超高空、大跨度混凝土屋面胎膜施工技术.pdf

第 3 3卷第 6期 V0 1 _ 3 3 No ．6 建筑施- r B UI L D I N G C O NS T R U C T 1 0 N 超高 空 大跨度 混凝 土屋 面胎膜施工技术 Co ns t r uc t i o n Te c hno l o g y o f M o v a bl e Fa l s e wo r k a nd Fo r mwo r k f o r S up e r Hi g h a nd Lo ng - S pa n Co nc r e t e Ro o f i ng 口刘 毅 ( 上海市第一建 筑有限公 司海 外部 2 0 0 1 2 0 ) 【 摘要】 以澳门银河娱乐度假城工程为例，针对超高空大跨度结构施工的特点，对工程 中的屋面钢筋混凝土结构进行了 胎膜优化设计。经工程实际应用表明，该技术安全可控且能节约工期和费用，具有一定的社会效益和经济效益。 【 关键词】 大跨度 混凝土屋面 胎架 胎膜施工技术 【 中图分类号】 T U 7 5 5 ／ 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 — 1 0 0 1 ( 2 0 1 1 ) 0 6 — 0 4 8 4 — 0 2 1 工程概况 澳门银河娱乐度假城位于澳门路凼填海区， 是一座集休 闲娱乐、 购物餐饮、 五星级酒店的多功能度假城。 其中博彩娱 乐场长 3 0 0 Il l 、宽 i 0 0 m，为地下 1 层、地上 1 层的框架结 构 ， 柱网 2 0 m 2 0 m ， 其中地上 1 层层高 1 4 m ， 由 7 6根 1 4 0 0 m m 、 高 1 4 m 、 2 0 m柱距的混凝土柱网构成其竖向结 构 ， 柱子顶部由大跨度梁连接。 屋面为双层混凝土楼板结构。 根据结构特性 ， 我方与驻地顾问工程师协商后 ， 将本工程整 个屋面结构的施工顺序定为： 竖向结构柱施工一屋面大跨度 梁施工一屋 面下层板结构施 工一 上翻 梁施 工一 屋 面上层板 结构施工。现就下层屋面混凝土楼板结构施工方案进行介 绍。 1 ． 1 屋面混凝土楼板结构施工方案比较 因娱乐场主体结构面积大、 单层层高高( 1 4 m) ， 如果采用 传统的钢管排架的方法 ， 根据分段施工计划 ， 需超过几十万 米的钢管，且需大量的操作工人及相应的配件和运输工具 ， 澳门当地根本无能力提供如此大量的材料和人力， 只能靠内 地提供。 而材料、 工人从内地进入澳门的手续复杂且时间长 ， 这给施工带来的负面影响很大。结合工程实际情况， 并考虑 经济、 工期、 操作工人等因素， 我们决定采用滑移胎模的方法 用于混凝土屋面板的施工。 1 ． 2 模板结构体系简介 ( 1 ) 整个胎模由预埋件、 导轨、 胎架、 胎模、 千斤顶、 滑靴 等组成。 ( 2 ) 胎架长 2 2 ． 5 m 、 宽 1 7 ． 5 m ， 共制作 6 个， 采用装配式 框架结构体系。 主体结构由 9 个格构柱( 钢管制作电焊连接 ) 和柱间桁架梁联结成整体 ， 用螺栓连接， 并在柱间设置了撑 【 作者简介 】 刘毅( 1 9 6 6 一 ) ， 男， 本科， 工程师， 公司海外部项 目 经理 。联 系地址 ： 上海 市福 山路 3 3号( 2 0 0 1 2 0 ) 。 【 收稿日期】 2 0 1 1 - 0 4 — 1 9 杆及拉杆， 以稳定其结构。主体结构上部采用了桁架结构体 系， 并在桁架上部设置了檩条和钢大模 ； 框架底部设置了滑 轨 ， 以便胎架的滑移 ； 支座下部设置了千斤顶以调整钢大模 的平整度( 图 1 ) 。 ( 3 ) 胎膜底部与 下层柱连接 ， 使胎膜承 载力直接传导至 下层柱， 以保证下部结构的安全。 ( 4 )制作要求：钢管采用 Q 3 4 5无缝钢管，连接点选用 1 0 ． 