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探索高大模板支撐系統(tǒng)的安全施工控制
隨著城市大建設(shè)步伐的加快,城市的建筑工程中樓層隨之增高,跨度加大。然而由于種種原因,因高大模板支撐系統(tǒng)坍塌而造成群死群傷事故時(shí)有發(fā)生。省、市有關(guān)部門都相應(yīng)地轉(zhuǎn)發(fā)了建設(shè)部(建質(zhì)【2009】87號)《危險(xiǎn)性較大的分布分項(xiàng)工程安全管理辦法》,要求堅(jiān)決貫徹執(zhí)行。
我公司承建的鳳陽市民廣場人防工程、鳳陽檔案館工程及蚌埠玻璃工業(yè)園倉庫工程,均屬于高大模板工程。為確保高支模支撐系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、無事故,鋼筋結(jié)構(gòu)質(zhì)量滿足要求,公司經(jīng)理室多次組織有關(guān)安全、質(zhì)量技術(shù)部門的同志去現(xiàn)場實(shí)際調(diào)研,制定切實(shí)可行的模板工程專項(xiàng)方案,并請專家組進(jìn)行論證,根據(jù)施工現(xiàn)場的情況對方案進(jìn)行修改,充實(shí)完善,確保安全施工,不出安全質(zhì)量問題。
一、設(shè)計(jì)概述
蚌埠玻璃工業(yè)園倉庫模板支架高度為9.9米,鳳陽檔案館支架高度為9米,鳳陽廣場人防工程是10000多平方米的大面積高支模工程。
考慮到高支模梁板較重,架體搭設(shè)高度較高,故支撐系統(tǒng)采用鋼管(直徑48×壁厚3.5)滿堂布置形式,鋼管縱距為900mm,步距為1500mm,縱橫掃地桿距地面高度為200mm,豎向剪刀撐連續(xù)設(shè)置,間、排距不大于6米,主梁兩側(cè)各設(shè)一道,水平剪刀撐每隔四步一設(shè)。梁、板模板使用18mm厚夾板,梁底支撐木枋為80×80mm,梁底托3根直徑48×壁厚3.5的鋼管,梁H方向?qū)菟?道,對拉螺栓采用M12mm,對拉螺栓在垂直于梁截面方向距離(即計(jì)算跨度)500mm。梁模板截面底部木枋間距300mm,梁模板截面?zhèn)让婺捐示嚯x500mm。梁下支撐體系的地基基礎(chǔ)為回填土分層夯實(shí)后澆200mm厚C15素混凝土,并且在立桿腳墊上200mm寬,大于2跨長的通長板,板下支撐體系的地基基礎(chǔ)為首層地骨。工程支撐體系設(shè)計(jì)采用品茗施工安全設(shè)計(jì)軟件CSC2010版計(jì)算軟件進(jìn)行驗(yàn)算?;境叽鐬锽×D=700mm×1600mm。梁支撐立桿的橫距(跨度方向)L=0.9m,立桿步距H=1.5m??紤]到現(xiàn)場鋼管的材質(zhì),驗(yàn)算時(shí)鋼管尺寸按直徑48×壁厚3.0計(jì)算梁模板支撐架立面示意圖如下:
二、計(jì)算
(一)梁荷載計(jì)算:(以最大梁為例)
1、鋼筋混凝土梁自重(KN/m)
Q1=25×1.6×0.7=28 KN/m
2、模板的自重線荷載(KN/m)
Q2=0.35×0.7×(2×1.4+0.5)/0.5=1.6 KN/m
3、活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振搗混凝土產(chǎn)生的荷載(KN)
經(jīng)計(jì)算得到,活荷載標(biāo)準(zhǔn)值P1=(1.0+1.0)×0.5×0.3=0.3 KN
均布荷載q=1.2×(14+1.6)=18.72 KN/m
集中荷載p=1.6×0.7=1.12 KN
(二)托梁荷載計(jì)算:
均布荷載取托梁的自重q=0.74 KN/m
經(jīng)過計(jì)算得到最大彎矩M=1.16 KN/m
經(jīng)過計(jì)算得到最大支座F=13.52 KN
經(jīng)過計(jì)算得到最大變形u=1.12mm
頂托梁的截面力學(xué)參數(shù)為:
截面抵抗矩W=11.24m³
截面慣性矩I=25.22cm4
(1)頂托梁抗彎強(qiáng)度
抗彎計(jì)算強(qiáng)度=1.16×106/1.05/11600=105N/mm³
頂托抗彎強(qiáng)度小于215N/mm³ 滿足要求
頂托梁的最大撓度小于1600/700=2.28 滿足要求
(2)立桿穩(wěn)定性計(jì)算
N/φA≤F
其中N包括:
橫桿的最大支座反力N1=13.52KN(已經(jīng)包括組合系數(shù)1.4)
腳手架鋼管自重N2=1.2×0.129×24.8=3.842KN
立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值N=11.834+3.842=15.676KN
φ—軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細(xì)比L0/i查表得到。
立桿截面回轉(zhuǎn)半徑I=1.60cm
立桿凈截面積A=4.24cm²
立桿凈截抵抗矩W=4.49cm³
鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=205N/mm²
參照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》由公式(1)或(2)計(jì)算
L0=Kμh (1)
L0=(h+2a) (2)
K—計(jì)算長度附加系數(shù)取值1.155
μ—計(jì)算長度系數(shù)查表5.3.3取值1.70
A—立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點(diǎn)的長度a=20cm
公式(1)的計(jì)算結(jié)果:187.22N/mm²立桿穩(wěn)定<f滿足要求。
(三)扣件抗滑計(jì)算:
R=max(R1,R4)=0.603KN≤8KN
單扣件在扭矩達(dá)到40—65NM且無質(zhì)量缺陷的情況下,單扣件能滿足要求。
同理可知,在左側(cè)立柱受力R=4.603KN≤8KN
單扣件在扭矩達(dá)到40—65NM且無質(zhì)量缺陷的情況下,單扣件能滿足要求。
我們在考慮到多次使用扣件質(zhì)量因素,采用雙扣件施工,加大保險(xiǎn)系數(shù)。
(四)立桿的地基承載力計(jì)算
立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力應(yīng)滿足下式的要求 p ≤ fg
地基承載力設(shè)計(jì)值:
fg = fgk×kc = 120×1=120 kpa;
其中,地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值:fgk= 120 kpa ;
腳手架地基承載力調(diào)整系數(shù):kc = 1 ;
立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力:p =N/A=15.676/0.25=62.704kpa ;
其中,上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的軸向力設(shè)計(jì)值:N=15.676kN;
基礎(chǔ)底面面積:A = 0.25 m2 。
p=62.704 ≤ fg=120 kpa 。地基承載力滿足要求!
三、施工過程控制
鑒于高大模板支撐系統(tǒng)工程的重要性及施工的危險(xiǎn)性,施工前依據(jù)高大支模專項(xiàng)施工方案對鋼管腳手架施工班組進(jìn)行詳細(xì)的施工質(zhì)量、安全技術(shù)交底,對搭設(shè)的疑點(diǎn)、難點(diǎn)與班組人員進(jìn)行仔細(xì)交流,使施工人員對工程的施工難度、危險(xiǎn)性有充分認(rèn)識。項(xiàng)目部施工人員明確各自的職責(zé),對搭設(shè)好的模板支撐系統(tǒng)對照方案和規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收,對螺栓的緊固程度,使用扭力扳手抽查扣件螺栓擰緊扭力矩,對未緊固的螺栓及時(shí)發(fā)現(xiàn),及時(shí)采取緊固措施。
四、施工安全控制
由于鋼管及其配件的材質(zhì)對整個(gè)支撐系統(tǒng)的安全至關(guān)重要,搭設(shè)前,進(jìn)場時(shí)檢驗(yàn)鋼管及其配件的質(zhì)量及出廠質(zhì)量合格證。腳手架搭設(shè)人員必須是經(jīng)過按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《特種作業(yè)人員安全技術(shù)考核管理規(guī)則》考核合格的專業(yè)架子工持證上崗。
上崗前必須按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行專門的安全技術(shù)交底及三級教育,并辦理好簽名手續(xù)。作業(yè)時(shí)正確佩戴安全帽、穿防滑鞋,正確佩戴安全帶,做到“高掛低用”。豎向剪刀撐、水平剪刀撐、連墻件等桿件嚴(yán)格按照施工方案實(shí)施。
搭設(shè)完成后要做到“三檢”工作:班組自檢、項(xiàng)目部專檢、公司安全、質(zhì)量技術(shù)部門聯(lián)檢,并做好檢查記錄及驗(yàn)收簽證工作。
通過實(shí)踐證明,只有通過嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)質(zhì)量技術(shù)、安全保障措施,才能保障高大支模施工的安全性,從而保證整個(gè)工程的施工質(zhì)量安全,避免造成安全事故。
歡迎有識之士參與探討,本文僅供參考。