一种大间距钢梁上支模架结构及施工方法与流程

1.本发明涉及建筑工程施工领域，更具体地说，涉及一种大间距钢梁上支模架结构及施工方法。


背景技术：

2.在施工现场，为了保证施工作业安全顺利，当建筑室内较小洞口上部楼板施工或数十米高的浅圆仓仓顶板施工时，浅圆仓通常采用到高支模钢梁平台对支模架进行支撑。此支模架除了应当保证足够的强度、刚度、稳定性外，还需考虑经济实用性。需要建设的大量高标准粮仓中钢筋混凝土筒仓被广泛使用，粮仓顶板施工时存在大量的高支模。定型化可周转的钢梁平台上搭设满堂架的技术被普遍运用。近年房地产市场低迷，众多施工企业跻身基建领域，竞争激烈。在保证安全、质量的前提下，合理降低成本，将会大大增强企业的竞争力和话语权。
3.在混凝土主体结构施工中，支模钢平台和较大跨度洞口上搭设满堂架比较普遍。如钢梁间距满足满堂架立杆间距，钢梁数量加大，措施费大幅增加，经济性较差。因此钢平台设计根据上部满堂架上的面荷载来确定钢梁截面和间距，由此造成大部钢梁间距超过设计计算出的满堂架立杆间距。通常作法为设置钢次梁横跨洞口或钢梁，立杆位于钢次梁17顶面，如图1所示。该作法在洞口较少时，因总造价较低而广泛采用。但在浅圆仓仓顶板施工中因需要的钢次梁长度规格较多、总量较大，如采用，则经济性较差，所用的材料费、人工费过高，工期较长，材料周转率低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于克服支模钢梁平台和较大跨度洞口上搭设满堂架采用型钢次梁导致措施费用过高、搭设周期较长、不利于材料周转等不足，提供一种大间距钢梁上支模架结构及施工方法，以减少措施费用及缩短工期。
5.为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
6.一种大间距钢梁上支模架结构，包括作为操作平台的钢梁平台以及搭设在钢梁平台上的支模架，支模架包括安全兜网以及若干脚手板、钢管立杆一、钢管立杆二、钢管环向水平杆、钢管径向水平杆，安全兜网满挂在组成钢梁平台的对应钢梁上，同时钢梁的顶部满铺脚手板；钢管立杆一垂直于钢梁的上表面布置并安装于钢梁上，钢管立杆二垂直于脚手板的上表面布置且无支撑悬空搭设；钢管立杆一或钢管立杆二均与对应钢管环向水平杆、钢管径向水平杆连接成整体；钢管环向水平杆竖向设置三道，由下至上依次设置下部环向水平杆、中部环向水平杆、上部环向水平杆；同层面的钢管环向水平杆沿钢梁的轴向方向设置多根；钢管径向水平杆配合钢管环向水平杆由下至上依次设置下部径向水平杆、中部径向水平杆、上部径向水平杆；每相邻两道钢梁之间的支模架作为一榀，相邻两榀架体共用钢梁上的钢管立杆一，多榀架体排列围成整个圆周形状的大间距钢梁上支模架结构。
7.采用本发明所述的一种大间距钢梁上支模架结构，将支模架架体搭设在钢梁区域
处，用以支撑上部结构，此时相对现有技术中在支模架下部桁架梁上架设型钢次梁，该支模架在钢梁间立杆悬空，节省材料，无需焊接，精简工种，人工、材料成本降低，利于材料周转，便于使用中检查及使用后拆除，施工周期缩短。
8.优选地，竖向设置的三道钢管环向水平杆搭设的间距相同。
9.优选地，钢管立杆一、钢管立杆二的顶部均突出上部环向水平杆和上部径向水平杆搭设。
10.优选地，作为用于浅圆仓仓顶施工的上支模架结构，其下部径向水平杆为扫地杆，中部径向水平杆为水平杆，上部径向水平杆为斜杆。
11.优选地，支模架为钢管扣件式满堂脚手架，钢管立杆一或钢管立杆二与钢管环向水平杆、钢管径向水平杆的三杆交汇处用直角扣件相互连接。
12.优选地，作为用于浅圆仓仓顶施工的上支模架结构，共有36榀架体，相邻两榀架体共用钢梁上的钢管立杆一，环向水平杆在该钢梁处断开后连接在该钢管立杆一上，环向水平杆呈36道折线围成圆周。
