国家体育场SE区0层模板方案(建工研究院).doc

国家体育场SW区0层砼柱
模板与支架施工方案

北京市建筑工程研究院
2005.5.8
国家体育场SW区0层砼柱
模板与支架施工方案

目录

一．工程概述：
二．施工布置
三．模板体系
四．支架体系
五．节点做法
六．安装拆模工艺
七．质量控制标准
八．安全施工措施
一．工程概述：
国家体育场SE区0层轴~轴砼柱包括直柱、单斜柱、双斜柱和Y型柱等类型，其中XKZ74-2位于夹层，XKZ75-4与大截面直柱75-3/75-B相交，以及Y型柱异型柱头变化等情况外，其他柱均为等截面独立柱。各砼柱参数见表1-1。

国家体育场砼柱质量目标：
(1) 颜色：清水饰面混凝土颜色基本一致，距离墙面3m肉眼看不到明显色差。
(2) 气泡：混凝土必须控制表面气泡数量和大小，要求保持气泡的均匀、细小，表面气泡直径不大于3mm、深度不大于2mm、每平方米气泡面积小于3×10-4㎡。
(3) 裂缝：减少清水混凝土表面裂缝，不得出现宽度大于0.2mm或长50mm的裂缝。
(4) 光洁度：清水饰面混凝土成型后平整光滑、色泽均匀。
(5) 平整度：表面平整度达到高级抹灰标准，偏差不大于2mm。
(6) 密实度：清水饰面混凝土应具有良好的密实度。

表1-1 SW区砼柱参数统计表

施工区域
柱号
0层柱中心坐标
一层柱中心坐标
夹角
旋转角
对应梁高（mm）
柱类型
数量
备注
x1
y1
z1
x2
y2
z2
SW-I
XKZ57-1
140.145
3.536
-1.000
143.111
3.636
6.650
68.797
0.000
1000
单斜柱
1

