除时，只拆除正常支设的钢管，保留额外增加的钢管支撑。额外增加的钢管接触的模板（尽量布置成较碎的模板）不能拆除，从而达到早拆的目的。在施工时严禁将模板全部拆除后再架支柱。具体操作是：1、技术部门根据计算确定支撑点（梁中）或支撑带（板中）布置位置及水平模板布置（靠近支撑点和支撑带的部位布置较碎摸板）。并出具布置图。2、进行操作工人技术交底。做到作业面上任何一个工人对施工做法都清楚、明白。3、施工班组拿到施工部位的排模图，严格按项目部的排模图进行排模。施工期间劳务队伍现场必须有技术人员和班组长跟班作业。4、支设正常支撑和额外支撑体系5、浇注混凝土6、达到早拆条件后，报技术部批准拆除正常支设的模板、龙骨及支撑。7达到设计要求的强度后，拆除其余支撑及模板七、布置原则1、实际操作中尽量以图示位置布置早拆支撑体系；立杆位置要求准确，每一跨都要求先放线，控制立杆位置，横杆安装与立杆同时进行。2、布置模板时，应考虑整板布置，减少切割；宜从柱边向两侧布置整板，将较碎板布置在早拆支撑体系附近。从而达到整板早拆并投入使用的目的。八、使用原则1、早拆支撑的设置上下层之间位置必须对齐，在设置早拆支撑的位置经过放线确定；2、早拆头位置是经过计算确定，不能轻易移动，必须移动时，必须经过技术部门的同意；3、早拆头设置的另一大原则是，在保证受力合理的基础上，确保最小量的切割模板。4、上部楼板施工时，堆料不要集中，每堆材料重量不得大于2t。并应靠近梁柱端布置。九、以某栋建筑物为例，计算早拆支撑体系的计算依据计算假定：1、荷载传递原则：当荷载通过早拆支撑体系传递到某一楼层时，如果该荷载超过了某楼层的龄期设计荷载，荷载通过早拆支撑体系向下传递，在传递过程中，各受力楼板按自身的刚度分配荷载。2、某层楼板的龄期设计荷载值是指该层楼板原设计荷载值（为按原来的结构跨度计算的设计荷载，）是指该层楼板原设计荷载制值乘以该层楼板施工龄期因素的混凝土强度增长百分率得到的值（实际混凝土强度与其设计强度的比值）。3、早拆支撑体系只能起到传递荷载的作用，不能按早拆支撑体系间距当作结构跨度。按楼层的各自刚度分配荷载按楼层的各自刚度分配荷载新浇注混凝土自重+模板及支架自重+施工活荷载新浇注混凝土自重+模板及支架自重+施工活荷载楼板楼板楼板不能承受不能承受楼板楼板楼板能承受能承受能承受传递停止按自身刚度承受荷载后，余下荷载通过支架传递传递停止按自身刚度承受荷载后，余下荷载通过支架传递传递停止通过支架传递荷载传递停止按自身刚度承受荷载后，余下荷载通过支架传递传递停止按自身刚度承受荷载后，余下荷载通过支架传递传递停止通过支架传递荷载设计依据：《混凝土结构设计规范（GB50010-2002）》以下简称“规范”、《建筑施工手册（缩印本）第二版》以下简称“手册”、《建筑施工计算手册》以下简称“计算手册”。现状简介除主楼外裙房顶板厚度大部分为400mm，地下三层顶板主要为无梁楼盖，柱网间距为8250mm×9000mm,另一部分为梁格，梁格规格为2250×9000mm；地下二层顶板主要为梁格，梁格规格为4000×4500mm；地下一层顶板梁格形式同地库二层顶板;主楼内层层有跨度超过8000mm混凝土梁。设置部位通过论证，设置早拆体系的部位有如下安排：2.1主楼主楼楼板不设置早拆体系，按正常工序进行施工；在跨度大于8m的梁下设置2个早拆支撑体系；在跨度大于4m小于8m的梁下设置一个早拆支撑体系。2.2在其它部位设置早拆体系：在后浇带两侧梁底在裙房负3层至3层顶板及梁底2.3在以下部位不用设置早拆体系：跨度小于3000mm的单向板及厚度超过300mm厚的交梁楼面的双向板，具体详见计算书。