13.优选地，每榀架体在钢梁间距大于1.2m时沿圆周设四根立杆，跨中两根立杆悬空；在钢梁间距不大于1.2m时，沿圆周设三根立杆，跨中一根立杆悬空。
14.一种大间距钢梁上支模架结构的施工方法，包括使用上述中的一种大间距钢梁上支模架结构，其施工方法包括以下步骤：
15.a、在吊装前，在钢梁上放出钢管立杆一的落点位置，并焊接定位钢管立杆一的短钢筋头；
16.b、在钢梁上满挂安全兜网；
17.c、在钢梁上铺设脚手板，并留出钢管立杆一落点位置；
18.d、在钢梁上表面搭设钢管立杆一；钢管立杆一套设于短钢筋头上，垂直于钢梁上表面布置，并与环向水平杆和径向水平杆连接成整体；环向水平杆竖向设置三道，由下至上依次设置下部环向水平杆、中部环向水平杆、上部环向水平杆；径向水平杆配合钢管环向水平杆由下至上依次设置下部径向水平杆、中部径向水平杆、上部径向水平杆；
19.e、在脚手板上方搭设钢管立杆二，钢管立杆二垂直于脚手板上表面布置，悬空搭设，同时与环向水平杆和径向水平杆连接成支模架整体。
20.优选地，钢管立杆一、钢管立杆二的落点间距位置、钢管环向水平杆的间距、钢管径向水平杆的间距均经过迈达斯软件模拟验算确定。
21.综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1.采用本发明所述的一种大间距钢梁上支模架结构及施工方法，将支模架架体搭设在钢梁上，采用加密横跨钢梁水平杆，钢梁间立杆悬空，用以支撑上部结构，此时相对现有技术中在支模架下部桁架梁上架设型钢次梁，该支模架钢梁间立杆悬空，节省型钢材料，无需焊接、切割等型钢制作作业，减少工种，人工、材料成本大幅降低，钢管扣件材料相较于长短不一的型钢更容易周转，便于使用中检查及使用后拆除，架体搭拆工期缩短。
23.2.采用本发明所述的一种大间距钢梁上支模架结构及施工方法，在钢梁上满挂安全兜网，可以防工人失足跌落和材料坠落。
24.3.采用本发明所述的一种大间距钢梁上支模架结构及施工方法，在钢梁上满铺脚手板，便于工人在其上方行走、转运材料和施工作业。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
26.图1为现有技术中在支模架下部桁架梁上架设型钢次梁的示意图。
27.图2为本发明一种大间距钢梁上支模架结构的平面结构示意图。
28.图3为本发明的安装示意图。
29.图4为图3中虚线框内所示出的本发明的径向剖切放大示意图。
30.图5为本发明所述的一种钢梁上支模架单榀平面放大示意图。
31.图6为本发明所述的一种钢梁上支模架环向剖切示意图一。
32.图7为本发明所述的一种钢梁上支模架环向剖切示意图二。
33.图8为仓顶板圆锥面支模架模型图。
34.图9-13为不同模拟结果图。
35.图中：1-安全兜网，2-脚手板，3-钢管立杆一，4-钢管立杆二，5-钢管环向水平杆，6-钢管径向水平杆，7-钢梁，8-直角扣件，9-已浇砼仓壁，10
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待浇砼仓壁，11-下部环向水平杆，12-中部环向水平杆，13-上部环向水平杆， 14-下部径向水平杆，15-中部径向水平杆，16-上部径向水平杆，17-钢次梁。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.本发明公开了一种大间距钢梁上支模架结构及其施工方法，该结构为在浅圆仓仓顶板高支模采用钢梁平台作为操作平台，在钢梁上搭设支模架。该支模架为扣件式钢管满堂脚手架，满堂架置于大间距钢梁上，通过加密横跨钢梁水平杆间距的方式取消中部立杆的支承型钢次梁。该施工方法通过在大间距钢梁上满铺木跳板作为操作面，在钢梁上直接搭设满堂架立杆，大间距钢梁间立杆悬空，水平杆间距加密至三道。顶部设置径向斜杆倾角同斜屋面，其余水平杆正常搭设。
