CN104480922B - 空间桁架支模系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间桁架支模系统及其施工方法，包括设置在水中的预制管桩、固定在所述预制管桩上的钢抱箍、浇筑在每个桩顶的混凝土承台及预埋在承台内的钢管立柱、连接立柱和桁架弦杆节点的斜拉杆、由钢管和扣件组合成的空间桁架，在所述空间桁架的立杆上安装顶托，在顶托上安装木枋，在木枋上安装模板以绑扎钢筋和浇筑混凝土梁板。本发明的空间桁架支模系统在地形条件限制情况下，利用预制管桩为支点，采用非落地式空间桁架支模系统进行梁板钢筋、混凝土施工，将传统的垂直支撑系统转变为空间水平支撑系统；本发明利用计算机模拟技术，采用钢管制作空间桁架，作为现浇梁板的受力支撑体系，确保结构安全施工，施工快捷安全。

Description

空间桁架支模系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种空间桁架支模系统及其施工方法。

背景技术

桁架是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构，桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力，可以充分发挥材料的作用，节约材料，减轻结构重量。常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。

随着我国经济的迅速发展和城镇化进程的加快，全国各大城市和一批中等城市普遍兴建了各种亲水平台和水上平台作为大型活动的演出舞台。在工程施工中，现浇的水上混凝土平台的现浇支模体系因涉水、常规施工工艺及附近地形的限制，不能满足施工的要求。一般来说，桁架组成需要立杆作为支撑点，而对于国内日益增多的水中平台、亲水平台及受地形限制等现浇混凝土支模工程，使用常规桁架支模体系的话，将会受水深、水流和地形限制等问题的影响，出现立杆无法立地等一系列的技术问题。所以在地形条件限制情况下，特别是涉水工程，由于满堂架必须进入水中，受水流冲刷及水上杂物的冲击容易造成事故，无法进行满堂支架时，如何对现浇支模系统进行梁板钢筋、砼施工是现有技术中的难点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种空间桁架支模系统及其施工方法，解决普通钢管现浇支模体系需要立杆作为支撑点的难题，以满足涉水平台的施工的要求。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：一种空间桁架支模系统，包括包括设置在水中的预制管桩、固定在所述预制管桩上的钢抱箍、浇筑在每个预制管桩顶上的承台、浇筑在所述承台上方的框架梁、以及盖设在所述框架梁上方的平台，及预埋于承台内的钢管立柱、连接钢管立柱和桁架弦杆节点的斜拉杆、以及由钢管和扣件组合成的空间桁架；所述空间桁架包括上下两层钢管组成的方格网，位于上层的为上弦杆、位于下层的为下弦杆，所述方格网由相互垂直的钢管形成，钢管交叉处采用扣件固定；上下两层方格网间距相同且对应，对应节点之间由竖直的短钢管连接；上下层对角节点之间采用斜杆连接，形成“M”型；所述空间桁架的四个角与所述预制管桩上的钢抱箍固定连接；

所述空间桁架呈方形体且中间镂空，桁架的四个角固定于钢抱箍后，在浇筑梁板混凝土之前，在空间桁架立杆上安装顶托并调平，在所述顶托上铺设双钢管龙骨，在所述龙骨上按间距30cm铺排木枋，在所述木枋上钉立18mm厚模板；在所述承台上按间距25cm铺设木枋，在木枋上钉框架梁底模板，然后安装框架梁侧模板，所述框架梁的横截面为30×60cm，所述底模板和侧模板采用1.8cm的木模；在搭建好的模板中铺设钢筋，所述钢筋形成一个个小的方形体，在平台模板中浇15cm厚的C30混凝土，所述平台的最上面铺设荔枝面黄锈石；所述上弦杆、下弦杆、立杆、斜杆均为直径为48mm的钢管。

作为上述技术方案的改进，在每个承台上预埋钢管立柱，所述钢管立柱与空间桁架弦杆节点之间采用斜拉杆相连接，所述斜拉杆采用φ6mm钢筋和可调长度的螺杆组成，钢管立柱为四根直径为48mm的钢管，并且每相邻的两根钢管之间焊接有钢筋，所述四根钢管分别位于所述承台的四个角上。

