五羊村站高净空大厚度板模架施工方案和验算.docx

高净空大厚度板模架施工方案和验算

一． 工程概况
广州地铁五号线五羊邨站，站台层顶板厚度和层高分别为500mm和6300mm，设备层顶板厚度和层高分别为400mm和5900mm，站厅层顶板厚度和层高分别为1000mm和4950mm，板最大跨度为9100mm，属于高净空大厚度板。为确保模板支撑体系安全可靠，特针对模板架搭设编制专项施工方案，并对主要杆件（立杆、水平受力杆、木枋、扣件）进行承载力和变形验算。

二． 搭设方案
（1） 材料选择
本工程的架子采用满堂脚手架。钢管采用直径d=48mm，壁厚δ=3.5mm的钢管，有严重锈蚀、弯曲、压扁或有裂缝的钢管严禁使用，选用的扣件要有出厂合格证，禁止使用有脆裂、变形、滑丝的扣件，扣件表面应进行防锈处理，扣件活动部位应能灵活旋转，当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离不小于5mm。
（2） 脚手架的搭设
首层满堂脚手架将直接搭设在已施工好的底板上。满堂架主要杆件有立杆、横杆、扫地杆和剪刀撑，由于各部位层高不同，侧墙高与厚度不同、所支撑的板厚不同，所以各层相关支撑取值不等，梁底和板底立杆间距、横杆道数具体见下表：
支架间隙及横杆道数一览表
部位
层高
梁底立杆间隙
（模向/纵向）
板底立杆间隙
（模向/纵向）
架体横杆层数
站台层
6300
500*750
600*750/750*750
8
设备层
5900
500*750
750*750
7
站厅层
4950
350*750
600*750/750*750
6
在满堂脚手架的搭设过程中，支撑楼板的钢管立杆顶部采用可调顶座。钢管脚手架连接方式采用横杆、立杆、剪刀撑通过扣件连接的方式。
满堂脚手架的水平横杆采取每600～1500一道，扫地杆取距地面150~200。车站板底模木枋采用100×50的木枋，布置间距如下表：

梁 底
板 底
站台层
150mm
200mm
设备层
150mm
200mm
站厅层
100mm
150mm
立杆与承受木枋的水平钢管用复扣件（上下两扣件）扣牢，并在每施工段沿纵横向各设四道剪刀撑。中柱先行独立施工，可作为一个较为牢靠的支撑点，使用满堂架夹紧抱住柱子。
具体做法见下图示意（个别立杆间距根据实际梁、柱、结构风道调整，但立杆布置间距不得大于本方案数据的110%）。
1、 底板模板