XKZ58-1
139.758
10.601
-1.000
140.683
10.697
6.650
83.069
0.000
1000
单斜柱
1

XKZ59-1
143.911
-18.433
-1.000
146.553
-20.097
6.650
67.797
11.976
1000
双斜柱
1

XKZ59-2
142.475
18.260
-1.000
144.485
18.594
6.650
75.086
0.000
1000
单斜柱
1

XKZ59-3
140.949
-18.142
-1.000
143.701
-16.320
6.650
66.663
25.499
450
双斜柱
1

XKZ61-1
145.315
34.669
-1.000
147.225
34.429
6.650
75.876
-9.499
1100
双斜柱
1

XKZ61-2
143.433
33.812
-1.000
145.135
36.929
6.650
65.098
-64.002
1100
双斜柱
1

XKZ61-3
140.954
33.146
-0.600
142.254
33.583
6.650
79.288
0.000
1000
单斜柱
1

XKZ61-4
139.033
32.558
-0.600
141.514
30.971
6.650
67.892
-41.990
1000
双斜柱
1

XKZ64-1
141.062
57.816
-3.750
143.749
56.747
6.650
74.461
-35.001
1000
双斜柱
1

XKZ64-2
140.308
58.903
-3.750
140.885
59.088
6.650
86.666
-76.898
1000
双斜柱
1

XKZ64-3
139.691
60.105
-3.750
138.402
62.654
6.650
74.642
-6.475
1000
双斜柱
1

XKZ64-4
132.803
53.969
-1.000
132.045
56.727
6.650
69.500
-70.000
450
双斜柱
1

XKZ64-5
131.289
53.490
-1.000
133.797
52.163
6.650
69.650
-34.000
450
双斜柱
1

XKZ64-6
129.787
52.448
-1.000
132.040
53.740
6.650
71.248
0.000
1000
单斜柱
1

SW-Ⅱ
XKZ65-1
124.317
57.586
-1.000
125.022
58.059
6.650
83.667
0.000
1000
单斜柱
1

XKZ65-2
123.002
56.853
-1.000
124.769
55.766
6.650
74.827
-18.105
450
双斜柱
1

XKZ66-1
118.943
62.503
-1.000
119.350
62.819
6.650
86.147
0.000
1000
单斜柱
1

XKZ68-1
116.079
77.068
-1.000
117.822
76.753
6.650
76.964
40.310
450
双斜柱
1

XKZ68-2
115.162
75.943
-1.000
114.741
76.220
6.650
86.231
76.645
1100
双斜柱
1

XKZ68-3
114.055
74.982
-1.000
114.745
73.713
6.650
79.307
19.698
450
双斜柱
1

SW-Ⅲ
XKZ69-1
109.467
87.098
-1.000
110.601
87.649
6.650
80.641
32.000
1200
双斜柱
1

XKZ69-2
108.561
86.024
-1.000
108.730
85.492
6.650
85.827
34.343
1100
双斜柱
1

XKZ70-1
104.889
90.620
-1.000
105.768
91.757
6.650
79.360
-82.520
1000
双斜柱
1

XKZ70-2
104.050
89.473
-1.000
104.182
89.653
6.650
88.329
0.000
1000
单斜柱
1

XKZ71-1
98.428
94.993
-1.000
99.421
96.563
6.650
76.351
0.000
1000
单斜柱
1

XKZ71-2
97.681
93.811
-1.000
97.844
94.069
6.650
87.716
0.000
1000
单斜柱
1

XKZ72-1
94.116
99.139
-1.000
94.028
99.851
6.650
84.642
-37.751
1000
双斜柱
1

XKZ73-1
81.053
-103.215
-1.000
82.222
-104.026
6.650
79.464
-54.421
1200
双斜柱
1

XKZ74-1
77.230
104.684
-1.000
77.730
106.029
6.650
79.376
0.000
1000
单斜柱
1

XKZ74-2
76.800
103.215
-1.000
75.933
105.513
6.650
72.200
-47.723
1000
双斜柱
1

XKZ74-3
76.221
101.959
-1.000
76.221
101.959
6.650
直柱
0.000
1000
直柱
1

XKZ75-1
79.119
114.577
-1.000
78.276
115.324
6.650
81.624
-63.970
1000
双斜柱
1

XKZ75-2
70.165
107.752
-1.000
69.094
109.763
6.650
73.415
-50.662
1000
双斜柱
1

XKZ75-3
69.674
106.443
-1.000
69.675
106.443
6.650
89.993
0.000
1000
双斜柱
1

XKZ75-4
69.372
104.991
-1.000
67.528
105.192
6.650
76.370
-14.755
1200
双斜柱
1

SW-I -CD

直/Y型
15

SW-Ⅱ-CD

直/Y型
8

SW-Ⅲ-CD

直/Y型
13

说明：
1.表中平面坐标均以场中心为原点，与施工图对应。
2.表中夹角为斜柱中心轴线与其水平面投影线夹角。
3.表中旋转角为沿斜柱中心轴线按左手定则确定的角度。
4.表中对应梁高为与0层柱柱顶相交的梁中的最大梁高。
5.表中柱体沿斜柱中心轴线截面除注明为均为1000X1000mm。
.
二．施工布置
流水施工，主要施工工艺。

0层SW区流水段施工模板数量表
SW区 57轴-64轴
（SW-2-1区）
直柱标板数量
单斜柱标准板数量
双斜柱标准板数量
可拆除标准板数量
异型模板面积（m2）
备注
C-D轴
112
0
0
112
39.60
说明3
D-F轴（不含D轴）
0
40
80
70
111.20

合计
112
40
80
182
150.80

SW区 65轴-68轴
（SW-2-2区）
直柱标板数量
单斜柱标准板数量
双斜柱标准板数量
可拆除标准板数量
异型模板面积（m2）
备注
C-D轴
64
0
0
64
31.68
说明3
D-F轴（不含D轴）
0
16
32
28
51.57

合计
64
16
32
92
83.25

SW区 69轴-77轴
（SW-2-3区）
直柱标板数量
单斜柱标准板数量
双斜柱标准板数量
可拆除标准板数量
异型模板面积（m2）
备注
C-D轴
104
0
0
104
47.52
说明3
D-F轴（不含D轴）
0
24
80
58
141.50

合计
104
24
80
162
189.02

流水方向与模板总量

0层标准板用量
0层标板面积
0层异板面积
合计
从77轴向57轴流水（统计模板量）
252
676.368
423.070
1099.438
说明：
1.标准板规格为1100*2440mm,异型模板为斜柱模板扣除标准板的部分。
2.综合考虑SW区采用从77轴向57轴流水，模板0层加工面积为1099.438平方米。其中：1100*2440mm的标准板块数为252块。
3.由于施工图暂无C轴直柱的外形尺寸，故C轴的异型模板未包含在上表内，根据已有的资料估计其异型模板量约为250平方米。

1．分段施工
根据施工组织设计，SW区混凝土工程划分为三段流水作业。SW区砼柱施工按照三段划分进行模板支架等材料准备，并按进度实施流水作业。
在柱模板的周转使用过程中应遵循一定的原则。斜柱在施工过程为悬臂状态，柱底侧模的拆除时间由于设计无具体要求，按照《GB50204-2002 混凝土结构施工质量验收规范》4.3的规定应达到设计的混凝土立方体抗压强度标准值达到100%方可拆模，这一时间不超过14天。直柱模板和斜柱上侧模则只要混凝土强度能保证其表面及棱角不受损伤即可拆模，这一时间不超过2天，该方案中柱模板配置量依据该标准并结合总体进度要求进行模板周转施工设计。

