CN101503908B - 空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法，包括安装挑台、安装中心刚性环筒、安装螺纹钢筋承重索、安装简易桁架、安装简易桁架上的侧向支撑及中心刚性环筒上钢圈内撑等步骤。本发明搭建的空间悬索结构式模板支撑平台结构合理，施工简便，效果好。
Description
技术领域：
本发明涉及一种空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法。
背景技术：
大量的文献资料表明，悬索结构具有经济、结构形式多样、布置灵活、能满足空间大跨度需要的特点，越来越多地应用到桥梁和房屋建筑之类的永久性结构中，但其施工难度一般很大，需要大量的临时支撑结构来满足悬索结构的建造需要。
由于悬索结构在荷载作用下要产生较大的变形，呈现明显的几何非线性特征，一般工程技术人员将其归类为柔性结构，并且安装、拆除困难，因而在工程施工临时支撑应用领域非常狭窄。对于施工临时支撑结构，悬索结构主要应用在钢筋混凝土筒式构筑物滑模或翻模支架限位机构的布置，以及用于滑模或翻模施工过程中的材料或人员上下所需提升机械支承平台的设计，该悬索结构支撑平台同时又可兼作施工过程中的安全防护隔离平台，其自重轻、刚度小，施工过程中产生的变形及扭曲主要通过严谨的施工工艺措施予以预防与调整，整体结构体系呈现明显的柔性结构特征。
随着产业经济的调整与国民经济的发展，大量新颖建筑涌现，悬索结构体系在建筑屋面结构体系中得到较广泛应用，它突出特点是体系力学模型清晰，最大限度地运用拉杆，以拉杆控制设计，自重轻，节省建筑材料，具有较高的安全可靠度，但悬索结构体系在模板支撑体系中的应用极少。对于一般塔式民用建筑由于其功能或结构稳定性要求，中庭上空布置有厚重钢筋混凝土悬空结构；对于工业或国民经济基础项目的塔式构筑物，由于其使用工艺与功能上的特殊需要，其高空设计布置厚重钢筋混凝土悬空结构。这类悬空钢筋混凝土结构，布置高度高、自重荷载大，其现浇高大悬空结构的施工难度极大。对于此类塔式建(构)筑物钢筋混凝土悬空结构的模板支撑结构设计与布置，依然以刚性模板支撑施工技术理论为主导，即采用高支架模板支撑体系或采用钢桁架支撑系统，以压或压弯构件控制设计，其施工难度大、施工成本高、施工周期较长、不安全因素较多；与刚性模板支撑系统空间安全稳定性密切相关的剪刀撑、侧向支撑一般仅作为构造措施，理论计算上较模糊，较易被施工人员所忽视。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种结构合理、适用于塔式建(构)筑物高空钢筋混凝土悬空结构模板支撑施工用临时支撑平台的布置，同时兼作施工安全隔离平台的空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法。
本发明的技术解决方案是：
一种空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法，其特征是：依次包括下列步骤：
(1)安装挑台：以水平工字钢梁及钢管斜撑构件组成简易桁架，以相邻两组简易桁架根据其位置组合成一体，工字钢梁上布置钢管扣件栏杆，吊装放置并固定于钢筋混凝结构上相应支座位置，端头采用两组斜拉钢丝绳斜拉固定于上方钢筋混凝结构预埋吊环内，形成适用于操作人员操作使用的临时操作挑台；临时操作挑台左右对称各布置一个；
(2)安装中心刚性环筒：环筒吊装前，准备好临时安装用承重索和安装用稳定索，临时安装用承重索和安装用稳定索均采用圆钢制作，并采用匹配花篮丝调节索的长短；临时安装用承重索采用二段形式，其中一段为环筒高度段，其长度与环筒高度匹配，二段之间采用匹配卸扣连接；环筒吊装时，将安装用承重索的环筒高度段下端与环筒下钢圈吊环匹配卸扣连接，并临时固定于环筒上钢圈上；环筒吊装至位置后，采用卸扣连接安装用承重索的另一段，挂于上方钢筋混凝土结构相应的吊环上，然后安装临时安装用稳定索，将临时安装用稳定索一端固定于环筒上钢圈上，另一端固定于下方钢筋混凝土结构相应的吊环上；通过对称调节安装用索上的花篮螺丝控制中心刚性环筒的标高、中心线位置及其垂直度，环筒成为稳定的临时受力平台；
(3)安装螺纹钢筋承重索：环筒安装完毕后，人员可进入环筒，对称安装螺纹钢承重索，先安装螺纹钢筋承重索环筒上的锚固端装置，后对称安装上方钢筋混凝土结构上的张拉锁紧端装置，使螺纹钢承重索固定；
(4)安装简易桁架：螺纹钢筋承重索安装完毕后，在水平工字钢梁构成的平面支撑结构上操作布置简易桁架上的侧上支撑；
(5)安装简易桁架上的侧向支撑及中心刚性环筒上钢圈内撑，此然后，在其上部铺设固定木方及胶合板，形成了刚性上下安全施工隔离支撑平台。
在形成支撑平台后，还安装支撑平台钢筋混凝土支座处卸载可调钢筋拉索。
安装支撑平台钢筋混凝土支座处卸载可调钢筋拉索是在支撑平台安装完成后，安装可调钢筋拉索，对支撑平台钢筋混凝土支座进行卸载与变形协调，可调钢筋拉索上端锚固端锚固于钢筋混凝土墙柱或梁板结构内，下端与水平工字钢梁或钢管斜撑连接，或者下端固定于钢筋混凝土墙柱或梁板结构内。
步骤(3)中所述的锚固端装置包括与环筒下钢圈焊接的竖板，竖板的外端呈与螺纹钢筋承重索垂直的斜面，钢垫板与竖板的外端斜面焊接，钢垫板外端设置直螺纹套筒，直螺纹套筒与螺纹钢筋承重索下端的螺纹配合，另有加劲板与环筒下钢圈及竖板焊接。
步骤(3)中所述的张拉锁紧端装置包括通过固定于钢筋混凝土结构层上表面的埋件，埋件与竖板焊接，竖板的外端呈与螺纹钢筋承重索垂直的斜面，钢垫板与竖板的外端斜面焊接，钢垫板外端设置直螺纹套筒，直螺纹套筒与螺纹钢筋承重索上端的螺纹配合。
步骤(3)中所述的张拉锁紧端装置包括通过螺栓固定于钢筋混凝土结构层上的钢夹板，钢夹板一侧与竖板焊接，竖板的外端呈与螺纹钢筋承重索垂直的斜面，钢垫板与竖板的外端斜面焊接，钢垫板外端设置直螺纹套筒，直螺纹套筒与螺纹钢筋承重索上端的螺纹配合。
本发明结构合理，充分体现悬索结构的经济性特征，采用合理的设计措施、通过较小的资源代价实现悬空结构模板支撑体系所需的刚度，而刚性模板支撑体系中若需实现柔性悬索结构体系同样的刚度，须付出较大的资源代价，这在大量的房屋建筑空间钢结构理论研究与应用实例中得到充分验证；在空间悬索钢结构式模板支撑平台体系中，对其结构空间稳定性起主导作用的是拉索及稳定构件，设计计算理论已相当成熟，因而保证了模板支撑平台的空间安全可靠性，同时可保证支撑平台结构在极端不利施工荷载作用下仍处于安全状态；而且本发明通过合理的构造布置与施工方法，分步组装，使得空间悬索钢结构式模板支撑平台易于安装、拆除.
本发明是利用塔式建(构)筑周边钢筋混凝结构作为支撑体，辅助采用必要的吊装工具，将钢结构刚性环筒、水平工字钢梁构件、钢管斜撑构件、螺纹钢拉索、钢梁及斜撑侧向支撑构件通过分步组装程序及合理的节点处理方法，形成一种适于厚重钢筋混凝土结构施工用的空间悬索结构式模板支撑平台，即形成刚度适宜、空间安全稳定性能良好、使用方便、经济性能极佳的空间悬索结构式模板支撑平台。
本空间悬索结构式模板支撑平台主要由钢结构刚性环筒、水平工字钢梁构件、钢管斜撑构件、螺纹钢筋拉索、水平工字钢梁上翼缘平面工字钢侧向水平支撑及斜撑上节点处(水平工字钢梁下翼缘处)侧向水平支撑构件组成；水平工字钢梁与钢管斜撑组合成简易桁架，兼作平台稳定构件，与承重拉索一起，保证了平台体系的空间安全稳定性能；在水平工字钢梁上口平面铺设木方、木板，形成上部钢筋混凝土悬空结构模板支撑布置用支撑平台，同时亦作为安全施工隔离平台。
中心刚性环筒是体系平衡、稳定的中心环节，是由上钢圈内撑、上钢圈、上钢圈处安装用吊环、竖杆、中钢圈内撑、中钢圈、下钢圈内撑、下钢圈、下钢圈处拉索锚固端装置、下钢圈处安装用吊环部、配件组成，对称焊接组合成的刚性体，其受力后的变形相对于螺纹钢筋承重拉索及工字钢梁可忽略不计。在周边混凝土结构承载能力确保的前提下，减小环筒的高度，可提高环筒的刚度，并减小环筒的自重。上钢圈与下钢圈采用同规格槽钢与钢板组合而成；上钢圈为压环，上钢圈内撑采用槽钢制作，同时兼作上部结构模板支撑基座构件，为减轻吊装时环筒的自重，环筒上钢圈内撑一般最后安装；下钢圈为拉环，下钢圈内撑采用
48×3钢管，铺板后形成承重钢筋拉索安装时的人员操作平台；下钢圈设拉索锚固端装置，拉索拉力通过下钢圈形心；竖杆采用槽钢，其中心线与上下钢圈中心线垂直并相交；中钢圈采用槽钢，布置于竖杆外侧，中钢圈内撑采用48×3钢管，中钢圈及其内撑减小了竖杆的长细比，同时方便操作人员在拉索安装时的上下操作作业。
由于中心刚性环筒良好的刚度，本发明支撑平台系统的垂向刚度主要由拉索的抗拉刚度、水平工字钢梁的抗弯刚度及钢管斜撑的抗压刚度控制。本发明通过各种不利工况条件的有限元分析，通过控制简易桁架、拉索材料的品种、规格与数量，以及其有机组合的技术经济对比分析，来实现悬索结构式模板支撑平台适宜的刚度。简易桁架及拉索均对应中心刚性环筒对称布置，拉索采用HRB400螺纹钢筋，每榀简易桁架对应两根承重拉索。
本发明的简易桁架采用水平工字钢梁与钢管斜撑的简单组合形式，不仅可作为上部结构模板支撑的受力基座，同时可作为悬索钢结构式支撑平台良好的稳定构件，其水平侧向稳定性支撑可简单地在安全可靠的水平工字钢梁平面得到有效布置。
本发明的组成部件间的节点构造采用装配式，充分体现临时支撑结构便于安装与拆除的特征.水平钢梁端头设工字钢勾件勾住上钢圈，通过“U”型普通螺栓及夹板与上钢圈夹紧，形成了水平方向主要可承拉的铰支座，减小了上钢圈压环负担；斜撑与工字钢梁节点、斜撑与周边钢筋混凝结构节点，均采用高强螺栓铰节点，斜撑与支座埋件位置可调节，保证了斜撑中心线与工字钢中心线构成的平面与工字钢梁水平面相垂直，降低了周边钢筋混凝土结构上支座埋件的预埋精度要求；拉索在混凝土结构上的张拉端装置及在下钢圈上的锚固端装置均采用穿芯装配式，便于拉索的安装与拆除，保证了拉索的直线受力，亦保证了节点受力的最佳状态及其受力分析的清晰可靠性，同时亦使HRB400螺纹钢筋拉索的使用成为现实，比使用HPB235钢筋，大大提高拉索的刚度.
本发明通过对支撑平台钢筋混凝土支座的配筋构造加强或采取钢筋可调拉索的卸载变形协调措施，保证支撑平台的钢筋混凝土支座的承载能力。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是挑台安装时的示意图。
图2是挑台结构空间展示图。
图3是安装中心环筒时的示意图。
图4是安装用承重索的结构示图。
图5是安装用稳定索的结构示图。
图6是安装螺纹钢承重索时的示意图。
图7是安装简易桁架时的示意图。
图8是安装侧向支撑及上钢圈内撑时的示意图。
图9是安装支撑平台钢筋混凝土支座处卸载可调钢筋拉索的一种形式示意图。
图10是安装支撑平台钢筋混凝土支座处卸载可调钢筋拉索的另一种形式示意图。
图11是螺纹钢筋承重索下钢圈锚固端结构示图。
图12是螺纹钢筋承重索一种张拉锁紧端结构示图。
图13是螺纹钢筋承重索另一种张拉锁紧端结构示图。
具体实施方式：
一种空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法，依次包括下列步骤：
(1)安装挑台：以水平工字钢梁1及钢管斜撑2构件组成简易桁架，以相邻两组简易桁架根据其位置组合成一体，工字钢梁上布置钢管扣件栏杆3，吊装放置并固定于钢筋混凝结构上相应支座位置，端头采用两组斜拉钢丝绳4斜拉固定于上方钢筋混凝结构预埋吊环内，形成适用于操作人员操作使用的临时操作挑台；临时操作挑台左右对称各布置一个；
(2)安装中心刚性环筒：环筒5吊装前，准备好临时安装用承重索6和安装用稳定索7，临时安装用承重索和安装用稳定索均采用圆钢制作，并采用匹配花篮丝8、9调节索的长短；临时安装用承重索采用二段形式，其中一段为环筒高度段10，其长度与环筒高度匹配，二段之间采用匹配卸扣连接；环筒吊装时，将安装用承重索的环筒高度段10下端与环筒下钢圈吊环匹配卸扣连接，并临时固定于环筒上钢圈上；环筒吊装至位置后，采用卸扣连接安装用承重索的另一段11，挂于上方钢筋混凝土结构相应的吊环上，然后安装临时安装用稳定索，将临时安装用稳定索一端固定于环筒上钢圈上，另一端固定于下方钢筋混凝土结构相应的吊环上；通过对称调节安装用索上的花篮螺丝控制中心刚性环筒的标高、中心线位置及其垂直度，环筒成为稳定的临时受力平台；
(3)安装螺纹钢筋承重索：环筒安装完毕后，人员可进入环筒，对称安装螺纹钢承重索12，先安装螺纹钢筋承重索环筒上的锚固端装置，后对称安装上方钢筋混凝土结构上的张拉锁紧端装置，使螺纹钢承重索固定；
(4)安装简易桁架：螺纹钢筋承重索安装完毕后，在水平工字钢梁构成的平面支撑结构上操作布置简易桁架上的侧上支撑；
(5)安装简易桁架上的侧向支撑13及中心刚性环筒上钢圈内撑14，此然后，在其上部铺设固定木方及胶合板，形成了刚性上下安全施工隔离支撑平台。
在形成支撑平台后，还安装支撑平台钢筋混凝土支座处卸载可调钢筋拉索。
安装支撑平台钢筋混凝土支座处卸载可调钢筋拉索是在支撑平台安装完成后，安装可调钢筋拉索15，对支撑平台钢筋混凝土支座进行卸载与变形协调，可调钢筋拉索上端锚固端锚固于钢筋混凝土墙柱或梁板结构内，下端与水平工字钢梁或钢管斜撑连接(图9所示)，或者下端固定于钢筋混凝土墙柱或梁板结构内(图10所示)。
步骤(3)中所述的锚固端装置包括与环筒下钢圈焊接的竖板16，竖板的外端呈与螺纹钢筋承重索12垂直的斜面，钢垫板17与竖板的外端斜面焊接，钢垫板外端设置直螺纹套筒18，直螺纹套筒与螺纹钢筋承重索下端的螺纹配合，另有加劲板19与环筒下钢圈20及竖板16焊接。
步骤(3)中所述的张拉锁紧端装置包括通过固定于钢筋混凝土结构层上表面的埋件21，埋件与竖板22焊接，竖板的外端呈与螺纹钢筋承重索12垂直的斜面，钢垫板23与竖板的外端斜面焊接，钢垫板外端设置直螺纹套筒24，直螺纹套筒与螺纹钢筋承重索上端的螺纹配合(图12所示)。
步骤(3)中所述的张拉锁紧端装置还可以是：包括通过螺栓25固定于钢筋混凝土结构层上的钢夹板26，钢夹板一侧与竖板27焊接，竖板的外端呈与螺纹钢筋承重索12垂直的斜面，钢垫板28与竖板的外端斜面焊接，钢垫板外端设置直螺纹套筒29，直螺纹套筒与螺纹钢筋承重索上端的螺纹配合(图13所示)。
Claims (6)
1.一种空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法，其特征是：依次包括下列步骤：
(1)安装挑台：以水平工字钢梁及钢管斜撑构件组成简易桁架，以相邻两组简易桁架根据其位置组合成一体，工字钢梁上布置钢管扣件栏杆，吊装放置并固定于钢筋混凝结构上相应支座位置，端头采用两组斜拉钢丝绳斜拉固定于上方钢筋混凝结构预埋吊环内，形成适用于操作人员操作使用的临时操作挑台；临时操作挑台左右对称各布置一个；
(2)安装中心刚性环筒：环筒吊装前，准备好临时安装用承重索和安装用稳定索，临时安装用承重索和安装用稳定索均采用圆钢制作，并采用匹配花篮丝调节索的长短；临时安装用承重索采用二段形式，其中一段为环筒高度段，其长度与环筒高度匹配，二段之间采用匹配卸扣连接；环筒吊装时，将安装用承重索的环筒高度段下端与环筒下钢圈吊环匹配卸扣连接，并临时固定于环筒上钢圈上；环筒吊装至位置后，采用卸扣连接安装用承重索的另一段，挂于上方钢筋混凝土结构相应的吊环上，然后安装临时安装用稳定索，将临时安装用稳定索一端固定于环筒上钢圈上，另一端固定于下方钢筋混凝土结构相应的吊环上；通过对称调节安装用索上的花篮螺丝控制中心刚性环筒的标高、中心线位置及其垂直度，环筒成为稳定的临时受力平台；
(3)安装螺纹钢筋承重索：环筒安装完毕后，人员可进入环筒，对称安装螺纹钢承重索，先安装螺纹钢筋承重索环筒上的锚固端装置，后对称安装上方钢筋混凝土结构上的张拉锁紧端装置，使螺纹钢承重索固定；
(4)安装简易桁架：螺纹钢筋承重索安装完毕后，在水平工字钢梁构成的平面支撑结构上操作布置简易桁架上的侧上支撑；
(5)安装简易桁架上的侧向支撑及中心刚性环筒上钢圈内撑，此然后，在其上部铺设固定木方及胶合板，形成了刚性上下安全施工隔离支撑平台。
2.根据权利要求1所述的空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法，其特征是：在形成支撑平台后，还安装支撑平台钢筋混凝土支座处卸载可调钢筋拉索。
3.根据权利要求2所述的空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法，其特征是：安装支撑平台钢筋混凝土支座处卸载可调钢筋拉索是在支撑平台安装完成后，安装可调钢筋拉索，对支撑平台钢筋混凝土支座进行卸载与变形协调，可调钢筋拉索上端锚固端锚固于钢筋混凝土墙柱或梁板结构内，下端与水平工字钢梁或钢管斜撑连接，或者下端固定于钢筋混凝土墙柱或梁板结构内。
4.根据权利要求1、2或3所述的空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法，其特征是：步骤(3)中所述的锚固端装置包括与环筒下钢圈焊接的竖板，竖板的外端呈与螺纹钢筋承重索垂直的斜面，钢垫板与竖板的外端斜面焊接，钢垫板外端设置直螺纹套筒，直螺纹套筒与螺纹钢筋承重索下端的螺纹配合，另有加劲板与环筒下钢圈及竖板焊接。
5.根据权利要求1、2或3所述的空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法，其特征是：步骤(3)中所述的张拉锁紧端装置包括通过固定于钢筋混凝土结构层上表面的埋件，埋件与竖板焊接，竖板的外端呈与螺纹钢筋承重索垂直的斜面，钢垫板与竖板的外端斜面焊接，钢垫板外端设置直螺纹套筒，直螺纹套筒与螺纹钢筋承重索上端的螺纹配合。
6.根据权利要求1、2或3所述的空间悬索结构式模板支撑平台的施工方法，其特征是：步骤(3)中所述的张拉锁紧端装置包括通过螺栓固定于钢筋混凝土结构层上的钢夹板，钢夹板一侧与竖板焊接，竖板的外端呈与螺纹钢筋承重索垂直的斜面，钢垫板与竖板的外端斜面焊接，钢垫板外端设置直螺纹套筒，直螺纹套筒与螺纹钢筋承重索上端的螺纹配合.
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