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[北京]博物馆大跨度楼板模板施工方案(计算书)

1编制依据 (1)

2工程概况 (1)

2.1高净空模板体系概况 (1)

2.2高净空、大跨度梁板系统施工难点 (2)

2.3施工部署原则 (2)

3高净空、大跨度模板体系选择 (2)

3.1模板体系的选择 (2)

3.2具体部位结构示意图及支撑体系设计 (4)

3.3影剧院顶板模板体系的验算 (13)

3.4A3、 A6区顶板支撑体系验算 (24)

3.5支撑体系的构造要求 (24)

3.6支撑体系的材料要求 (24)

4.施工注意事项 (25)

1编制依据

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2工程概况

2.1高净空模板体系概况

本方案作为模板方案的补充方案,对本工程大截面梁板系统的模架体系进行细化。本工程A1、A3展厅部分及A2区数码影院、报告厅等部分设计有多条大截面预应力混凝土梁,典

型梁截面尺寸为500mm×1700mm、900mm×1300mm等,最大跨度24.0m,支撑体系高度7.50m~12.0m。详细内容见下表:

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2.2高净空、大跨度梁板系统施工难点

1)大截面梁截面高度大,浇注混凝土时梁侧模承受侧压力较大,底模及支撑系统承受荷载较大。模板设计时应充分考虑到体系变形对混凝土成型效果的影响,力争将变形总量控制在可接受范围。

2)梁板支撑体系高度较大,支撑体系的稳定性、安全性需进行严格控制。

3)大截面梁涉及有粘结预应力施工,需与预应力专业作业队密切配合,尤其预应力梁与普通梁交叉节点处,普通梁的箍筋及腰筋应让开预应力主筋。

2.3施工部署原则

本工程的高净空、大跨度空间结构主要功能为展览厅、车库及数码影院等,各功能房间独立,但车库和展厅由于面积较大,顶板又由后浇带划分为独立的板块,混凝土浇筑时各板块分别浇筑。演播厅、报告厅相对面积较小,混凝土一次浇筑。配合混凝土施工工艺,模架体系也要分块或者一次性支设。如果分块支设,后浇带位置模架必须单支单拆。且相邻架体的外侧必须设置通长剪刀撑。该部位混凝土施工时,支撑底板下部的支撑体系最好不拆除。3高净空、大跨度模板体系选择

3.1模板体系的选择

本工程由三家分公司进行施工,模板面板体系均采用覆膜多层板,本方案的主次龙骨

及支撑体系选择主要以A2区报告厅及A2演播厅顶的预应力梁板系统为例。上述部位最大跨度24m,梁的截面为500mm×1700mm,楼板厚度为300mm。楼板模板系统的次龙骨采用50×100的木方间距300mm,主龙骨采用50mm×100mm的方钢龙骨间距900mm,楼板模板支撑体系采用碗扣架支撑体系,立杆间距900mm,横杆步距为1200mm。预应力大梁,梁底及梁侧模板均采用15mm厚覆膜多层板,次龙骨采用50×100的木方间距250mm,梁侧主龙骨采用50mm×100mm的木方,梁底主龙骨采用50mm×100mm的方钢,间距600mm。梁底支撑系统立杆间距为600mm,横杆步距为1200mm,梁板体系要采用斜向剪刀撑连接为一体,保证整体稳定性。具体如下图所示:

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图1 梁支撑体系示意图

3.2具体部位结构示意图及支撑体系设计

1)A2数码影院

A21~A24轴影剧院 4.35m顶板梁支撑体系,该部位看台斜板完成后标高为-7.15m~-5.05m,顶板板厚300mm,支撑高度11.5m~9.4m ,顶板梁为500mm×1700mm和600mm×1700mm,支撑系统的高度约10.1m~8.0m。由于支撑系统底面不在同一标高,为保证该部位顶板支撑横杆整齐划一,支撑体系设计时必须遵循以下原则:

A、要求标高4.35m处顶板支撑体系顶托采用统一的调节高度,然后按统一规格

选用立杆至支撑底板。

B、立杆配置要先梁后板,并且要尽量保证梁板体系一致。

C、立杆配置保证第一道底托调节调节高度不大于350mm。

D、由最高台阶逐一往下配置立杆或者配置底托调节高度。

E、最后一道立杆由于模数限制无法满足要求时,可采用垫设方木的方式调节(方

木与立杆之间垫设钢垫),尽量保证横杆能全部连通。

F、局部需要换用900mm的立杆时,如因立杆碗扣错位造成无法连通横杆时,使

用扣件连接钢管,保证横杆连通。

G、当顶板梁与台阶方向平行时,按台阶标高,统一配置梁底支撑。当顶板梁与

台阶方向垂直时,仍按上述原则进行顶板梁支撑体系配置。

H、梁底模单独配置,不要求相互之间横杆整齐划一,可以上下顶托同时调整,

能保证调节高度小于300mm,梁底支撑系统验算时取300mm。

I、具体位置及支撑体系立杆配置见图2和图3。

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图2数码影院支撑体系平面图

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节点1

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图3 数码影院顶板梁支撑体系立杆剖面图

2)A2报告厅

A2区报告厅位置台阶高度为450mm,且为圆弧形。支撑体系按数码影院的支撑体系布置原则进行布置。到墙边立杆与墙的距离小于600mm要增设附加钢管支撑,或者与墙顶牢。

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图4 报告厅模板支撑体系平面图

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图5 报告厅模板支撑体系剖面图1

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图6 报告厅模板支撑体系剖面图2

3)A5区演播厅

A5区数码影院底板标高-5m,顶板最高处标高4.35m,顶板为斜向台阶底板,支撑体系的顶部需要调解满足斜板支撑要求。支撑体系配置时除应遵循影剧院等的配置原则外,尚应考虑如下要求:

A、顶托调节高度必须小于300mm。

B、方钢龙骨在斜面交接位置,形成角度无法满足龙骨搭接要求时需要增设一根短钢管

与最顶端横杆采用扣件连接。

C、该部位顶板梁支撑体系仍按数码影院的支撑体系进行配置,需要保证梁底支撑体系

与板支撑体系连接为整体。

D、具体平面布置图见下图,由于布置原则基本相同,且该部位标高比较容易控制,垂

直于梁方向剖面按数码影院的支撑体系布置。

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图7 演播室顶板支撑体系平面图

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图8 演播室顶板支撑体系图

4)A2区大厅顶板为钢桁架楼板体系,可以不考虑支撑体系。

5) A3、 A6区大厅大空间平面

上述部位楼板厚度为160mm,梁截面900mm×1300mm。楼板模板系统的次龙骨采用50×100的木方间距300,主龙骨采用50mm×100mm的方钢龙骨间距900mm,楼板模板支撑体系采用碗扣架支撑体系,立杆间距900mm×1200mm,横杆步距为1200mm。梁底及梁侧模板均采用15mm厚覆膜多层板,次龙骨采用50mm×100mm的木方间距250mm,梁侧主龙骨采用100mm×100mm的木方,梁底主龙骨采用100mm×100mm的方木,间距600mm。梁底支撑系统立杆间距为600mm,横杆步距为1200mm,梁板体系要采用斜向剪刀撑连接为一体,保证整体稳定性。

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图9 A3、A6区高大空间位置图(-6.15m--5.85m)

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图10 A3、A6区高大空间剖面图(-6.15m--5.85m)

3.3影剧院顶板模板体系的验算

由于本工程大空间部位结构形式基本一致,模架支撑体系除板厚小于200mm的部位均采用相同的立杆间距及横杆步距,为确保支撑体系的安全,计算时取荷载最大的部位进行验算。以A21~A24轴影剧院4.35m顶板梁支撑体系作为计算范例,该部位看台斜板完成后标高为-7.15m~-5.05m,顶板板厚300mm,支撑高度11.5m~9.4m ,顶板梁为500mm×1700mm和

600mm×1700mm,支撑系统的高度10.1m~8.0m。

3.3.1楼板模板体系计算

1)荷载及面板计算

①顶板模板及龙骨自重0.3kN/m2

②混凝土自重25×0.3=7.5kN/m2

③钢筋自重 1.4×0.3=0.42kN/m2

④施工人员及设备均布荷载 3.5kN/m2

设计强度计算值:

q=1.2×(①+②+③)+1.4×④=1.2×(0.3+25+1.4)+1.4×3.5=14.76 kN/m2

荷载分布图如下:

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面板强度验算

从《建筑施工计算手册》中查得四跨等跨连续梁的最大弯矩计算公式为M m a x=K M ql2

面板最大弯矩Mmax=KMql2 =0.107×14.76×0.32

=0.142 KN?m

所以面板的应力为δ= Mmax/W=0.142/(3.75×10-5)

=3.8N/mm2<20N/mm2满足要求

式中M――面板的最大弯矩,KN?m

KM――弯矩系数,查表为0.107;

q――面板承担的均布荷载,14.76KN/m;

l――计算跨度,等于木方间距0.3m;

fm――多层板抗弯强度设计值,取20N/mm2;

W――板模板的截面抵抗矩,

W=1/6bh2=1/6×1×0.0152=3.75×10-5m3

面板挠度验算

从《建筑施工计算手册》中查得四跨等跨连续梁的最大挠度计算公式为

ωA=k W ql4/(100EI)

面板最大挠度

ωA= kWql4/(100EI) =0.632×14.76×103×0.34/(100×4.5×109×2.81×10-7)=0.05mm<[ω]=300/400=0.75mm 满足要求

式中k W―挠度系数,查表为0.632;

E―弹性模量,木材取4.5×103N/mm2;

I―面板得惯性矩,

I=bh3/12=1/12×1×0.0153=2.81×10-7m4

2)次龙骨的验算

强度的验算

次龙骨木方可作为支承在主龙骨方钢上的连续梁计算,其跨距等于主龙骨方钢的间距900mm,近似可以按三跨连续梁进行计算。其荷载分布及支撑情况见下图:

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次龙骨木方上的荷载为:q=0.3×14.76=4.43KN/m

从《建筑施工计算手册》中查得三跨等跨连续梁的最大弯矩计算公式为M m a x=K M ql2

次龙骨木方最大弯矩M m a x=K M ql2=0.1×4.43×0.92=0.36 KN?m 所以次龙骨木方得应力为δ= M m a x/W=0.36/(8.33×10-3)

=4.32N/mm2<13N/mm2满足要求式中M―次龙骨木方的最大弯矩

K M―弯矩系数,查表为0.1;

q―次龙骨木方承担的均布荷载;

l―计算跨度,等于主龙骨木方间距0.9m;

f m―木材抗弯强度设计值,取13 N/mm2;

W―次龙骨木方的截面抵抗矩,

W=bh2/6=1/6×0.05×0.12

=8.33×10-3m3

挠度的验算

从《建筑施工计算手册》中查得三跨等跨连续梁的最大挠度计算公式为ωA= k W ql4/(100EI)

次龙骨木方最大挠度

ωA=k W ql4/(100EI)

=0.677×4.43×103×0.94/(100×10×109×4.16×10-6)

=0.46mm<[ω]=l/400=1.5mm 满足要求

式中k W――挠度系数,查表为0.677;

E――弹性模量,木材取10×103N/mm2;

I――次龙骨木方的惯性矩,

I=bh3/12=1/12×0.05×0.13=4.16×10-6m4

3)主龙骨的验算

强度的验算

主龙骨木方可作为支承在碗扣脚手架上的连续梁计算,其跨距等于碗口架的立杆间距900mm,单根方钢长度按6m考虑,可以按五跨等跨连续梁进行计算。其荷载分布及支撑情况见下图:

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主龙骨方钢上的荷载为:q=0.9×14.76=13.28 KN/m

从《建筑施工计算手册》中查得五跨等跨连续梁的最大弯矩计算公式为M m a x=K m ql2

主龙骨方钢最大弯矩Mmax=Kmql2=0.105×13.28×0.92=1.3KN?m

所以主龙骨方钢的应力为

δ= M m a x/W

=1.3×103/(12.20×10-6×103)

=107N/mm2<215N/mm2满足要求

式中M―主龙骨方钢的最大弯矩,KN?m

K M―弯矩系数,查表为0.105;

q―主龙骨木方承担的均布荷载,13.28 KN/m;

l―计算跨度,等于主龙骨木方间距0.9m;

f m―方钢的抗弯强度设计值,取215N/mm2;

