摘 要:文章根據(jù)工程的特殊性,在超厚墻體模板設(shè)計上采取的技術(shù)措施滿足工程要求,為同類型工程施工提供了參考。
關(guān)鍵詞:超厚混凝土墻,模板三角架支撐
中圖分類號:TU398. 2
蘭州綠源輻照有限責(zé)任公司開發(fā)建設(shè)的“蘭州綠源輻照中心”工程,為一層(局部二層) 生產(chǎn)車間,建筑9. 75 高度米,總建筑面積1817m2 。
在源室設(shè)計上采取大體積超厚(源室砼墻體厚度有1m 和2m 兩種,墻凈高為5. 05m ;源室頂板砼厚度為2m) 砼結(jié)構(gòu),作為輻照源的屏蔽物,不允許在砼結(jié)構(gòu)上(特別在—0. 3m～2m 范圍內(nèi)) 產(chǎn)生細(xì)微裂縫和使用對拉螺桿,并且砼結(jié)構(gòu)幾何尺寸要求非常嚴(yán)格,模板支撐體系的設(shè)計和施工合理與否也直接影響到該工程的正常使用。
1 模板設(shè)計方案的制定
1. 1 模板設(shè)計方案依據(jù)
該工程是采用“γ”射線輻照裝置對日用產(chǎn)品進(jìn)行消毒、滅菌、對水果、蔬菜、食品等進(jìn)行保鮮防腐的原子能技術(shù)和平利用項目,在我市為首例,施工無成熟的實踐經(jīng)驗可借鑒。
(1) 源室墻體砼厚度有1m 和2m 兩種,高度(凈高為) 5. 05m ;
(2) 源室頂板砼厚度為2m ;
(3) 源室墻體在標(biāo)高- 0. 3m 到2m 的范圍內(nèi)不得留施工縫;
(4) 模板安裝不允許設(shè)置對拉穿墻螺桿;
(5) 砼澆筑成型不允許有貫穿的細(xì)微裂縫;
1. 2 混凝土墻模板支撐方案
該工程在源室底板上有內(nèi)外兩層剪力墻,厚度為1 米和2 米,內(nèi)外墻間距1. 2 米?？紤]工程的特殊性,設(shè)計型鋼直角三角架支撐,用型鋼把三角架直角面連接成網(wǎng)架,使其不會失穩(wěn);在型鋼三角架支撐與底板間埋設(shè)ф20 螺桿,間距1200mm 并用18 # 槽鋼連通,固定三角架直角,使三角架不會產(chǎn)生位移。
在底板上墻位置內(nèi)預(yù)埋ф16 拉環(huán),間距1000mm ,用花籃螺絲調(diào)節(jié),固定模板,防止模板變形。這樣的模板支撐即解決了砼澆筑時向外漲模,又解決了模板向內(nèi)傾斜。在外墻與內(nèi)墻之間用雙排架支撐內(nèi)側(cè)模板,控制間距。
1. 3 墻體支撐體系計算
(1) 源室剪力墻墻高5. 05m ,采用坍落度為120～140mm 的商品砼, HB T - 60 砼泵送澆筑強度按20m3 / h ,則外墻澆筑速度V = 澆筑強度/ 外墻砼面積= 20/ 70. 42 = 0. 26m/ h ,內(nèi)墻澆筑速度V = 澆筑強度/ 內(nèi)墻砼面積= 20/ 52. 6 = 0. 38m/ h ,澆筑入模溫度為20 ℃。
按以下兩式計算,砼作用于模板的最大側(cè)壓力及有效壓頭高度。
F = 0. 22γc t0β1β2V1/ 2 F =γc H
F —新澆筑砼的最大側(cè)壓力( KN/ m2 )
γc —混凝土的表觀密度
t0 —新澆筑砼的初凝時間
V —砼的澆筑速度(m/ h)
H —砼側(cè)壓力計算位置處至新灌筑砼頂面的總高度(m)
β1 —外加劑影響修正系數(shù),取1. 2
β2 —砼坍落影響修正系數(shù),取1. 0外墻側(cè)壓力:
F = 0. 22γc t0β1β2ν1/ 2= 19. 22 KN/ m2
F =γc H = 25 ×4. 45 = 111. 25 KN/ m2
取二者中最小值,故F外= 19. 22 KN/ m2內(nèi)墻側(cè)壓力:
F = 0. 22γc t0β1β2ν1/ 2= 23. 37 KN/ m2
F =γc H = 111. 25 KN/ m2
取二者中最小值,故F內(nèi)= 23. 37 KN/ m2在內(nèi)、外墻所受的側(cè)壓力中取較大值則F = 23.37 KN/ m2有效壓頭高度為:h = F/ 25 = 23. 37/ 25 = 0. 93m計算支承鋼楞,選用2Φ48 ×3. 5 鋼管作內(nèi)、外鋼楞,內(nèi)鋼楞橫向布置,間距a 取600mm。根據(jù)墻高,內(nèi)鋼楞的最大跨度按三跨以上連續(xù)梁計算。