2、 负三层（站台层）侧墙模板布置
3、 负三层（站台层）顶板布置
4、 负二层（设备层）布置

5、 负一层（站厅层）布置

三． 搭设方案的验算
l 计算模型的确定
由于板的面积百分比最大，且为大厚度板，因此验算以板来进行。取板单元面积为a×a，厚度为h1 ，架高为H。（侧墙由水平横杆对撑和斜撑复合支撑，并且横杆间距与立杆间距相当，因此稳定性高于板支撑系统，在此仅以板支撑系统验算结果作为参考，侧墙木方采用50×100的规格的落叶松木枋，间距150mm。）
l 计算模型图：
l 荷载计算
取钢筋混凝土体的自重为24kN/ m3，则板底模满堂架所承受的荷载取值如下表：
项目
荷载标准值
混凝土自重
站台层板
0.5m×24kN/ m3=12kN/m2
站台层梁
1.2 m×24kN/ m3=28.8kN/m2
设备层板
0.4m×24kN/ m3=9.6 kN/m2
设备层梁
1.2m×24kN/ m3=28.8kN/m2
站厅层板
1m×24kN/ m3=28 kN/m2
站厅层梁
1.9m×24kN/ m3=45.6kN/m2
钢筋重
2 kN/m2
施工荷载
2 kN/m2
模板及支架体系重
1 kN/m2
混凝土振捣荷载
2 kN/m2
荷载设计值
站台层板
12+2+1.4×（2+1+2）=21 kN/m2
站台层梁
28.8+2+1.4×（2+1+2）=37.8 kN/m2
设备层板
9.6+2+1.4×（2+1+2）=18.6 kN/m2
设备层梁
28.8+2+1.4×（2+1+2）=37.8 kN/m2
站厅层板
28+2+1.4×（2+1+2）=37 kN/m2
站厅层梁
45.6+2+1.4×（2+1+2）=54.6 kN/m2
l 支撑体系的验算：
a. 钢管立管的验算
取各层钢管立管间距，则每根立杆承受的荷载：
站台层板
F=21kN/m2×0.75×0.75＝11.81kN
站台层梁
F=37.8 kN/m2×0.5×0.75=14.18 kN
设备层板
F=18.6kN/m2×0.75×0.75＝10.46kN
设备层梁
F=37.8 kN/m2×0.5×0.75=14.18
站厅层板
F=37kN/m2×0.75×0.75＝20.81kN
站厅层梁
F=54.6 kN/m2×0.35×0.75＝14.33kN
工地现有标准脚手架钢管直径D=48、壁厚δ=3.5。横截面积A=489mm2
钢管回转半径：r===15.78mm
钢管脚手架连接方式采用横杆、立杆、斜杆通过扣件连接的方式。荷载通过底模传在木横档上，再传给钢管横杆上，横杆通过顶托传给立杆。斜杆保持整个架体的稳定。
计算板板底到底板面净高尺寸H。即钢管（立杆）在竖向间隔0.6m～1.5m处加一道双向横杆（本计算取max=1.5m间隔），以保证满堂架的整体稳定性。
钢管长细比：λ=Lmax/r=1500/15.78=95
查《钢结构设计规范》附录三《Q235钢a类截面轴心受压构件的稳定系数φ》得受压稳定系数(折减系数)
站台层板
φ=0.577
站台层梁
φ=0.577
设备层板
φ=0.585
设备层梁
φ=0.592
站厅层板
φ=0.592
站厅层梁
φ=0.600
l 立杆计算：
按压力计算
站台层板
σ=N/A=11.81×1000÷489=24.15N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
站台层梁
σ=N/A=14.18×1000÷489=28.92N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
设备层板
σ=N/A=10.46×1000÷489=21.39N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
设备层梁
σ=N/A=14.18×1000÷489=28.92N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
站厅层板
σ=N/A=20.81×1000÷489=42.561N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
站厅层梁
σ=N/A=14.33×1000÷489=29.30N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
按稳定性计算
站台层板
σ=N/A=11.81×1000÷489÷0.577=41.85N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
站台层梁
σ=N/A=14.18×1000÷489÷0.577=50.12N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
设备层板
σ=N/A=10.46×1000÷489÷0.585=36.56N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
设备层梁
σ=N/A=14.18×1000÷489÷0.592=48.85N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
站厅层板
σ=N/A=20.81×1000÷489÷0.592=71.89N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
站厅层梁
σ=N/A=14.33×1000÷489÷0.600=48.83N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
立杆稳定并符合受力要求，实际搭设时立杆间距不大于750mm，横杆间距不大于1500mm。
l 钢管横担杆抗弯验算（按最大荷载验算）：
横担杆上放置50×100的木枋，间距200mm以内，混凝土的荷载对横担杆受力可近似为均布荷载：2q=0.75×0.75×42kN/mm2 q=11.81kN/mm2
横担杆计算按多跨连续梁计算，横担杆钢管同立杆钢管，则截面惯性矩（对形心轴）为：
I=π（d4－d14）/64=π（4.84－4.14）/64=12.19cm4
抵抗矩W=I/（d/2）=12.19/（4.8/2）=5.08cm4
l 横担杆抗剪强度验算（按最大荷载验算）：
满堂架设置，每区段长度约20米，立杆纵向步距为750mm，因此取最大五跨连续梁最横担杆钢管进行验算：
σmax=Mmax/W=0.111ql2/w=0.111×11.81×7502÷(5.08×103)=145.2N/mm2＜［ f ］=205N/mm2
横担杆抗剪计算：
V=ql/A=11.81×750÷（2×489）=9.056N/mm2＜［ V ］=125N/mm2
l 横担杆的挠度计算（按最大荷载验算）：
y=ql4/150EI=11.81×7504÷（150×206×103×12.19×104）=1.006mm＜［ y ］=3mm
综上所述，横担杆抗弯强度、挠度、立杆稳定性均满足要求。
l 木枋的验算：
板底、梁底木枋采用50×100的规格的落叶松木枋，按二跨连续梁计算，根据《木结构设计规范（GBJ17-88）》。计算如下：