模板类型
拆 模 要 求
预计时间
斜柱底侧模
达到设计的混凝土立方体抗压强度标准值达到100%方可拆模
14天
直柱模板和
斜柱上侧模
混凝土强度能保证其表面及棱角不受损伤
2天

2．主要施工工艺
柱、梁分别单独施工。混凝土柱首先浇筑到梁底，然后绑扎梁板钢筋，整体浇筑梁板混凝土。
0层与其他层的层间直柱与斜柱均一次浇筑成型，跨层柱采用分段施工，每段施工高度与对应层高相同。
3．模板的配置方式
斜柱模板采用“下异型板+中标准板+上异型板”的方式配置。在流水作业过程中异型板满足相同倾斜角和旋转角的斜柱的应用，主要在不同层间流水；标准板满足同一层间分段流水与不同层间流水中应用。
模板的流水配置数量见《0层SW区流水段施工模板数量表》。通过优化比较确定三段流水从77轴向57轴流水时模板总量最少。

三．模板体系
1．模板体系：面板背肋材料，力学性能，作业工艺要点
斜柱模板方案采用北京市建筑工程研究院设计的板式钢木柱模体系。板式钢木柱模体系采用板式钢肋木胶合板面板柱模技术。板式格构大模板与柱模技术是北京市建筑工程研究院开发的新型现浇混凝土竖向结构模板，在首都机场新塔台等重点工程施工中已获得广泛应用。板式格构模板体系的特点在于模板背肋采用矩形钢管组焊形成平面结构，经过计算和试验较大地增强了模板的抗侧刚度和抗扭刚度，同时模板体系标准化系列化，辅配件完备，加工精度高，施工工艺成熟，能满足较高混凝土质量和难点工程的需求。
板式格构模板根据面板可分为板式全钢模板体系和板式钢肋木面板体系。根据施工方对成型混凝土质量的特殊要求，由施工方约定面板采用18mm厚WISA木胶合板（WISE-Form Brich）。其具体参数见下表：

产品
比重*（Kg/m3）
尺寸
m
尺寸公差mm/m
弹性模量（N/mm2）
静屈强度（N/mm2）
WISE-Form Brich
约700
1220X2440
±1
6610
12.4
说明：该表数据依据芬兰维萨建筑模板产品技术资料。
模板大样详见附图。
方钢管40×80×3和60×100×3两种。

模板配置：原则，实际考虑，标板与异型板的规格的选择。
配置原则：
（底部）异型板+（中段）标准板+（顶段）异型板。
目的：便于模板周转利用，便于施工作业。

名称
规格
特征
备注
标板A
1100X2440
上下企口

标板A加工图大样

异型板加工图大样

板式钢木柱模模型的有限元计算

模板平面组装示图

板块标准，通用性好，方便周转。钢钢接触面，侧边框孔位居中布置,受力较好。柱模形成箱型结构，整体受力。

模板连接节点详图

斜柱模板组装图 竖向背楞、卡具与模板的连接

节点设计：
下端异型板的构造设计、
模板沿高度方向的连接（企口），
垂直方向模板的连接（锁具），
下端异型板与地面的连接（带折脚与地面锚固），
通常竖背楞的连接，
吊钩的连接，
跨层柱模板的层间连接。

下异型板与地面的连接实体视图（通过定位角与地面锚固）

下异型板三维模型
四．支架体系
支架体系：支架的组成。

支架配置：按照双斜柱定位要求的支架配置（数量与角度的选择）。
节点设计：
支架的机构（角度与长度）：通过专用托座调整连接。
模板与支架的连接：模板与支架的连接采用专用托座、拉杆连接。

五．其他节点做法
1.下异型板定位角与底板的锚固连接
埋件预先埋入混凝土，待斜柱放线完成后，定位地锚螺栓；地锚螺栓与埋件满焊连接。待下异型板就位后，通过地锚螺栓固定下异型板定位角，以控制斜柱倾角。

