制酒厂房高大模板支撑体系施工工艺分析.pdf

NORTHERNARCHITECTURE63第8 卷第2 期2 0 2 3年4 月施工技术与管理方建北筑制酒厂房高大模板支撑体系施工工艺分析许光（中铁二十二局集团第一工程有限公司，北京100000)摘要：为提升高大支撑体系的稳定性与安全性，现根据制酒厂房的项目基本情况，研究高大支撑体系施工技术。本文分析了高大模板支撑体系的力学参数，为制酒厂房的施工提供力学理论依据，计算高大模板支撑体系的极限荷载，验算设计参数的可行性，为施工奠定数据基础；下料制作模板，放线定位，为施工做准备；根据设计参数，安装梁模板与楼模板，搭设连接扣件，浇筑混凝土，做养护工作，最终完成制酒厂房高大模板支撑体系的施工。为检测施工质量，进行有限元模拟分析对比试验，结果显示，本文施工方法的稳定性概率平均值均高于传统施工方法。进行静荷载试验，表明高大模板支撑体系的施工质量合格，具有稳定性与可靠性。关键词：高大模板；支撑体系；放线定位中图分类号：TP751文献标识码：A文章编号：2 0 9 6-2 1 1 8(2 0 2 3)0 2-0 0 6 3-0 4Analysis on Construction Technology of Tall Formwork Support Systemin Wine-Making WorkshopXU Guang(China Railway 22nd Bureau Group No.1 Engineering Co.,Ltd.,Beijing100000,China)Abstract:In order to improve the stability and safety of the tall support system,the construction technology of thetall support system is now researched according to the basic conditions of the wine-making plant.This paper ana-lyze the mechanical parameters of the tall formwork support system,provide a mechanical theoretical basis for theconstruction of the wine factory,calculate the ultimate load of the tall formwork support system,check the feasi-bility of the design parameters,lay the data foundation for the construction,and cut the material to make theformwork,and set out the line positioning,prepare for the construction,and according to the design parameters,install the beam formwork and the floor formwork,erect the connecting fasteners,pour the concrete,do the main-tenance work,and finally complete the construction of the tall formwork support system of the wine factory.In or-der to detect the construction quality,a finite element simulation analysis and comparison test was carried out,theresults show that the average value of the stability probability of the construction method in this paper is higherthan that of the traditional construction method.The static load test shows that the construction quality of the tallformwork support system is qualified and has stability and reliability.Keywords:tall formwork;support system;pay-off positioning0引言现阶段，人们对生活质量要求不断提高，建筑工程行业的建设范围越来越大，随之而来的是城市建设的土地资源利用强度不断增大。因此,许多建筑工程应用的相关建筑技术及建筑材料不断优化与进步，建筑项目的高度与范围也在逐渐变大，使土地资源的利用率最大化2。高大模板支撑体系是我国的模板支架施工的重要部分，凭借其大规模、大跨度的特性,应用越来越广泛 3-。支撑体系的稳定性和安全性是施工的重要原则，需要在施工的所收稿日期：2 0 2 2-0 7-2 7作者简介：许光（1 9 8 5 ），男，黑龙江省绥化市人，工程师，研究方向：土木工程房建专业。NORTHERNARCHITECTURE64第8 卷方建北筑有步骤都有详细的设计与质量控制方案，从施工准备，施工工艺，施工技术及施工监测等方面入手，确保支撑体系施工具有安全性的同时，提高相关项目的质量。基于以上背景，本文以黑龙江省绥化市M制酒厂房为例，研究了一种高大模板支撑体系的施工方法，希望为大空间的建筑项目提供一种有效的施工参考方案，从而进一步提高经济效益。1项目概况M制酒厂房预设的施工建设范围约2 1 2 5 8.1 2m,主体结构为钢筋框架结构。由于周围存在一部分高程较低的楼房，设计厂房的建筑层数为5 层，建设的高度约2 1.6 5 m。由于该制酒厂房拥有较大的建筑施工面积,因此，在厂房施工阶段，采用扣件式钢管脚手架的高大模板支撑体系，作为施工的临时性支撑设施。现选择第2 层的高大模板支撑施工作为本文施工工艺分析的对象，该层的高大模板支撑体系的施工预设数据见表1。表1 高高大模板支撑体系的预设基本数据具体项目预设数据支撑体系钢管/m48x3支撑板/m4070梁宽/mm350水平杆步距/mm1 400最大梁截面/mm2.300 x1 400层高/m2.35梁跨度方向立柱间距/mm2.600梁两侧立柱间距/mm1000梁底支撑小梁的根数/根7梁底支撑小梁长度/mm50梁底增加立柱根数/根3立柱布设方式立柱间距均匀布设梁中心与立柱的距离/mm1 400在施工前，需要进行支撑体系施工的相关参数设计,并对设计参数进行验算方可施工。因此，基于以上制酒厂房高大模板支撑体系的预设数据，分析支撑体系的力学参数，为提升制酒厂房的施工质量与施工工艺水平提供力学理论依据。2高支模体系受力分析高大模板支撑体系是跨度范围较大的建筑施工的基础设施，对建筑的质量与安全性有直接的影响，因此，对其承载力及抗剪力等受力分析，是进行安全施工的基础。提高体系的受力稳定程度，才能保证施工人员的安全及建筑设施的稳定 1 8-9 。现基于扣件式钢管脚手架的高大模板支撑体系的极限稳定特征，分析受力情况，为制酒厂房后续的施工提供理论依据。根据支撑体系受压立杆的极限承载状况，计算支撑体系水平杆在竖直方向的弯矩A，Nmm,具体公式为：A(z)=Fop(1)式(1)中:Fo为立杆所受压力的轴心压力,kN;p为立杆的变形量;z为立杆受压后的沉降量,mm。在高支模体系中,立杆的变形一般表现为拉伸变形与压缩变形，在考虑实际施工中的风荷载作用的情况下，计算立杆的稳定性，公式为：F+4(2)BE式(2)中：F为立杆的轴向力,N;8为立杆所受压力的稳定系数;B为立杆的横截面积,mm;A为立杆在竖直方向的弯矩,Nmm;为立杆材料的抗压强度，N/mm。由式(2)可得高大模板支撑体系立杆的轴向力F计算结果：Fi=1.2 Zto+0.91.4Zti(3)式(3)中：to为在支撑体系具有永久荷载的情况下，立杆的总受力，kN;ti为在支撑体系具有可变荷载的情况下，立杆的总受力，kN。