进一步地，在浇筑框架梁时在框架梁四周上方预埋钢管，所述空间桁架的钢管交叉处采用的扣件的拧紧力矩在45~60Nm之间。

作为上述方案的改进，所述平台和空间桁架之间设有木枋和支撑架，所述预制管桩伸入到所述承台的底部10cm。

优选地，所述钢抱箍直径为420cm，高为15cm，两侧设有锁紧扣。

在本发明的一实施方式中，所述斜拉杆上设有套管。

一种空间桁架支模系统的施工方法，包括以下步骤：

a、预制管桩的施工，将预制管桩插入到水下土体的设计深度，预制管桩的底部达到强风化岩层中，4个预制管桩形成一个5×5m的方形；

b、在预制管桩上安装钢抱箍，蛙人在水下通过螺栓将钢抱箍锁紧在预制管桩上；

c、在钢抱箍之间安装空间桁架的下层钢管方格网，方格网由纵横垂直交叉的直径48mm钢管组成，钢管间距不大于90cm，该方格网面应该调整水平，所述钢管方格网以钢抱箍为支撑；

d、在预制管桩顶上浇筑钢筋混凝土承台，同时在承台内预埋钢管立柱；承台模板支立于钢抱箍和钢管方格网上；

e、在下层方格网交点处设立杆，与方格网平面垂直，立杆与方格网钢管采用扣件固定，然后在立杆上部相应位置安装空间桁架的上层钢管方格网，其与下层方格网对应，最后安装节点之间的斜杆，组成M型骨架，并最终组成空间桁架体系；

f、安装采用φ6mm钢筋和可调长度的螺杆组成的斜拉杆、套管；

g、在立杆上安装可调顶托，在所述顶托上铺设双钢管龙骨，在龙骨上按间距30cm铺排木枋，并在木枋上钉立18mm厚模板；在承台上按间距25cm铺设木枋，在木枋上钉框架梁底模板，接着安装框架梁侧模板；

h、在搭建好的平台模板中安装结构梁板的钢筋；

i、浇筑结构梁、板混凝土；

j、进行结构混凝土养护，当强度达到70%的设计强度后拆模；

其中，在步骤a之前，先建立空间桁架支模系统的模型，用MIDAS结构计算软件建立模型，模拟空间桁架支模系统在实际荷载条件下的受力状态，计算空间桁架支模系统中的框架梁和平台的理论受力状态，当理论受力状态满足要求后，搭设实际的空间桁架支模系统。

优选地，在步骤g和步骤h之间，对搭设完成的空间桁架进行预压试验，当沉降量符合要求后，则进行下道工序。

进一步地，步骤d包括在钢抱箍上安装组合钢模板，再在组合钢模板内抽水，然后整体安放承台的钢筋，预制管桩桩顶插钢管桁架支撑，浇筑承台砼。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明的空间桁架支模系统在地形条件限制情况下，无法进行满堂支架时，利用预制管桩为支点，采用无立地支撑杆空间桁架支模系统进行梁板钢筋、砼施工，将传统的垂直支撑系统转变为空间水平支撑系统；本发明利用计算机模拟技术，采用钢管制作空间桁架，作为现浇梁板的受力支撑体系，确保结构安全施工。本发明的空间桁架支模系统在地形受限制的情况下有较强的适应性，适用于现浇构筑物面积较大，跨度较大，解决因地形受限制而无立地支撑等情况，对涉水平台、现浇混凝土结构等施工具有推进作用，施工快捷安全。本发明的空间桁架支模系统采用钢抱箍加空间桁架的搭设工艺进行现浇混凝土板梁的施工，解决普通钢管现浇支模体系需要立杆作为支撑点的难题，空间桁架承载力大、稳定性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明优选实施例的空间桁架支模系统的断面结构示意图。

图2是本发明优选实施例的空间桁架支模系统的钢抱箍的结构示意图。

图3是本发明优选实施例的空间桁架支模系统的承台的结构示意图。

图4是本发明优选实施例中空间桁架支模系统的施工方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，是本发明优选实施例的空间桁架支模系统的结构示意图，本发明的空间桁架支模系统包括设置在水中的预制管桩10、固定在所述预制管桩10上的钢抱箍20、浇筑在每个预制管桩10顶上的承台40、浇筑在所述承台40上方的框架梁50、以及盖设在所述框架梁50上方的平台30，及预埋于承台40内的钢管立柱51、连接钢管立柱51和桁架弦杆节点的斜拉杆52、以及由钢管和扣件组合成的空间桁架；优选地，所述预制管桩10伸入到所述承台40的底部１０ｃｍ。