定位角与底板通过锚固螺栓连接

2．胶条
面板相交处用橡胶条粘贴在端部封闭缝隙。注意应防止橡胶条压缩后挤入模板平面内。

3．模板上口砼浇筑高度定位
柱模垂直高度的确定原则为：
柱模表标准垂直高度=层间柱高−最大梁高+30mm
柱模高度超出梁底30mm的目的一是满足剔凿20mm，二是留出10mm供梁底模与已浇筑的柱混凝土接触顶严，防止漏浆。
同时柱模实际垂直高度的确定需要兼顾模板满足其它楼层（由层高与梁高确定）的使用，柱模实际垂直高度大于柱模表标准垂直高度时，需要控制混凝土的浇筑高度，即进行借助一定的工具进行模板上口砼浇筑高度定位。

4．作业平台
作业平台的组成：扣件脚手平台（与斜柱施工过程中支护架体共同考虑）

六．安装拆模工艺
待协商。

七．质量控制标准
7.加工工艺与质量控制
模板是混凝土结构工程质量的保证。模板的质量直接影响到工程质量。因此为确保模板的加工质量，特制定以下加工工艺供参考。
7.1工作台（架）的设置
工作台必须设置在平整、坚实的基础（座）上，基础座完成后，在平面上选择数个控制点用水平尺进行抄平，确保工作台台面的平整度。
7.2钢框加工：
7.2.1方钢管下料前要进行校正、保证平面度和直线度。
7.2.2边框、竖肋、横肋由砂轮锯下料，不允许边角翘曲，用砂轮打磨掉毛刺,使用前应校正；
7.2.3边框、竖肋、横肋上孔需先打好后再成框，（按图纸要求组框）；
7.2.4由于该模板用于国家重点工程，所以钢框的尺寸、形状、精度必须由工装来保证，确保图纸要求的尺寸精度、形状位置精度。
7.2.7纵横肋节点需两立面、一平面焊接，各部位焊接要牢固，焊缝应无夹渣、气孔、虚焊、开焊、咬肉等缺陷，保证焊接质量；
7.2.6节点平面焊接处，焊后要磨平；
7.2.7由于方钢管两面的孔径不同，方钢管组焊时不可倾斜、装反、装错；
7.2.8由于面板是维萨板，组焊后的框架高小于1.0mm，框架宽小于1.0mm；
7.2.9组焊后的框架必须进行校正，检验合格后方可喷漆（见检验标）；
7.2.10喷漆：清除焊渣、毛刺、除锈，喷防锈漆两道，喷刷罩面漆一道（橘红）工程色，防锈漆、面漆质量要符合标。油漆喷刷均匀、无漏喷、无脱皮、无流淌、不皱皮。
7.2.10标记：喷模板标记要位置准确、规格正确、清晰；
7.3面板加工：
7.3.1．面板材料：维萨板（WISA）；规格 -18 x 2400 x 1200 mm ;
7.3.2．面板下料前要进行检查，翘曲、划伤、开裂和不符合规格的面板不能使用，保证面板的质量。
7.3.3．面板下料应专用的平台、专用设备, 周边平整光滑、无毛刺、无开裂，尺寸、形状、精度必须符合图纸要求；
7.3.4．成品面板及时组装、妥善保管，避免磕碰、潮湿；
7.3.7．面板在组装前四周要刷防水漆，防水漆涂刷均匀、无漏刷、无脱皮、无流淌、不皱皮；
7.4组装：
7.4.1工作台必须设置平整、无任何杂物，工作台面基础座完成后，在平面上选择数个控制点用水平尺进行抄平，确保工作台台面的平整度。
7.4.2. 工作台面必须平铺二层橡胶板,作为板面保护,避免划伤面板;
7.4.3. 利用工装将面板和钢框组装在一起,检验合格后先钻工艺孔,利用专用旋具将自攻钉旋入面板,使面板和钢框结合牢固、无间隙；
7.4.4. 自攻钉不得漏装，要旋紧牢固；
7.4.7. 因板面是维萨板，组装是不许撬、砸、压等，以免板面质量；

大模板质量标准及检验方法
下料检验标准 （ 表1）
序号
检查项目
允许偏差
检查方法
检测工具
1
面板下料对角线
1mm
尺量
卷尺、直角尺
2
边框及与龙骨下料
1mm
尺量
卷尺、直角尺
3
连接螺栓孔位
0.5mm
尺量
卷尺、直角尺
4
弯曲（主龙骨）
1.0mm
尺量
拉线、靠尺、塞尺
大模板成品检验标准 （表2）
序号
检查项目
允许偏差
检查方法
检测工具
1
高度
±1mm
尺量(三点)
卷尺
2
宽度
-1mm
尺量(三点)
卷尺
3
板面平整度
1.5mm
靠尺、塞尺
靠尺、塞尺