站台层板
集中荷载
P =(0.75×0.75×21)÷5=2.36
抗弯
σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.531＜［σm］=17N/mm2
抗剪
τ=P/2bh=0.236＜［τ］=0.236N/mm2
挠度
W=Pl3/48EI=0.5＜l/300=2.5mm
站台层梁
集中荷载
P =(0.50×0.75×37.8)÷7=2.03
抗弯
σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.457＜［σm］=17N/mm2
抗剪
τ=P/2bh=0.203＜［τ］=1.6N/mm2
挠度
W=Pl3/48EI=0.406＜l/300=2.5mm
设备层板
集中荷载
P =(0.75×0.75×18.6)÷5=2.09
抗弯
σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.47＜［σm］=17N/mm2
抗剪
τ=P/2bh=0.21＜［τ］=1.6N/mm2
挠度
W=Pl3/48EI=0.42＜l/300=2.5mm
设备层梁
集中荷载
P =(0.50×0.75×37.8)÷7=2.03
抗弯
σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.457＜［σm］=17N/mm2
抗剪
τ=P/2bh=0.203＜［τ］=1.6N/mm2
挠度
W=Pl3/48EI=0.406＜l/300=2.5mm
站厅层板
集中荷载
P =(0.75×0.75×37)÷7=2.97
抗弯
σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.67＜［σm］=17N/mm2
抗剪
τ=P/2bh=0.3＜［τ］=1.6N/mm2
挠度
W=Pl3/48EI=0.59＜l/300=2.5mm
站厅层梁
集中荷载
P =(0.35×0.75×54.6)÷10=1.43
抗弯
σm=M/Wn=（Pl/4）/（bh2/6）=0.32＜［σm］=17N/mm2
抗剪
τ=P/2bh=0.143＜［τ］=1.6N/mm2
挠度
W=Pl3/48EI=0.286＜l/300=2.5mm

综上所述，通过验算，该支撑体系符合要求。

四． 具体搭设要求
（1） 严格执行钢管脚手架搭设的有关规定，按本方案具体实施。
（2） 工长应做好有关技术交底和安全交底，并严格执行“三检”制度，逐级检查层层把关。
（3） 横杆的长度不宜小于三跨(考虑连系梁的作用)；
（4） 横杆接长采用对接扣件连接，对接扣件应交错布置，即两根相邻横杆的接头不宜设置在同步或同跨内，不同步或不同跨的两个相邻接头在水平方向错开的距离不小于1000mm；
（5） 最好使用对接扣件，当使用旋转扣件连接时，横杆的搭接长度不应小于1m，应等间距设置三个旋转扣件固定；
（6） 模板支架设置纵横向扫地杆，扫地杆应采用直角扣件固定在距地面不大于200mm处的立杆上，当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定；
（7） 模板支架各层步距为600mm～1000mm；
（8） 立杆的连接必须采用对接扣件连接，搭接应符合下列规定：
（9） 立杆上的对接扣件交错布置，即两根相邻立杆的接头不设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开距离不宜小于1000mm；
（10） 承受板底木枋的水平钢管，不得出现悬挑钢管，必须在端头补加一根立杆。
（11） 当自间的立柱混凝土施工完成后，及时将满堂架和立柱连接成一个整体，以增强满堂架的整体稳定性。
（12） 顶层横杆采用双扣件（即复扣）加固，防止横杆下滑；
（13） 每道剪刀撑跨越立杆的根数按斜杆与地面的倾角在40°~50°之间确定；
（14） 必须在模板支架外侧立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置，中间各道剪刀撑之间净距不应大于10m；
（15） 剪刀撑斜杆的接长应采用搭接，要求搭接长度不应小于1m，且采用3个（或以上）旋转扣件固定；
（16） 剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横杆或立杆上；
（17） 模板支架立杆每2m高的垂直允许偏差为15mm；
（18）可调托及可调座丝扣伸出长度不应大于200mm。
五． 安全措施
（1） 有高血压、心脏病、癫痫病、晕高、视力差等不适合进行高处作业的人员，均不得从事脚手架支搭和拆除作业；
（2） 支撑架搭设好后，必须经过有关人员检查验收合格后才能上架作业，发现问题应及时加固，大风、大雨后要认真检查，确认无安全隐患后方可继续施工；
（3） 架子搭设作业现场应设安全维护和警示标志，禁止无关人员进入危险区域，对尚未搭成或结构已失去稳定的脚手架部位应加设临时支撑或拉结；
（4） 架上作业人员必须系安全带，穿防滑鞋，戴安全帽，且应做好分工和配合，传递杆件时应掌握好重心，平稳传递，以免造成人身和物件失稳；
（5） 架设材料应随搭设速度，随用随上，以免放置不当掉落伤人，每次收工前架上材料应使用完毕，不得留存在作业面上；
（6） 模板支架的搭设必须有专人指挥，作业人员必须服从统一指挥，不得各行其是。

六． 验收程序：
见下图

中国建筑第三工程局
广州地铁五号线五羊邨站项目部
2006年10月17日