所述空间桁架包括上下两层钢管组成的方格网，位于上层的为上弦杆71、位于下层的为下弦杆72，所述方格网由相互垂直的钢管形成，钢管交叉处采用扣件固定，其中，所述空间桁架的钢管交叉处采用的扣件的拧紧力矩在45~60Nm之间。上下两层方格网间距相同且对应，对应节点之间由竖直的短钢管连接；上下层对角节点之间采用斜杆73连接，形成“M”型；所述空间桁架的四个角与所述预制管桩10上的钢抱箍20固定连接；其中，本发明的上弦杆71、下弦杆72、立杆74、斜杆73采用直径为48mm的钢管，通过插装连接扣和扣件固定组成空间桁架，其安装简单方便，其长度可随具体要求的大小而调节，刚度好，强度高。

所述空间桁架呈方形体且中间镂空，空间桁架的四个角固定于钢抱箍20后，在浇筑梁板混凝土之前，在空间桁架立杆74上安装顶托60并调平，在所述顶托60上铺设双钢管龙骨61，在所述龙骨61上按间距30cm铺排木枋81，在所述木枋81上钉立18mm厚模板；在所述承台40上按间距25cm铺设木枋82，在木枋82上钉框架梁50底模板，然后安装框架梁50侧模板，所述框架梁50的横截面为30×60cm，所述底模板和侧模板采用1.8cm的木模；在搭建好的模板中铺设钢筋，所述钢筋形成一个个小的方形体，在平台模板中浇15cm厚的C30混凝土，所述平台的最上面铺设荔枝面黄锈石。

本发明的框架梁50和平台30按工程中具体的开间模式进行组装，两端固定后在其上放置木枋，木枋上放置模板，完成模板支设，然后浇筑框架梁50和平台30的砼。所述框架梁50呈方形体且中间镂空，框架梁50的四个角位于所述承台40的中间位置，在浇筑框架梁50之前，搭建框架梁50模板，所述框架梁50模板由底模板和侧模板组成，所述底模板铺设在所述上弦杆71的上方；所述框架梁50模板采用1.8cm的木模，所述框架梁50的横截面为30×60cm；所述平台30呈方形体，在搭建好的平台模板中铺设呈空间布置的钢筋，所述钢筋形成一个个小的方形体，在平台模板中浇15cm厚的C15混凝土，所述平台的最上面铺设荔枝面黄锈石；承台40之间最大的距离为5×5m，平台30通过空间桁架及斜撑将重量传递至预制管桩10上。

优选地，在每个承台40上预埋钢管立柱51，所述钢管立柱51与空间桁架弦杆节点之间采用斜拉杆52相连接，所述斜拉杆52采用φ6mm钢筋和可调长度的螺杆组成，钢管立柱51为四根直径为48mm的钢管，并且每相邻的两根钢管之间焊接有钢筋，所述四根钢管分别位于所述承台40的四个角上。优选地，所述斜拉杆52上设有套管53。

一般悬空结构的模板支撑使用较多的是预应力斜拉桁架体系，这种体系是通过在桁架上布置作为柔性支撑的斜拉杆，改变桁架的内力分布，降低支撑体系的最大挠度，由于和主体结构相连的支座个数增加，桁架支座出的支反力大大减小，本发明的钢管立柱51、斜撑和斜拉杆52可有效地降低跨中挠度和支座处对主体结构的冲切力，不会产生无效而有害的水平力。

本发明的空间桁架支模系统起到很好的支撑效果，它是利用设置在水中的预制管桩10作为支撑体，采用钢抱箍20、钢管平台30、空间桁架及斜撑，将支模系统中承台40、框架梁50和平台30通过合理分布及节点装配处理，形成一种空间桁架模板支撑平台，看似柔性的空间支撑结构，其不仅体现了非常优越的经济性能，同时具有比其它的模板支撑类型更高的强度、刚度和空间安全稳定性能，而且安装、拆除简便，实现了以各个钢管支架搭接控制设计，保证了再极端不利荷载作用下模板支撑体系的安全性能。

进一步地，为了增加平台30在浇筑的过程中的稳定性，防止其出现侧偏的现象，在浇筑梁板混凝土之前，在空间桁架立杆74上安装顶托60并调平，在所述顶托60上铺设双钢管龙骨61，在所述龙骨61上按间距30cm铺排木枋81，在所述木枋81上钉立18mm厚模板；在所述承台40上按间距25cm铺设木枋82，在木枋82上钉框架梁50底模板，然后安装框架梁50侧模板，所述框架梁50的横截面为30×60cm，所述底模板和侧模板采用1.8cm的木模；在搭建好的模板中铺设钢筋，所述钢筋形成一个个小的方形体，在平台模板中浇15cm厚的C30混凝土，木枋和顶托60的安装、拆卸和长度调节灵活方便，可以减少大量的脚手架支设，在平台30底部形成较大空间，便于其空间的再利用，同时增大了桁架的强度，提高了支模及浇筑混凝土过程中的稳定性。