按抗彎強度計算,內(nèi)鋼楞的容許跨度b ;已知
I= 24. 38 ×104 mm4 ,W = 10. 16 ×103 mm3 , E = 2. 1×105Mpa ,fW = 215MP。
b = (10fw/ Pm ×a) 1/ 2= 1248 mm
按撓度計算內(nèi)鋼楞的容許跨度b :
b = (150[ω] EI/ Pm ×a) 1/ 4= 1276 mm
取較小值1248 mm。
按以上計算,內(nèi)鋼楞跨度可取600 mm ,外鋼楞采用內(nèi)鋼楞同一規(guī)格,間距為600 mm。
(2) 剪力墻大模板支撐,考慮用型鋼三角架,間距1200mm ,立桿高4800mm ,按立桿與水平桿2 :1的比例,則水平桿為2400mm ; 考慮模板圍檁間距600mm ,為了盡量使桿件彎距減小,1200mm 設(shè)置一道拉桿;按懸臂架演算該支撐如下:O 點處預(yù)埋螺栓與鋼架連接,視為支座,A 點固定后也視為支座,則該系統(tǒng)受力圖如下:
由上圖用圖解法可求出各桿件受力如下: (“ - ”為拉力“, + ”為壓力)
S1 = 0 S2 = 0 KN S3 = - 28. 04 KN
S4 = - 16. 69 KN S5 = 66. 5 KN
S6 = 94. 05 KN S7 = 20. 9 KN S8 = 31.35 KN
S9 = 0 S10 = 36. 34 KN S11 = 37. 39 KN
S12 = - 13. 22 KN
S13 = 14. 02 KN S14 = - 31. 35 KN
S15 = 28. 04 KN
ROH = 94. 54 KN ROV = - 84. 12 KN
RAV = 84. 12 KN
鋼架桿件選擇:
OB 為軸心受拉桿件,不需要演算長細(xì)比,所受最大內(nèi)力為28. 04 KN ,選用L63 ×6 ,A = 729 mm2 ,考慮型鋼焊縫偏差,其容許應(yīng)力乘以0. 95 的折減系數(shù),則
σ= S/ A = 38. 46N/ mm2 < 0. 95f= 0. 95 ×215 = 204N/ mm2
滿足強度要求。
AB 為軸心受壓桿件,所受最大內(nèi)力為94. 05KN ,選用
L63 ×8 ,A = 951 mm2 ,i = 1. 90 ,l = 134. 2cm.λ= L/ I = 134. 2/ 1. 90 = 70. 63 < [λ] = 150
由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》附錄四查得ψ= 0. 588 ,考慮型鋼焊縫偏差,其容許應(yīng)力乘以0. 95 的折減系數(shù),則
σ= S/ ( ψA) = 68. 62 N/ mm2 < 0. 95f = 0. 95 ×215 = 204N/ mm2
此桿件在容許長細(xì)比和強度方面均滿足要求。OA 為軸心受拉桿件,不需要演算長細(xì)比,所受最大內(nèi)力為94. 54 KN ,選用L50 ×5 ,A = 480 mm2 ,考慮型鋼焊縫偏差,其容許應(yīng)力乘以0. 95 的折減系數(shù),則
σ= S/ A = 196. 96N/ mm2 < 0. 95f = 0. 95 ×215= 204N/ mm2
滿足強度要求。
S10 為軸心受拉桿件,不需要演算長細(xì)比,所受最大內(nèi)力為16. 34 KN , 選用φ12 鋼筋, A = 113mm2 ,考慮型鋼焊縫偏差,其容許應(yīng)力乘以0. 95 的折減系數(shù),則
σ= S/ A = 144. 6N/ mm2 < 0. 95f = 0. 95 ×215 =204N/ mm2
滿足強度要求。
S11 為軸心受壓桿件,所受最大內(nèi)力為37. 39KN ,選用
L63 ×8 , A = 729 mm2 , i = 1. 93 , l =180cm.
λ= L/ I = 93. 26 < [λ] = 150
ψ= 0. 581 ,
考慮型鋼焊縫偏差,其容許應(yīng)力乘以0. 95 的折減系數(shù),則
σ= S/ ( ψA) = 88. 28 N/ mm2 < 0. 95f = 0. 95 ×215 = 204N/ mm2
此桿件在容許長細(xì)比和強度方面均滿足要求。S12 為軸心受拉桿件,不需要演算長細(xì)比,所受最大內(nèi)力為13. 22 KN , 選用φ12 鋼筋, A = 113mm2 ,考慮型鋼焊縫偏差,其容許應(yīng)力乘以0. 95 的折減系數(shù),則
σ= S/ A = 116. 99N/ mm2 < 0. 95f = 0. 95 ×215= 204N/ mm2
滿足強度要求。
S13 為軸心受壓桿件,所受最大內(nèi)力為14. 02KN ,選用L50 ×5 , A = 480 mm2 , i = 1. 53 , l =120cm.λ= L/ I = 78. 43 < [λ] = 150ψ= 0. 655 ,考慮型鋼焊縫偏差,其容許應(yīng)力乘以0. 95 的折減系數(shù),則σ= S/ (ψA) = 44. 59 N/ mm2 < 0. 95f = 0. 95 ×215 = 204N/ mm2
此桿件在容許長細(xì)比和強度方面均滿足要求。S14 為軸心受拉桿件,不需要演算長細(xì)比,所受最大內(nèi)力為31. 35 KN , 選用φ15 鋼筋, A = 154mm2 ,考慮型鋼焊縫偏差,其容許應(yīng)力乘以0. 95 的折減系數(shù),則
σ= S/ A = 203. 57N/ mm2 < 0. 95f = 0. 95 ×215= 204N/ mm2
滿足強度要求。
S15 為軸心受壓桿件,所受最大內(nèi)力為28. 04KN ,選用L50 ×5 ,A = 480 mm2 ,i = 1. 53 ,l = 60cm.λ= L/ I = 39. 22 < [λ] = 150ψ= 0. 878 ,考慮型鋼焊縫偏差,其容許應(yīng)力乘以0. 95 的折減系數(shù),則σ= S/ (ψA) = 66. 53 N/ mm2 < 0. 95f = 0. 95 ×215 = 204N/ mm2
此桿件在容許長細(xì)比和強度方面均滿足要求。
(3) 連接板焊縫驗算:
驗算連接中應(yīng)力最大的構(gòu)件支點,取O 點的OA 構(gòu)件做驗算。連接板厚t = 18mm ,承受的軸心力為N = 94.54 KN ,手工焊接,焊條用E43 ,采用三面圍焊。焊縫設(shè)計強度f = 160N/ mm2 ,設(shè)h = 8mm。Σlw = N/ hef = 10. 5cm故保證構(gòu)件與連接板的搭接長度為6cm。這樣就可以保證焊縫的長度。
按以上計算結(jié)果制作三角鋼架即可滿足模板支撐需要,然后在模板頂部加一道拉桿,在三角鋼架底邊外角處處理好地基使其成為剛性支座,這樣的構(gòu)造要求可以使支撐體系更穩(wěn)定。
2 實施效果
按上述模板支撐設(shè)計,超厚混凝土墻施工完拆模后,墻體垂直度,平整度均符合施工質(zhì)量驗收規(guī)范要求,未見墻面跑,脹?，F(xiàn)象,結(jié)構(gòu)驗收一次通過。工程施工完工后,經(jīng)檢測各項指標(biāo)符合設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求,通過竣工驗收。