9级高强螺栓： 构件拼接采用坡 口全熔透焊接形式， 焊缝 质量为二级 钢管之间焊缝采用相贯焊缝， 焊缝质量为三级 ； 构件 与连接板采 用贴 角焊缝焊接 ， 焊缝 质量为三级 ： 钢构件 涂刷二度防锈漆 ； 施工质量满足国家《 结构工程施工质量验 收规范》 ； 胎架制作精度为 2 m m， 安装精度为5 m m 。 1 ． 3 部分计算 ( 1 )设计荷载 ：自重 由程序 计算得 出。混凝 土 自重为 2 ． 5 t ／ m 。 ， 施工荷载设计为 1 ． 5 k N ／ m ， 混凝土结构设计荷载为 5 k P a ， 部分位置应进行加 固。 ( 2 )对胎架进行结构刚度及整体稳定性计算 ， 最大位移 为 一 9 ． 7 6 m m<L ／ 2 5 0 0 = 7 5 0 0 ／ 2 5 0 = 3 0 m m， 刚度满足要求。 ( 3 )经计算 ， 构件整体稳定应力比均小于 l ， 且受压构 件最大长细比小于 1 5 0 ， 受拉构件长细比小于 3 5 0 ， 均满足要 求。 ( 4) 胎架施工时，对于千斤顶单侧偏心布置及双侧对称 布置， 分别予以计算。单侧为： 节点最大位移 2 ． 5 6 2 m m ， 节点 最大等效应力 2 0 2 ． 4 5 2 M P a<2 1 5 M P a ， 满足要求； 双侧为： 节 点最大位移 0 ． 4 9 4 m m ，节点最大等效应力 2 0 9 ． 2 M P a<2 1 5 M P a ， 满足要求。 ( 5 ) 滑移导轨计算 ： ①取导轨长 5 m且两端铰接， 在承 载能力极限状态下 ， 跨中集中荷载最大值为 1 9 0 k N ； ②最大 弯矩为 2 3 7 ． 5 k N m ， 导轨对主轴截面特性 W 1 ． 6 7 e 。 。 m 。 ③ 弯曲正应力 =1 4 2 ． 2 N l m m ~ <2 1 5 N ／ m m ~ ， 满足要求 ； ④剪切应 力 < 1 2 5 N ／ m m ，满足 要求 ；⑤局 部压 应 力 1 9 0 e # [ 8 X 刘毅：超高空、大跨度混凝土屋面胎膜施工技术 第 6期 ( 4 0 0 + 5 x 1 2 + 2 x 2 0 ) ]= 4 7 ． 5 N ／ m m < 1 2 5 N ／ m m 。 ，满足 要 求 ； ⑥组合应力 =1 6 0 N ／ m m 2<1 ． 1 x 2 1 5 = 2 3 6 ． 5 m m 2 ， 满足要 求；⑦最大跨中位移 A 一 P L 8 E I =1 9 0 x 5 7( 4 8 x 2 ． 0 6 e 8 x 3 ． 6 e ) = 6 ． 7 m m ， 满足要求 ； △『T日 )／ L =1 ／ 7 4 6 < I ／ 2 5 0 ， 满足要求。 ( 6 )埋件计算。根据相关计算结果， 支座节点位置应设 置两种埋件 ： H 3 ( 配 1 4 ~1 4 m m) ， H 5 ( 配 2 0 4 A4 m m) 。单根锚 筋抗剪承载力为 3 ． 1 4 x 1 4 x 1 4 ／ 4X 1 2 5 = 2 6 8 ． 8 k N ； M 3抗剪承 载力为 2 6 8 ． 8 k N ； M 5抗剪承载力为 3 8 4 k N 。M 3 处支座最大 剪力为 2 8 ． 1 k N<2 6 8 k N ， 满足要求 ； H 5处支座最大剪力为 5 ． 6 4 k N<3 8 4 k N 满足要求。 1 ．4 胎架施工工艺 ( 1 )根据胎架设计要求， 在地面层混凝土施工时应设置 抗剪预埋件 ， 其预埋件标高、 轴线偏差要求 2 m m 。 ( 2 )在埋件上部安装导轨， 并要求导轨顶面标高偏差小 于 5 m m ， 轴线偏差小于3 m m 。 ( 3 )滑移轨道应采用焊接 H 型钢。钢梁每根长 2 0 m， 每 3根一组。一套二组 ， 一次安装 4套。 ( 4) 胎架通过带 自锁装置的千斤顶和钢梁连接， 胎架和 钢梁距离为 i 0 0 m m ( 图 2 ) 。 胎 架立面图 ，h胎 1 ： 1 0 田 图 2 胎 架节点 图 ( 5 ) 待胎架就位后 ， 开始安装胎膜并进行标高轴线的测 设并纠偏、 组合和固定， 直至满足图纸及相关规范要求： 然后 进行第一段屋面混凝土的施工。 ( 6)当混凝土强度达到 1 0 0 ％ 时，将带自锁装置的千斤 顶逐步放松， 使胎模脱离混凝土表面， 直到胎架底部的滑靴 降低到钢梁( 滑移轨道 ) 面 ， 然后再移走千斤顶。 ( 7 )将胎架清理干净 ， 同时 ， 分别利用 5 t手动葫芦缓 慢移动胎架。一次移动距离为 2 0 m 。 ( 8)滑移完成后 ， 应利用千斤项将胎架顶升 i 0 0 m m进 行胎模清理。 待胎架就位后， 再进行标高轴线的测设并纠偏、 组合和固定， 直至满足图纸及相关规范要求。然后再进行第 二段屋面混凝土的施工。 ( 9 )拆除第一浇捣的混凝土屋面下方的导轨 ， 进行整修 并安装到后一段。 ( 1 O ) 待第二段屋面混凝土施工结束后 ， 再次滑移胎架， 并就位、 顶升和纠偏 ， 接着施工第三段屋面混凝土。 1 ．5 胎膜操作要求 ① 胎架、胎膜、埋件等钢构件均须除锈后刷二道防锈 漆o ② 应在胎架顶部设置安全栏杆及通道。 ③ 胎架上须按设计要求堆放物品，施工时钢筋禁止集 中堆放； 在浇捣混凝土时应均匀浇捣 ， 以保证荷载均匀分布、 受力合理。 ④ 胎架在滑移前、 固定就位后和使用中， 须仔细检查各 个接点的焊缝、 连接点等部位 ， 并保证各个支点均完全接触。 应严格按图纸及相关规范进行验收， 待合格后才能进行下一 步施工。 ⑤ 胎架在滑移前需清理凸出面物体。临时堆放物品应 吊离胎架， 以保证滑移安全。 ⑥ 胎架在滑移时， 水管、 泵管、 及电缆等管线须专人看 管， 以确保滑移安全。 ⑦ 由于澳门当地空气湿度很高， 需对焊缝、 连接螺栓和 防锈等定期检查， 以确保其结构稳定。 1 ． 6 施工效果 此胎架共设计生产了 4套， 整个模板体系费用不到 1 5 0 元／ m ，其在实际施工过程中发挥了很大的作用。经施工证 明， 一个胎架的安装时间仅为 4 d ， 这和传统的钢管排架相 比， 节约了大量的材料和人工。 同时， 利用胎架的自重不但节 约了拆底模的时间， 还大大加快了施工速度。 在质量方面， 其 平整度等优于传统的木模。 在完成拆模后 ， 整个胎架滑移、 就 位只需 2 d时间， 且滑移导轨还可以重复利用， 并可以利用 结构梁的施工时间进行拆装，从而节约了施工工期和费用。 经过施工应用， 我们采用的胎膜优化设计方案得到了业主和 澳门当地建筑业界的肯定。 2 尚待改进的问题 整个胎膜在施工中采用液压千斤顶作为顶升及平移的 动力， 但本方案中尚为人工操作， 特别是在多千斤顶同时工 作的工况下， 全凭 目视及经验调节千斤顶的推力， 这在施工 中有所不便。今后可在类似方案中考虑采用电脑协同控制 ， 以保证顶升及平移的平稳。 3 结语 该胎膜在国内大型屋面工程中具有较高的推广意义， 适 应建筑施工业机械化作业的发展趋势， 其大大降低了工人的 工作强度， 同时也能更快、 更好地完成混凝土结构施工。 经济 数据验证证明， 每个胎膜单元完成 8 个周期的施工即可达到 同类型传统木模的经济指标， 不但大大缩短了工期， 又方便 了现场的安全控制。 参考文献 ⋯ 1 包头钢铁设计研究总院， 中国钢结构协会房屋建筑钢结构协会 钢结构设计与计算[f ． 机械工业出版社， 2 0 0 6 ． [ 2 】中华人 民共和 国建设部． G B 5 0 0 1 7 — 2 0 0 3 钢 结构设计规 范【 S 】 2 0 0 3 -1 2- 01 ． 【 3 ]3 中华人民共和 国建设部． G B 5 0 0 9 - 2 0 0 1 建筑结构载荷规范[ s ] 2 0 0 6-1 1 4 8 5