本发明的一种优选实施方式中，所述钢抱箍20直径为420cm，高为15cm，两侧设有锁紧扣21，锁紧扣21通过螺栓将钢抱箍20固定在所述预制管桩10。

如图4所示，本发明的空间桁架支模系统的施工方法包括以下步骤：

a、预制管桩10的施工，将预制管桩10插入到水下土体的设计深度，预制管桩10的底部达到强风化岩层中，4个预制管桩10形成一个5x5m的方形；

b、在预制管桩10上安装钢抱箍20，蛙人在水下通过螺栓将钢抱箍20锁紧在预制管桩10上；

c、在钢抱箍20之间安装空间桁架的下层钢管方格网，方格网由纵横垂直交叉的直径48mm钢管组成，钢管间距不大于90cm，该方格网面应该调整水平，所述钢管方格网以钢抱箍20为支撑；

d、在预制管桩10顶上浇筑钢筋混凝土承台40，同时在承台40内预埋钢管立柱51；承台模板支立于钢抱箍20和钢管方格网上；

e、在下层方格网交点处设立杆74，与方格网平面垂直，立杆74与方格网钢管采用扣件固定，然后在立杆74上部相应位置安装空间桁架的上层钢管方格网，其与下层方格网对应，最后安装节点之间的斜杆73，组成M型骨架，并最终组成空间桁架体系；

f、安装采用φ6mm钢筋和可调长度的螺杆组成的斜拉杆52、套管53；

g、在立杆74上安装可调顶托60，在所述顶托60上铺设双钢管龙骨61，在龙骨61上按间距30cm铺排木枋81，并在木枋81上钉立18mm厚模板；在承台40上按间距25cm铺设木枋82，在木枋82上钉框架梁50底模板，接着安装框架梁50侧模板；

h、在搭建好的平台模板中安装结构梁板的钢筋；

i、浇筑结构梁、板混凝土；

j、进行结构混凝土养护，当强度达到70%的设计强度后拆模；

其中，在步骤a之前，先建立空间桁架支模系统的模型，用MIDAS结构计算软件建立模型，模拟空间桁架支模系统在实际荷载条件下的受力状态，计算空间桁架支模系统中的框架梁和平台的理论受力状态，当理论受力状态满足要求后，搭设实际的空间桁架支模系统。

进一步地，步骤d包括在钢抱箍20上安装组合钢模板41，再在组合钢模板41内抽水，然后整体安放承台40的钢筋，预制管桩10桩顶插钢管桁架支撑，浇筑承台40砼。

优选地，在步骤g和步骤h之间，对搭设完成的空间桁架进行预压试验，利用现场的钢管进行预压试验，分4次加载预压，加载重量等于平台30自重1.2倍，进行分级加载50%→80%→100%→120%。预压报警值定为15mm，如观测累计沉降量达到报警值，立即停止加载，查明原因并对空间桁架70体进行加固处理后再加载预压，当沉降量符合要求后，则进行下道工序。

本发明的空间桁架支模系统在地形条件限制情况下，无法进行满堂支架时，利用预制管桩10为支点，采用无立地支撑杆空间桁架支模系统进行梁板钢筋、砼施工，将传统的垂直支撑系统转变为空间水平支撑系统；本发明利用计算机模拟技术，采用钢管制作空间桁架，作为现浇梁板的受力支撑体系，确保结构安全施工。本发明的空间桁架支模系统在地形受限制的情况下有较强的适应性，适用于现浇构筑物面积较大，跨度较大，解决因地形受限制而无立地支撑等情况，对涉水平台、现浇混凝土结构等施工具有推进作用，施工快捷安全。本发明的空间桁架支模系统采用钢抱箍加空间桁架的搭设工艺进行现浇混凝土板梁的施工，解决普通钢管现浇支模体系需要立杆作为支撑点的难题，空间桁架承载力大、稳定性高。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.空间桁架支模系统，其特征在于：包括设置在水中的预制管桩、固定在所述预制管桩上的钢抱箍、浇筑在每个预制管桩顶上的承台、浇筑在所述承台上方的框架梁、以及盖设在所述框架梁上方的平台，及预埋于承台内的钢管立柱、连接钢管立柱和桁架弦杆节点的斜拉杆、以及由钢管和扣件组合成的空间桁架；

所述空间桁架包括上下两层钢管组成的方格网，位于上层的为上弦杆、位于下层的为下弦杆，所述方格网由相互垂直的钢管形成，钢管交叉处采用扣件固定；上下两层方格网间距相同且对应，对应节点之间由竖直的短钢管连接；上下层对角节点之间采用斜杆连接，形成“M”型；所述空间桁架的四个角与所述预制管桩上的钢抱箍固定连接；

所述空间桁架呈方形体且中间镂空，桁架的四个角固定于钢抱箍后，在浇筑梁板混凝土之前，在空间桁架立杆上安装顶托并调平，在所述顶托上铺设双钢管龙骨，在所述龙骨上按间距30cm铺排木枋，在所述木枋上钉立18mm厚模板；在所述承台上按间距25cm铺设木枋，在木枋上钉框架梁底模板，然后安装框架梁侧模板，所述框架梁的横截面为30×60cm，所述底模板和侧模板采用1.8cm的木模；在搭建好的模板中铺设钢筋，所述钢筋形成一个个小的方形体，在平台模板中浇15cm厚的C30混凝土，所述平台的最上面铺设荔枝面黄锈石；

所述上弦杆、下弦杆、立杆、斜杆均为直径为48mm的钢管。

2.如权利要求1所述的空间桁架支模系统，其特征在于：在每个承台上预埋钢管立柱，所述钢管立柱与空间桁架弦杆节点之间采用斜拉杆相连接，所述斜拉杆采用φ6mm钢筋和可调长度的螺杆组成，钢管立柱为四根直径为48mm的钢管，并且每相邻的两根钢管之间焊接有钢筋，所述四根钢管分别位于所述承台的四个角上。

3.如权利要求1所述的空间桁架支模系统，其特征在于：所述空间桁架的钢管交叉处采用的扣件的拧紧力矩在45~60Nm之间。

4.如权利要求1所述的空间桁架支模系统，其特征在于：所述预制管桩伸入到所述承台的底部10cm。

5.如权利要求1所述的空间桁架支模系统，其特征在于：所述钢抱箍直径为420cm，高为15cm，两侧设有锁紧扣。

6.如权利要求1所述的空间桁架支模系统，其特征在于：所述斜拉杆上设有套管。

7.一种如权利要求1所述的空间桁架支模系统的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、预制管桩的施工，将预制管桩插入到水下土体的设计深度，预制管桩的底部达到强风化岩层中，4个预制管桩形成一个5×5m的方形；

b、在预制管桩上安装钢抱箍，蛙人在水下通过螺栓将钢抱箍锁紧在预制管桩上；

c、在钢抱箍之间安装空间桁架的下层钢管方格网，方格网由纵横垂直交叉的直径48mm钢管组成，钢管间距不大于90cm，该方格网面应该调整水平，所述钢管方格网以钢抱箍为支撑；

d、在预制管桩顶上浇筑钢筋混凝土承台，同时在承台内预埋钢管立柱；承台模板支立于钢抱箍和钢管方格网上；

e、在下层方格网交点处设立杆，与方格网平面垂直，立杆与方格网钢管采用扣件固定，然后在立杆上部相应位置安装空间桁架的上层钢管方格网，其与下层方格网对应，最后安装节点之间的斜杆，组成M型骨架，并最终组成空间桁架体系;

f、安装采用φ6mm钢筋和可调长度的螺杆组成的斜拉杆、套管；

g、在立杆上安装可调顶托，在所述顶托上铺设双钢管龙骨，在龙骨上按间距30cm铺排木枋，并在木枋上钉立18mm厚模板；在承台上按间距25cm铺设木枋，在木枋上钉框架梁底模板，接着安装框架梁侧模板;

h、在搭建好的平台模板中安装结构梁板的钢筋；

i、浇筑结构梁、板混凝土；

j、进行结构混凝土养护，当强度达到70%的设计强度后拆模；

其中，在步骤a之前，先建立空间桁架支模系统的模型，用MIDAS结构计算软件建立模型，模拟空间桁架支模系统在实际荷载条件下的受力状态，计算空间桁架支模系统中的框架梁和平台的理论受力状态，当理论受力状态满足要求后，搭设实际的空间桁架支模系统。

8.如权利要求7所述的空间桁架支模系统的施工方法，其特征在于：在步骤g和步骤h之间，对搭设完成的空间桁架进行预压试验，当沉降量符合要求后，则进行下道工序。

9.如权利要求7所述的空间桁架支模系统的施工方法，其特征在于：步骤d包括在钢抱箍上安装组合钢模板，再在组合钢模板内抽水，然后整体安放承台的钢筋，预制管桩桩顶插钢管桁架支撑，浇筑承台砼。