W―主龙骨方钢的截面抵抗矩W=12.20×10-6cm3,

挠度的验算

从《建筑施工计算手册》中查得五跨等跨连续梁的最大挠度计算公式为ωA= kWql4/(100EI)

主龙骨方钢最大挠度

ωA=kWql4/(100EI)

=0.644×13.28×103×0.94/100×2.06×105×109×88.52×10-6

=0.3mm<[ω]=l/400=2.25mm 满足要求

式中k W―挠度系数,查表为0.677;

E―弹性模量,钢材取2.06×105;

I―主龙骨方钢的惯性矩I=88.52cm4,

4)支撑碗扣架强度及稳定性验算

计算模块如下图示意:

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荷载

q=14.76Kn/m2

N=qs2=14.76×0.92=11.96Kn

碗扣架横撑每1200mm设一道,由于该部位顶板支撑体系支撑在斜板上,顶托高度可能出现多种调节高度,计算时取b=435,最上一道横杆必须设置。

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碗扣架 ,考虑现场材料损耗,按

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计算

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δ=N/A=11.96×103

/414=28.9 N/mm 2

<2/215mm N (满足要求)

根据规范公式,立杆的计算长度: H=h 0+2b=1.2+2×0.65=2.5m h 0—碗扣架支撑体系的横杆步距

b —顶托的自由调节高度,根据支撑体系布置图,最高调节高度为435; λ=H/i=2500/15.575=161 查表得 φ=0.287 稳定性验算:

N/ΦA=11.96×103

/0.287×414=101N/mm 2

< (满足要求)

5)特殊部位顶板支撑体系选择

按本方案计算的顶板支撑体系不适用板厚在550mm 及以上的大空间楼板体系。A24~A26轴影剧院4.35m 顶板厚度为550mm ,为无梁板体系,支撑体系高度为12m ,根据地下二层顶板施工方案计算结果,该部位顶板支撑体系碗扣架立杆间距取600mm ×900mm ,横杆步距仍为 1.2m 。整个大空间顶板体系中,板厚超过500mm 的部位支撑体系均按立杆间距取600mm ×900mm 考虑。 3.3.2顶板梁模板体系计算

A21~A24轴的预应力顶板梁截面为500mm ×1700mm 和600mm ×1700mm 等,支撑系统高度约10.1m ~8.0m 。由于梁高度均为1700mm ,梁宽越小梁底单位面积受力越大,因此以500mm ×1700mm 作为依据计算。 1)梁底模板荷载及面板强度验算 梁底模板标准荷载

梁模板自重力 0.015×(2×1.4+0.5)×9500÷0.5=0.94KN/m

梁混凝土自重力 25×1.7×1=42.5KN/m 梁钢筋自重力 1.5×1.7×1=2.55 KN/m

施工人员及设备的荷载 3.5×1=3.5 KN/m

总荷载为:

q=(0.94+42.5+2.55)×1.2+3.5×1.4=60.08 KN/m

面板强度验算

按梁底模模板宽度b=1000㎜,面板为15㎜厚多层板,次龙骨间距L=250㎜。将面板视为支撑在木方上的4等跨连续梁计算,按最不利荷载布置,取K m=-0.121;K W=0.967;K V=-0.620。

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面板最大弯距:Mmax=K m qL2=0.121×60.08×0.252=0.454KN.m

需截面抵抗矩:Wn=M/fm=0.454×106/37500=12.1mm3<13 N/㎜2

故满足要求。

其中:f m-木材抗弯强度设计值,取13 N/㎜2

E—弹性模量,木材取4.5×103N/㎜2

W=bh2/6=1000×152/6=37500㎜3

刚度验算

刚度验算时不考虑振动荷载,所以q=0.94+42.5+2.55=45.99KN/m

模板挠度由式

ω=K W ql4/100EI

=0.967×45.99×0.254/(100×4.5×103×4.17×10-6)

=0.09㎜<[ω]=250/400=0.625㎜,故满足要求

面板截面惯性距:I=bh3/12=1/12×0.015×0.13=4.17×10-6m4

2)底模次龙骨的验算

强度的验算

次龙骨木方(间距250)可作为支承在主龙骨木方上的两跨连续梁计算,其跨距等于主龙骨的间距600mm。其荷载分布及支撑情况见下图: