CN106193590B - 混凝土型钢模板支撑施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混凝土型钢模板支撑施工方法，该施工方法的步骤包括：荷载计算、支撑体系选择、钢梁选型、锚筋计算、施工、H型钢安装、模板起拱、钢梁平台拆除。该混凝土型钢模板支撑施工方法成功解决了超高悬空混凝土梁底部架体搭设、固定、施工等一系列难题。该方法适用于超高大跨中庭钢筋混凝土梁板结构施工。施工操作方便，施工工艺简单，易掌握，生产效率高，有较好的适用性。与传统架体方案相比，安全系数高，不会产生安全隐患。

Description

混凝土型钢模板支撑施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体地说是一种混凝土型钢模板支撑施工方法。

背景技术

一般的，建筑内中庭具有能够引入自然光、创造舒适的环境和良好的通风状况等显著功能，对人们的视觉造成一定的冲击，因此带有中庭结构的建筑备受设计师的青睐。中庭结构往往具有大跨度、大高度、大空间等特点，施工时往往给建筑施工企业带来较大的挑战。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种混凝土型钢模板支撑施工方法。

本发明的技术方案是按以下方式实现的，该混凝土型钢模板支撑施工方法，该施工方法的步骤包括：

A、荷载计算

B、支撑体系选择

根据荷载计算及查型钢力学表，支撑形式布设如下：确定牛腿设置标高；

在该标高两侧混凝土柱处分别安装一块钢板，与工字钢牛腿焊接连接，在牛腿上设置一根工字钢，工字钢形成整体的简支钢梁作为承受荷载的主要构件；

在钢梁两侧腹肋位置斜向焊接槽钢作为施工操作平台，水平槽钢端部焊接角钢作为操作平台的围挡防护；

钢梁架设完毕之后，在两侧槽钢上满铺钢芭网，并用铁丝与槽钢固定牢固，利用钢梁架设的平台进行悬空梁的模板与混凝土施工；

C、钢梁选型

选用钢梁为Q235钢材；

D、锚筋计算

锚筋拟采用二级钢Ф20钢筋，采用人工穿孔塞焊，焊缝高度为12mm，锚板厚度t为20mm，锚筋拟采用二层；

E、施工：

E1、H型钢安装

a1．牛腿加工按照设计尺寸在加工场加工完毕后在现场与锚板焊接连接，焊接前在钢板板上测绘出中心线及控制线，焊接焊缝饱满均匀，焊缝的连接形式为双面贴角焊缝；

b2．待下一层柱混凝土强度达到设计强度100%后，进行牛腿安装，在每个混凝土柱上用墨线抄测出钢板的中心线控制线及化学锚栓钻孔位置，安装完成后牛腿上表面标高误差控制在5mm范围之内；

c3．安装钢梁，利用塔吊，安全、准确的安装钢梁；

d4．使用及拆除，使用过程中加强对牛腿及钢梁之间的检查维护，以及做好支撑系统上的安全防护工作，拆除直接利用塔吊垂直调运至地面；

钢梁吊装选取两个吊装点，两个点均距端部80cm，保证钢梁在吊装过程中受力平衡，始终处于水平状态，方便在牛腿上的定位固定；

水平槽钢安装完成后，即在梁两侧铺设钢芭，两侧护栏处加装密目网；

E2、模板起拱

混凝土梁以钢梁作为底部模板，在跨中位置使模板起拱50mm，模板以跨中位置向两边各铺1m，两端部切割光滑倒角，保证模板面平滑过渡；其中因模板起拱架空部分填充楔形木块垫实，并与模板采用钉子连接牢固，避免施工过程中导致楔形木块晃动；

E3、钢梁平台拆除

拆除时主要考虑钢梁的起卸，结合建筑本身制定拆除方案：

a1．钢梁平台拆除具备的必要条件是悬空混凝土结构同条件砼试块抗压强度达到设计强度的100%，跨度大于8m，其中侧模拆除在混凝土强度不低于1.2MPa，且侧模拆除需保证砼表面及棱角不受损坏；

b2．拆除钢梁承载平台上钢芭后，清理归拢钢梁上溅落的混凝土残留块；

c3．钢梁拆除采用整体拆除方式，拆除过程必需始终保持起钩状态；

d4．利用悬空混凝土梁与梁之间的孔洞，塔吊吊钩通过该孔洞用钢丝绳系稳钢梁，此时系钢丝绳人员的作业面为标高为30.4m的顶层平面，该人员需配备与顶层平面内架相连的安全带；

e5．钢梁拆除过程中需用塔吊持续吊住钢梁，然后再用高压氧气焊两边同时拆除钢梁的20mm限位钢筋；

f6．钢梁拆除完成即可拆除连接钢板的化学螺栓，拆除过程序上下层操作密切配合。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：

该混凝土型钢模板支撑施工方法成功解决了超高悬空混凝土梁底部架体搭设、固定、施工等一系列难题。该方法适用于超高大跨中庭钢筋混凝土梁板结构施工。

H型钢上皮直接当做混凝土梁底模使用，省去普通模板安装时梁底模板及木方安装的工序。

H型钢两侧增加操作平台，方便侧模安装、钢筋安装及砼施工的操作。

H型钢及操作平台可提前制作完成，不受其他工序制约，节省工期，在造价方面与传统36m满堂架体方案相比，可大幅减少人工材料费。

施工操作方便，施工工艺简单，易掌握，生产效率高，有较好的适用性。与传统架体方案相比，安全系数高，不会产生安全隐患。

该方法在混凝土梁两端柱子上预设牛腿架设H型钢，型钢的上端面与混凝土梁下底面相平，以此解决其支撑体系的施工问题。首先对超高、超大跨悬空混凝土结构的荷载进行计算分析，根据荷载的计算，选择H型钢梁的规格型号。设计钢梁承载平台系统，混凝土结构的荷载均布传至钢梁承载平台系统，而钢梁承载平台的受力通过牛腿传递给主体结构本身的纵向受力结构。这样使得超高、超大跨悬空混凝土结构支撑体系仅需考虑钢梁承载平台即可，该方案改进传统的高空混凝土结构的支撑体系，即由过去的搭设满堂脚手架架体作为支撑体系改为采用钢结构钢梁支撑平台，创新了钢结构作为施工措施在建筑施工中的使用方法，减少繁琐的架体搭设，提高安全系数。

本方法全面阐述了超高中庭混凝土型钢支撑模板施工的全过程，从埋件的设置、型钢的制作安装、混凝土梁的预拱设置、操作平台的设置、型钢梁的拆除等详细说明了各施工过程需要注意的问题。

本方法通过在中庭混凝土结构下方设置H型钢，直接利用型钢当做混凝土梁底模，避免了超高满堂脚手架的搭设；通过设置在H型钢上的操作平台解决工人进行钢筋绑扎、模板支设及拆除、混凝土浇筑等问题。H型钢的吊装充分利用施工现场的塔吊进行安装和拆除。现场加工操作平台，避免了高架支模架体搭设，减少了投入，增加了安全保证系数，大幅减少人工材料费用，节省了工期。

该混凝土型钢模板支撑施工方法设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。

附图说明

附图1是本发明的施工工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的混凝土型钢模板支撑施工方法作以下详细说明。

如附图所示，本发明的混凝土型钢模板支撑施工方法，该施工方法的步骤包括：

A、荷载计算

1、相关参数取值，按混凝土比重24 KN /m3，钢筋比重1.5KN/m3，模板0.15KN/m2，支撑0.1KN/m2，振动荷载2 KN/m3

2、混凝土荷载N1=57.6 KN，钢筋荷载N2=3.6 KN，支撑荷载N3 =4.8KN，振动荷载N4=4.8KN

3、单层组合荷载，载系数取1.2，N=（57.6 KN+3.6 KN+4.8 KN+4.8）×1.2KN =84.96KN

4、作用在简支钢梁上的荷载按照均布荷载计算，求均布荷载q（预设四根钢梁组成受力支撑平台）

q=84.96KN÷12m=7.08KN/m，(计算时按7.1 KN/m)。

B、支撑体系选择

根据荷载计算及查型钢力学表，支撑形式选择布设如下：根据梁高等因素确定牛腿设置标高，牛腿材料为HM440工字钢，牛腿高度为23cm。在该标高两侧混凝土柱处分别安装1块400*740*20钢板，与工字钢牛腿焊接连接，在牛腿上设置1根HM440工字钢，工字钢形成整体的简支钢梁作为承受荷载的主要构件，钢梁实际长为11360mm（两端共留40mm缝隙,计算时跨度仍按12000mm取值）。在钢梁两侧腹肋位置斜向焊接槽钢作为施工操作平台，两边槽钢伸出长度各距对应梁边600mm，槽钢间距为800mm，水平槽钢端部焊接长度为1.1m高的角钢作为操作平台的围挡防护。

钢梁架设完毕之后，在两侧槽钢上满铺钢芭网，并用铁丝与槽钢固定牢固，这样就能利用钢梁架设的平台进行悬空梁的模板与混凝土施工。HM440工字钢都采用热轧普通工字钢。

C、钢梁选型

计划选用钢梁为Q235钢材，梁跨度12.000m，梁平面外计算长度3.000(m)，

钢梁截面：国标宽、窄翼缘H型钢：HM440×300

容许挠度限值[υ]:l/400=30.000(mm)

计算最大挠度:20.028(mm)<容许挠度:30.000(mm)

简支梁挠度验算满足，HM440×300可满足使用要求。

D、锚筋计算

锚筋拟采用二级钢Ф20钢筋，采用人工穿孔塞焊，焊缝高度为12mm，锚板厚度t为20mm，锚筋拟采用二层，ar锚筋层数的影响系数，取三层时ar取0.9。

计算所需锚筋的总截面面积为490.6 mm2，所以按照计算得出所需锚筋的总截面面积为490.6mm2，即三根Ф16钢筋（面积为602.9mm2）即可，实际施工时埋件上的锚筋按照构造要求布设为两排二层共八根Ф20钢筋，每排4根，锚筋的锚固长度为170mm；故采用8M20化学螺栓。

E、施工

E1、H型钢安装

a1．牛腿加工按照设计尺寸在加工场加工完毕后在现场与锚板焊接连接，焊接前在钢板板上测绘出中心线及控制线，焊接焊缝饱满均匀，焊缝的连接形式为双面贴角焊缝，焊缝高度不小于12mm。

b2．待下一层柱混凝土强度达到设计强度100%后，进行牛腿安装，在每个混凝土柱上用墨线抄测出钢板的中心线控制线及化学锚栓钻孔位置，安装完成后牛腿上表面标高误差控制在5mm范围之内。钢板与牛腿的焊接、化学螺栓的安装定位及其重要，在整个实施过程中技术要求最为严格，必须高标准的要求执行，系统的对焊接工人进行技术交底，持证上岗。

c3．安装钢梁，利用塔吊，加强塔吊司机、指挥及安装人员的沟通配合，提前准备相应的吊装方式，安全、准确的安装钢梁。

d4．使用及拆除，使用过程中加强对牛腿及钢梁之间的检查维护，以及做好支撑系统上的安全防护工作，拆除直接利用塔吊垂直调运至地面，完成施工措施使命。

e5．梁在预制厂依据结构跨距下料11.360m，下料长度按照跨度缩尺40mm，钢梁材质必须是通长无焊缝。

f6．钢板上化学螺栓安装孔在工厂提前加工完成。

g7．钢梁安装时作业半径内暂停其他工种作业施工，并设置禁行警示标志，同时安排专人负责。

h8．起吊安装顺序按照由远及近原则，设立一名指挥长，指挥长施工前对操作人员进行全面的技术安全交底，所有操作人员在起吊过程中听从指挥长指挥，按照分工要求各自对自己的岗位范围进行安全检查，对各种情况都必须向指挥者汇报，发现问题马上解决，使人人都做到有底有数，明白自己的操作全过程和吊装的安全要求。

i9．待钢梁构件被吊到安装高度时，指挥者发出停止信号，塔吊停止上升起动，吊在空中的构件由两头的绳索稳定，塔吊水平转动吊至牛腿上，然后缓慢调节挪至将钢梁两端均落在牛腿中心位置，位置正确后即刻进行钢梁水平方向的限位施工，即在牛腿两侧分别用两根直径为20mm的钢筋紧贴钢梁焊接，待钢梁水平限位筋焊接稳固后，拆卸捆扎钢丝绳，把吊杆与钢梁构件全脱离，再进行下一跟钢梁的吊装，以上过程循环。

j10．安装完成后对钢梁平台水平度进行抄测，并做好记录。

k11．钢梁吊装选取两个吊装点，两个点均距端部80cm，保证钢梁在吊装过程中受力平衡，始终处于水平状态，方便在牛腿上的定位固定。

l12．水平槽钢安装完成后，即在梁两侧铺设钢芭，两侧护栏处加装密目网，梁的安装过程同普通梁的安装，注意需在梁中位置起拱。

E2、模板起拱

混凝土梁以钢梁作为底部模板，在跨中位置使模板起拱50mm（其中钢梁中部在混凝土梁作用下挠度经计算为20mm，根据施工规范起拱l/1000～3l/1000取值30mm），模板以跨中位置向两边各铺1m，两端部切割光滑倒角，保证模板面平滑过渡。其中因模板起拱架空部分填充楔形木块垫实，并与模板采用小号钉子连接牢固，避免施工过程中导致楔形木块晃动。

E3、钢梁平台拆除

拆除时主要考虑钢梁的起卸，起吊过程中不破坏建筑结构，不发生安全事故。结合建筑本身制定拆除方案，主要把握以下原则：

1．钢梁平台拆除具备的必要条件是悬空混凝土结构同条件砼试块抗压强度达到设计强度的100%（跨度大于8m），其中侧模拆除在混凝土强度不低于1.2MPa，且侧模拆除需保证砼表面及棱角不受损坏。

2．拆除钢梁承载平台上钢芭后，清理归拢钢梁上溅落的混凝土残留块，注意不能直接抛落，以防高空坠物发生安全事故。

3．钢梁拆除采用整体拆除方式，拆除过程必需始终保持起钩状态。

4．利用悬空混凝土梁与梁之间的孔洞，塔吊吊钩通过该孔洞用钢丝绳系稳钢梁，此时系钢丝绳人员的作业面为标高为30.4m的顶层平面，该人员需配备与顶层平面内架相连的安全带。

5．钢梁拆除过程中需用塔吊持续吊住钢梁，然后再用高压氧气焊两边同时拆除钢梁的20mm限位钢筋。

6．钢梁拆除完成即可拆除连接钢板的化学螺栓，拆除过程序上下层操作人员密切配合

7．钢梁拆除作业人员必须听从指挥长指挥，作业前进行全面的安全技术交底，作业时佩戴安全帽、系好安全绳、穿防滑鞋，正确按照交底执行每道工序，施工现场做好安全警示标志，无关人员不得进入现场。

质量控制：

严格按照国家及行业标准《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)、《机械设备安装工程施工及验收通用规范》(GB50231-2009)、《建筑施工高处作业安全技术规程》（JGJ80-1991）、《建筑钢结构焊接技术规程J》（GJ81-2002）、《工程测量规范》（GB50026-2007）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）和设计图纸的要求进行施工。各种材料必须符合国标、行业标准和设计要求。所有进场材料必须有质量证明书和复试报告，并认真进行品种、规格、几何尺寸的检验并分类堆放。

安全措施：

工程的安全文明施工纳入项目班子的统一管理，设专职安全文明施工监督管理员，建立安全文明施工责任制度，并设立安全文明施工的处罚制度，层层落实安全文明施工的责任，责任到位，责任到人。

新进场工人和调换工种的职业进行安全教育和技术培训，经考核合格，发证后方给上岗，做到持证上岗。钢梁吊装时，做好安全警戒和安全警示措施，防止非施工人员入场。

钢梁吊装、拆除前，检查钢丝绳的完好性及吊挂结构的安全性。

操作人员应按指挥人员的手势或哨音进行操作，若指挥信号不清或将引起事故时，操作人员可拒绝执行，并应立即通知指挥人员。但对有关人员发出的危险信号均应听从。

钢梁吊装人员必须佩带安全带作业，带好安全帽。

钢梁吊至指定高度后缓慢下放，直至平稳落在牛腿上。钢梁安装完成后两侧满铺钢芭网片，两侧围挡挂设密目网。

移动电焊机时，应切断电源，不得用拖拉电缆的方法移动电焊机。当焊接中突然停电时，应立即切断电源。电焊机应放在避雨、通风较好的地方。焊接时，不允许用铁板搭接的代替电焊机的搭铁

电焊机外壳，必须有良好的接零或接地保护，其电源的装拆应由电工进行。电焊机的一次与二次绕组之间，绕组与铁芯之间，绕组、引线与外壳之间，绝缘电阻均不得低于0.5兆欧。

电焊机应放在防雨和通风良好的地方，焊接现场不准堆放易燃、易爆物品，使用电焊机必须按规定穿戴防护用品。

交流弧焊机一次电源线长度应不大于5米，电焊机二次线电缆长度应不大于30米。焊钳与把线必须绝缘良好、连接牢固，更换焊条应戴手套。

环保措施：

H型钢操作平台所需型钢钢及槽钢、角钢在工厂加工成半成品，施工现场只是将半成品焊接成型，大大的减少现场焊接量，减少了现场的光污染和空气污染。现场焊接时，在四周布置遮光棚，避免电弧光外泄。

为控制场内噪音，使用环保型震动工具，泵车采用液压型；塔吊运转不使用口哨，利用对讲机指挥。

对人为活动噪音应有管理制度，施工人员进入现场不得大声喧哗、吵闹，特别要杜绝人为敲打、叫嚷、野蛮装卸噪声等现象，加强教育，使人为噪音减少到最低点。

施工垃圾严禁随意凌空抛散造成扬尘。混凝土施工时的废弃物应及时清运，保持工完场清。施工期间产生的废钢材、木材，塑料等固体废料应予回收利用。

值班电工跟班作业，及时检查现场电气设备及线路的运行情况，发现问题及时处理并作好记录。

施工期间，现场内的材料应按施工平面布置要求按类归堆放好，各工序完成后的剩余材料严禁乱堆乱放；确保周围环境的清洁。

效益分析：

采用型钢模板支架，并且充当了混凝土梁的底模板，避免了满堂高架架体的搭设，不仅增加了安全保障，还减少了满堂脚手架材料租赁费和搭设费用。型钢支模采用市场现存的H型钢，在现场加工，通过塔吊安装和拆除，加快了整个工程的进展。本方法在施工过程中除了主要应用型钢模板支架，所采用的钢材全部可以回收，并且角钢可以用于金属屋面的施工，很少用高费用的措施。

本方法的成功应用为同类结构的施工开创了一种全新的施工方法，充分体现了建筑科技发展以项目实体为依托的示范作用，具有良好的社会效益。

Claims (1)

1.混凝土型钢模板支撑施工方法，其特征在于该施工方法的步骤包括：

A、荷载计算

B、支撑体系选择

根据荷载计算及查型钢力学表，支撑形式布设如下：确定牛腿设置标高；

在该标高两侧混凝土柱处分别安装一块钢板，与工字钢牛腿焊接连接，在牛腿上设置一根工字钢，工字钢形成整体的简支钢梁作为承受荷载的主要构件；

在钢梁两侧腹肋位置斜向焊接槽钢作为施工操作平台，水平槽钢端部焊接角钢作为操作平台的围挡防护；

钢梁架设完毕之后，在两侧槽钢上满铺钢芭网，并用铁丝与槽钢固定牢固，利用钢梁架设的平台进行悬空梁的模板与混凝土施工；

C、钢梁选型

选用钢梁为Q235钢材；

D、锚筋计算

锚筋拟采用二级钢Ф20钢筋，采用人工穿孔塞焊，焊缝高度为12mm，锚板厚度t为20mm，锚筋拟采用二层；

E、施工

E1、H型钢安装

a1．牛腿加工按照设计尺寸在加工场加工完毕后在现场与锚板焊接连接，焊接前在钢板板上测绘出中心线及控制线，焊接焊缝饱满均匀，焊缝的连接形式为双面贴角焊缝；

b2．待下一层柱混凝土强度达到设计强度100%后，进行牛腿安装，在每个混凝土柱上用墨线抄测出钢板的中心线控制线及化学锚栓钻孔位置，安装完成后牛腿上表面标高误差控制在5mm范围之内；

c3．安装钢梁，利用塔吊，安全、准确的安装钢梁；

d4．使用及拆除，使用过程中加强对牛腿及钢梁之间的检查维护，以及做好支撑系统上的安全防护工作，拆除直接利用塔吊垂直调运至地面；

钢梁吊装选取两个吊装点，两个点均距端部80cm，保证钢梁在吊装过程中受力平衡，始终处于水平状态，方便在牛腿上的定位固定；

水平槽钢安装完成后，即在梁两侧铺设钢芭，两侧护栏处加装密目网；

E2、模板起拱

混凝土梁以钢梁作为底部模板，在跨中位置使模板起拱50mm，模板以跨中位置向两边各铺1m，两端部切割光滑倒角，保证模板面平滑过渡；其中因模板起拱架空部分填充楔形木块垫实，并与模板采用钉子连接牢固，避免施工过程中导致楔形木块晃动；

E3、钢梁平台拆除

拆除时主要考虑钢梁的起卸，结合建筑本身制定拆除方案：

a1．钢梁平台拆除具备的必要条件是悬空混凝土结构同条件砼试块抗压强度达到设计强度的100%，跨度大于8m，其中侧模拆除在混凝土强度不低于1.2MPa，且侧模拆除需保证砼表面及棱角不受损坏；

b2．拆除钢梁承载平台上钢芭后，清理归拢钢梁上溅落的混凝土残留块；

c3．钢梁拆除采用整体拆除方式，拆除过程必需始终保持起钩状态；

d4．利用悬空混凝土梁与梁之间的孔洞，塔吊吊钩通过该孔洞用钢丝绳系稳钢梁，此时系钢丝绳人员的作业面为标高为30.4m的顶层平面，该人员需配备与顶层平面内架相连的安全带；

e5．钢梁拆除过程中需用塔吊持续吊住钢梁，然后再用高压氧气焊两边同时拆除钢梁的20mm限位钢筋；

f6．钢梁拆除完成即可拆除连接钢板的化学螺栓，拆除过程序上下层操作密切配合。