设立杆的计算长度为do,m,是高大模板支撑体系的稳定性影响因素之一，因此，需要设计合理的长度，才能保证体系的安全稳定，计算公式为：do-oul(4)式(4)中：为立杆受力的附加向量;为立杆长度向量;l为立杆之间的步距,m。对于扣件式的支撑结构，支撑体系水平方向的钢杆，与立杆之间应用扣件相连，该连接处的力学分析，是整个支撑体系的关键环节。扣件之间的连接，是一种半刚的力学特征。现计算扣件的弯矩D,与转动角位移的表达式，分析确定连接扣件的转动刚度，与扣件螺栓扭转力矩的关系，计算公式为：CoD=oln(1-(5)式(5)中：为扣件连接的形状系数；Co为连接扣件的初始刚度,kNm/rad。在高大模板支撑体系中,剪力撑起到了侧向支撑体系的作用，当对立杆施加的荷载超过承载极限时，会引起立杆与剪力撑的弯曲变形，致使体系的局部不能稳定运行，导致整体的高大模板支撑体系失去稳定性而被破坏。因此，需NORTHERNARCHITECTURE65许光：制酒厂房高大模板支撑体系施工工艺分析第2 期要计算整体结构的刚度屈曲。体系中的线性屈曲计算公式为：入。+e入,=0(6)式(6)中：入。为体系整体的初始刚度矩阵;入1 为体系do整体的几何刚度矩阵；e为立杆的长细比，即e其中,di为立杆截面的回转半径,m。式(6)中的初始刚度矩阵为：T入=HGHVy(7)式(7)中：H为支撑体系的应变力矩阵;G为支撑体系的形函数矩阵；V为支撑体系的弹性矩阵；y为支撑体系的应力矩阵。计算高大模板支撑体系的非线性的屈曲公式：入2 m=M(8)式(8)中:n为支撑体系的总位移,m;M为支撑体系的总荷载，kN;入为支撑体系整体的刚性力学矩阵，变形矩阵，应力矩阵的总和。将制酒厂房项目的基本参数代人到高大模板支撑体系中，得到单个立杆的设计参数。根据高大模板支撑体系的极限荷载计算公式，对设计参数进行验算，为制酒厂房的高大模板支撑体系的施工奠定数据基础。3计算极限荷载并验算现采用弹性支座的连续压杆法，计算本文设计的高大模板支撑体系的极限荷载。该方法根据支撑体系中不同结构的承重情况，与荷载传递之间的关联，从能量的角度，计算高大模板支撑体系的整体极限荷载。在极限状态下，体系的挠度曲线计算公式为：hTTqp=wsin(9)d式(9)中：为体系立杆中心轴线的位置到支撑点的距离，m;h为立杆具有的半正弦波的数量;q为体系立杆的荷载量；d4为支撑体系中弹性支座的距离，m。计算立杆的应变势能f为：44hTPow(10)4d34式(1 0)中：为弹性模量,Pa;o为惯性矩,m*。计算立杆的弹簧应变势能2 为：22(11)4式(1 1)中：u为立杆等效弹性的刚度。计算支撑体系中立杆轴向荷载的势能为：22-hT2Ba(12)4d4式(1 2)中：为高大模板支撑体系的极限荷载，kN/m。联立上述计算，得到计算荷载的公式为：242ud4(13)224W4T将表1 中设计参数代入式（1 3）中，计算体系的极限荷载，结果为2 6 9 7 kN/m,远高于现行规定中的标准荷载2 4 4 kN/m。4安装高支模楼板首先，做施工准备工作。根据设计参数，绘制施工图纸，严格按照图纸的比例进行具体的施工。根据模板的设计尺寸，进行下料工作，得到支撑模板。将支撑模板进行试拼装，确保模板的适配性，防止模板拼装后漏缝较大不利于支撑体系的稳定性。放线定位，在制作好的模板上，标出安装的边线，便于后续安装工作的高效进行。安装模板的梁支架。安装工序按照由上至下进行，在基底处做拱形模，该模板的中间距拱顶的距离为1 8 cm，根据基底处的标线记号，安装支架基底与模板。固定后，采用拉螺杆，做模板的支撑结构，检查各处连接节点的适配度与完好度，检查合格，进行混凝土浇筑工作。混凝土凝固后，在支撑结构的上方设置顶盖，进行养护，待混凝土的强度高于设计强度的9 8%时，拆除侧梁模板，完成高大模板支撑体系的施工。5试验与检测为检测本文设计的高大模板支撑体系的安全性与稳定性，进行有限元模拟分析对比试验与静荷载试验。5.1试验准备在有限元软件ANSYS的基础上，搭建有限元模拟试验平台，将本次施工完成的制酒厂房，作为试验对象。