3、主要设计3.1后浇带两侧的早拆体系的设置整个工程后浇带共有4种类型，第1至第3种类型需要设置早拆体系，第4种类型无需设置早拆体系。轴15.6/（轴F-2063）至轴L、（轴F-2063）/（轴11＋3375mm）至轴20、（轴F-2063）至轴L/（轴11＋3375mm）、轴G至轴H/（轴6-540mm）至（轴11＋3375mm）为第一种类型；.1方案设计.2早拆支撑体系的组成①I、II型早拆体系由6根钢管组成，钢管之间用横杆拉接，横杆垂直间距不大于1800mm。具体见计算书。.3设置原则：布置时尽量以图示位置为准；在两柱之间设置早拆支撑体系；当板托处无柱时设置早拆支撑体系，如轴E.2/轴16处；后浇带两侧分别设置早拆支撑体系；布置模板时，宜从柱边向两侧布置整板，将较碎板布置在早拆头附近。（轴11+3375）/轴A至（轴F-2063）、轴6/轴A至轴D.9为第二种类型；.1早拆支撑体系的组成III型早拆体系由4根钢管组成，IV型早拆体系由8根钢管组成钢管之间用横杆拉接，横杆垂直间距不大于1800mm。.2设置原则：①楼板不用设置早拆支撑体系；②在后浇带两端的梁底设置早拆支撑体系；③当后浇带一侧梁跨跨度大于4000mm时，在该段梁中部设置保护性支撑体系；3.2梁板早拆体系的设计无梁楼盖体系的设计经过计算，在如下位置设置早拆支撑.1早拆支撑体系的组成V、VI型早拆体系由8根钢管组成，钢管之间用横杆拉接，横杆垂直间距不大于1800mm。.2设置原则：①图示位置为最佳受力状态，实际操作中尽量以图示位置布置早拆支撑体系；②具体布板时应考虑整板布置，减少切割；③布置模板时，宜从柱边向两侧布置整板，将较碎板布置在早拆头附近。普通梁板早拆体系的设计.1早拆支撑体系的组成当拆除层混凝土强度达到模板拆除条件时，上一层混凝土板已经浇筑完毕，第三层水平模板支撑搭设完毕。通过4.5条计算可以看出，而本层混凝土强度能承受可以抵挡上部传来的荷载，故V、VI型早拆体系由8根钢管组成，钢管之间用横杆拉接，横杆垂直间距不大于1800mm。.2设置原则：①图示位置为最佳受力状态，实际操作中尽量以图示位置布置早拆支撑体系；②具体布板时应考虑整板布置，减少切割；3.3主楼梁底设置早拆体系跨度大于8米的梁底，设置两个早拆支撑体系，则每个早拆支撑体系由6根早拆支撑头组成。布置在梁跨中三分之一处，布置见下图，具体见计算。跨度小于8米的梁底，设置一个早拆支撑体系，早拆支撑体系由6根早拆支撑头组成。布置在梁跨中二分之一处，布置见下图，具体见计算。4.计算书4.1荷载：每1m3钢筋混凝土重量25kN/m3ø48×3.5钢管3.84kg/m操作荷载（人、机）2.5kN/㎡4.2取一块11.52×2.5m板块为例进行测算：按最不利情况考虑，假设楼板混凝土不受力，那么按正常施工考虑，地下三层立杆最多承受地库二层立杆、横杆自重、地下一层立杆、横杆自重，地下二层底板混凝土自重、地下一层底板混凝土自重、首层底板混凝土自重，再加上一层的施工活荷载。4.3立杆、横杆自重计算4.3.1横杆m＝11.57×3×9＋2.5×11×9＝560.4mG1=560.4×3.84×9.8÷1000＝21KN4.3.2立杆l＝9.6mG2=3.84×9.6×9.8×33÷1000＝11.92KN4.3.3C40混凝土11.57×2.5×0.4×3＝34.71m3G3=34.71×25＝867.8KN4.3.4总荷载：G＝21+11.92+867.8=901KNG静＝901÷（11.57×2.5）＝31kN/㎡G活＝2.5kN/㎡所以，G=1.2×31＋1.4×2.5＝41kN/㎡4.4计算早拆支撑体系立杆根数早拆支撑体系立杆采用ø48×3.5钢管，立杆的基本参数为：ø48×3.5钢管其截面A=489mm2回转半径i=15.8mm取其中一节立柱长度ι0=1800㎜其长细比λ=ι0/i=1800/15.8＝114查表得ø＝0.489ø48×3.5钢管，其设计强度为：fy=205N/㎜24.4.1I型早拆体系立杆根数测算每个I型早拆头承受荷载的面积为3145×4500mm则N=3.145×4.5×41kN/㎡÷2=290KN按受压构件稳定性公式进行核算需要的立杆根数为：n＝N/（øAfy）＝290×1000÷（0.489×489×205）＝5.9根取6根。4.4.2II型早拆体系立杆根数测算每个II型早拆头承受荷载的面积为2600×4500mm则N=2.6×4.5×41kN/㎡÷2=240KN按受压构件稳定性公式进行核算需要的立杆根数为：n＝N/（øAfy）＝240×1000÷（0.489×489×205）＝4.89根取6根。4.4.3III型早拆体系立杆根数测算每个III型早拆头承受荷载的面积为6100×2750mm则N=6.1×2.75×41kN/㎡÷2=344KN按受压构件稳定性公式进行核算需要的立杆根数为：n＝N/（øAfy）＝344×1000÷（0.489×489×205）＝7.01根取8根。4.4.4IV型早拆体系立杆根数测算每个IV型早拆头承受荷载的面积为3375×2750mm则N=3.375××2.75××41kNN/㎡÷2=1911KN按受压构件稳定性性公式进行核核算需要的立立杆根数为：：n＝N/（øAfy）＝1191×10000÷（0.4899×489××205）＝3.88根取4根。4.4.5V、VI型早拆体系系立杆根数分分析根据5.5条计算算，300mmm厚双配筋筋楼板能承受受荷载大于上上部结构传来来的荷载，取取8根早拆支撑撑体系。4.4.6跨度大大于8米的梁下支撑撑计算取地库二层A塔111.57米长，截面尺尺寸为500×8550mm的梁梁为例，每根根梁承受板面面的范围是11.577×2.82米.而该层楼板板能承受的荷荷载为13KN//m2,则N=（41－13）×11.57×22.82＝914KNN在每根梁下端设22个早拆支撑撑体系，则每每个早拆支撑撑体系承受N＝305KN按受压构件稳定性性公式进行核核算需要的立立杆根数为：：n＝N/（øAfy）＝3305×10000÷（0.4899×489××205）＝6.22根综合考虑上一层楼楼板也能承担担一部分荷载载，取6根。4.4.7跨度小小于8米的的梁下支支撑计算取8米长梁为例，每根梁梁承受板面的的范围是8×3米.而该层楼板板能承受的荷荷载为13KN//m2,N=（41－13）×8×3＝6722KN在每根梁下端设11个早拆支撑撑体系，则每每个早拆支撑撑体系承受N＝336KN按受压构件稳定性性公式进行核核算需要的立立杆根数为：：n＝N/（øAfy）＝3336×10000÷（0.4899×489××205）＝6.8根综合考虑上一层楼楼板也能承担担一部分荷载载，取6根。4.5楼板早拆支撑体系系的设计4.5.1梁格内单单向混凝土板板早拆验算根据如下计算单向向板按正常工工序施工，即即达到规范允允许的强度后后即刻拆除。具具体见计算。取梁格内混凝土板板块最大规格格为例，梁格格内混凝土板板为单向板，只只考虑短向受受力。单向板最宽的为22500mmm。楼板配筋上上下铁为12@1550。取1000宽板带作作为研究对象象，则As=As'=11000÷150×1113.1＝754