对角线
1.5mm
尺量
卷尺
5
连接螺栓孔位
0.5mm
尺量
卡尺
6
穿墙螺栓孔位
1mm
尺量
卷尺
7
拼板误差
±0.5mm
尺量
靠尺、塞尺
8
焊缝高度
（4~5）+1mm
尺量
焊脚检查尺
注：检验量具要使用统一型号品牌;
配备有关工艺和质量检查技术人员，确保所有出厂产品100%合格。
支护架设计
问题的提出：施工过程中斜柱的结构安全。
模型的建立：假定及理论依据。
支护架计算：有限元。
设计院的配合要求：裂缝。
八．安全施工措施
1．倾斜：
2．施工顺序：
严格按施工工艺要求装拆模板。
安装时必须每块模板就位连接固定后再安装下一块模板。做到先装后拆，后装先拆，特别是模板拆除前应先将背楞以及其他附件脱离并拆除。每块模板拆除时，都必须使用专用吊钩，模板下端都应附着揽风绳，防止模板滑出斜柱面的突然摆动。
3．堆放：专用场地，基面坚实，下铺方木，避雨堆放。附件实行入库管理，专人领用，专人保管。由于柱模面板设置企口，且异型板下口切有固定的倾斜角，容易冲撞破坏，堆放运输吊装必须实施保护。
4．吊装：使用专用吊钩。
5．钢丝绳：0层不用。
6．振捣：波纹管Ф100与钢筋网固定，振捣沿波纹管斜向插入实施振捣。

附件 斜柱模板与支架计算书
Ⅰ. 钢框木面斜柱模板的受力分析计算
(一) 模板荷载计算

图1 混凝土对模板的侧压力图
砼重力密度：γ=24 KN/m2
新浇砼初凝时间(按公式取，其中T=250C)：t0==5 h
砼浇筑速度：V=2 m/h
外加剂影响系数：β1=1.2（掺具缓凝作用外加剂）
砼坍落度影响修正系数：β2=1.15（坍落度110~150mm）
据新浇砼作用于模板的最大侧压力公式有：
F1=0.22γt0β1β2 V1/2 =0.22X24X5X1.2X1.15X21/2 =51.5 KN/m2
F2= γh =24X(3.520+1.500) =120.48KN/m2
取以上二式中较小值，F=F1=51.5 KN/m2
新浇砼有效压头高度
h=F/γ =51.5/24 =2.1 m.
斜柱模板受力分析：
1、考虑由倾角产生的混凝土斜柱自重G产生垂直于模板表面的分力。
2、考虑浇筑混凝土时对模板产生的侧压力F。

图2斜体柱混凝土对模板垂直侧压力分析示意图
针对北京奥体中心（鸟巢工程）结构的斜柱进行起始坐标点进行分析，选取柱编号为D54-1的斜柱的受力作为模板设计的参考数据。该柱的参考数据见斜柱数据库参数（36轴～56轴）。
斜柱新浇筑的混凝土对模板的侧压力的设计值计算公式为：
P=γＧG·cosα+γｉF·sinα　　…⑴
其中
G—为单位混凝土自重。
F—为新浇筑混凝土对模板的水平侧压力。
F值按建筑工程大模板技术规程(JGJ74-2003)进行取值。
…①
…②　
其中：公式①、②取较小值
模拟计算：按混凝土浇筑的常规标准。拟采用【１】中对新浇筑的混凝土各项参数的选取及计算，可得出新浇筑的混凝土水平侧压力约为５１。
参见斜柱数据库参数（36轴～56轴），由于该工程中的斜柱角度各不相同，从６０．５度至９０度之间。斜柱模板的侧压力和斜柱空间倾斜角度由直接影响关系。
由侧压力计算公式
P=γＧG·cosα+γｉF·sinα　 …⑴
可得

由斜柱数据库参数（36轴～56轴）计算可知垂直于模板表面的最大侧压力的柱为D52-4,其侧压力数值为77.42。
故模板受力计算采用该数值。
（二）模板构造及参数
模板的结构设计：模板的背肋采用方钢管整体组焊，面板（维萨木胶板）通过自攻螺钉与整体背肋连接。面板及背肋加工组拼在加工场内完成。标准块尺寸为1156×3600
模板的整体背肋构造形式如下：

图3 模板构造图
三、模板结构有限元分析验算：
模板的结构内力计算采用ANSYS软件公司开发的结构分析有限元软件ANSYS8.0进行结构建模和荷载工况分析计算：
荷载传递途径：模板格构为交叉梁系，其传力途径可简化为：

单块模板结构受力模型

通过有限元计算分析在模拟荷载作用下的变形和应力：

考虑锁具铰接，最大变形值为。考虑柱模组拼完成后附加支撑框架的约束，由后面的整体验算，模板变形满足设计要求。

最大应力值。