应用该系统中的可靠性分析,采用蒙特卡罗法，根据上文的高大模板支撑体系的力学分析，输人并生成不同输入变量对应的分布类型与分布关系，通过有限元的模拟分析，得到高大模板支撑体系的可靠性分析报告。输人高大模板支撑体系的失效准则计算方法，支架失去稳定性时，对应的承载力为支撑体系的极限承载力。要求支撑体系的最大轴向力低于极限承载力，即支撑体系的失效准则为，当支撑体系的最大轴向力大于极限承载力，NORTHERNARCHITECTURE66强编辑：付第8 卷方建北筑表示支撑体系失去稳定性。5.2试验结果与分析根据上述试验设计，进行5 0 0 次抽样，通过设计试验平台，对本次设计参数下的高大模板支撑体系（试验组），与传统的高大模板支撑体系（对照组）的稳定性概率进行计算，记录结果，绘制曲线图，如图1 所示。10090807060504030对照组20试验组10050100150200250300350400450500抽样/组图1高大模板支撑体系的稳定性概率由图1 可知，试验组的高大模板支撑体系更加稳定与可靠。基于本文设计的高大支撑体系具有较高稳定性的基础上，进行静荷载试验。随机选取施工现场的2 组支撑立杆，采用千斤顶在立杆的杆顶向下逐级施加荷载，在立杆的上侧安装位移传感器，记录在不同静荷载下，立杆的沉降量，绘制本次静载试验的Q-s曲线（Q为支撑体系立杆杆顶的荷载量，s为立杆杆顶的沉降高度），结果如图2 所示。9.0立杆1立杆28.8/28.68.48.28.0500100015002.0002.5002700施加静荷载/kN图2高支模体系立杆杆顶的静荷载试验Q-s曲线由图2 可知，高大模板支撑体系施工质量合格。综上所述，本文的高大模板支撑体系的施工具有可行性与安全性，极大程度保证了施工的安全，为高大模板支撑体系的施工提供了有效的参考方案，同时提高了高层建筑施工的安全性，推动了房屋建筑工程行业长久稳定的发展。6结语随着科学技术的进步，建筑技术、建筑材料也在不断优化与更新。在大力推行绿色建筑的背景下，为提升高大支撑体系的稳定性与安全性，本文从材料与结构出发，对高大模板支撑体系的施工工艺技术进行了研究，分析了支撑体系的力学参数，并设计了支撑体系施工的相关参数，利用高大模板支撑体系的极限荷载计算公式验算其可行性。对高大模板支撑体系楼板的安装和养护工作进行阐述，从而完成高大模板支撑体系的施工。试验结果表明，与传统方法相比，本文施工方法的稳定性概率平均值更高，且高大模板支撑体系的施工质量合格,稳定性更高，可靠性更强。希望本次研究为我国的大空间建筑提供良好的施工方案与施工技术借鉴，助力建筑工程长久稳定发展。参考文献1李杰.基于BIM技术的高大模板支撑体系监测及实时预警施工技术 J.四川建筑,2 0 2 1,4 1(4)：1 7 1-1 7 2.2莫谎，周淳.扣件式钢管高大模板支撑体系的施工安全研究 工程建设与设计,2 0 2 1(1 7)：1 1 8-1 2 1.3张万征，白华夏.高大模板支撑体系施工全过程管控体系的研究与应用 建设监理,2 0 2 2(1)：1 1-1 5.4张德权.建筑施工中高大模板支撑体系的安全控制分析 .房地产世界,2 0 2 1(1 5)：7 3-7 5.5陈波.承插型盘扣式脚手架在高大模板支撑体系的应用 .中小企业管理与科技（中旬刊），2 0 2 1（4）：1 9 4-1 9 6.6夏永峰.扣件式钢管脚手架高大模板支撑体系施工技术研究J.建材与装饰,2 0 2 0(7):4 9-5 0.7唐世强.浅析圆弧段高大模板支撑体系设计与应用 .建材发展导向,2 0 2 2,2 0(4)：6 0-6 2.8杨胜利.高大模板支撑体系施工安全及质量控制的具体方法.建设科技,2 0 2 1(9)：1 0 9-1 1 1.9吴万杰.高大模板支撑体系施工质量控制及安全管理的探析.四川建材,2 0 2 0,4 6(1 1):1 8 3,1 8 6.10王胤清.新型承插型盘扣式支架在高大模板支撑体系中的应用 J.城市住宅，2 0 2 0,2 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