40.该结构体系受力稳定，施工成本较低，施工进度加快；该施工方法因取消型钢次梁，能够加快支模架的搭设速度，加快施工进度，减少钢材用量，施工成本降低，加快架体拆
除及所以材料都能周转，减少施工工种，降低管理成本。
41.如图2-图7所示，本发明一种大间距钢梁上支模架结构，包括作为操作平台的钢梁平台以及搭设在钢梁平台上的支模架。支模架撑架搭设于钢梁7 上表面，利用钢管连接成整体。
42.具体的，支模架包括安全兜网1以及若干脚手板2、钢管立杆一3、钢管立杆二4、钢管环向水平杆5、钢管径向水平杆6，安全兜网1满挂在组成钢梁平台的对应钢梁7上，同时钢梁7的顶部满铺脚手板2，便于工人在其上方行走、转运材料和施工作业。
43.钢管立杆与钢管径向水平杆沿钢梁放射方向钢管与环向钢管连接成整体。具体的，钢管立杆一3垂直于钢梁7的上表面布置，钢管立杆二4垂直于脚手板2的上表面布置，钢管立杆一3安装于钢梁7上，钢管立杆二4无支撑悬空搭设；钢管立杆一3或钢管立杆二4均与对应钢管环向水平杆5、钢管径向水平杆6连接成整体；钢管环向水平杆5竖向设置三道，由下至上依次设置下部环向水平杆11、中部环向水平杆12、上部环向水平杆13；同层面的钢管环向水平杆5沿钢梁7的轴向方向设置多根；钢管径向水平杆6配合钢管环向水平杆5由下至上依次设置下部径向水平杆14、中部径向水平杆15、上部径向水平杆16。
44.每相邻两道钢梁7之间的支模架作为一榀，相邻两榀架体共用钢梁7上的钢管立杆一3，多榀架体排列围成整个圆周形状的大间距钢梁上支模架结构。
45.上述中，竖向设置的三道钢管环向水平杆5搭设的间距相同。
46.进一步的，钢管立杆一3、钢管立杆二4的顶部均突出上部环向水平杆 13和上部径向水平杆1650mm搭设，便于钢管立杆定位，阻止顺坡下滑。
47.进一步的，在具体实施例中，作为用于浅圆仓仓顶施工的上支模架结构，其下部径向水平杆14为扫地杆，中部径向水平杆15为水平杆，上部径向水平杆16为斜杆。下部径向水平杆14和中部径向水平杆15为加密水平杆，经迈达斯软件对比计算，结果显示其可减小因跨中立杆悬空引起的水平杆挠度和弯矩。
48.进一步的，支模架为钢管扣件式满堂脚手架，钢管立杆一3或钢管立杆二4与钢管环向水平杆5、钢管径向水平杆6的三杆交汇处用直角扣件8相互连接。
49.进一步的，在具体实施例中，作为用于浅圆仓仓顶施工的上支模架结构，共有36榀架体，相邻两榀架体共用钢梁7上的钢管立杆一3，环向水平杆在该钢梁7处断开后连接在该钢管立杆一3上，环向水平杆呈36道折线围成圆周。
50.同时，每榀架体在钢梁7间距大于1.2m时沿圆周设四根立杆，跨中两根立杆悬空；在钢梁7间距不大于1.2m时，沿圆周设三根立杆，跨中一根立杆悬空。
51.本发明一种大间距钢梁上支模架结构的施工方法，包括使用上述中的一种大间距钢梁上支模架结构，其施工方法包括以下步骤：
52.a、在吊装前，在钢梁7上放出钢管立杆一3的落点位置，并焊接定位钢管立杆一3的φ20短钢筋头；
53.b、在钢梁7上满挂安全兜网1；
54.c、在钢梁7上铺设脚手板2，便于工人在其上方行走、转运材料和施工作业，并留出钢管立杆一3落点位置；
55.d、在钢梁7上表面如图2-7所示搭设钢管立杆一3、钢管环向水平杆5 和钢管径向水平杆6；钢管立杆一3套设于短钢筋头上(不焊接)，垂直于钢梁7上表面布置，并与环向水
平杆和径向水平杆连接成整体；环向水平杆竖向设置三道，且间距相同；径向水平杆配合钢管环向水平杆5由下至上依次设置下部径向水平杆14、中部径向水平杆15、上部径向水平杆16；其中，下部径向水平杆14为扫地杆，中部径向水平杆15为水平杆，上部径向水平杆 16为斜杆；
56.e、在脚手板2上方如图2-7所示搭设钢管立杆二4，钢管立杆二4垂直于脚手板2上表面布置，悬空搭设，同时与环向水平杆和径向水平杆连接成支模架整体。
57.本发明施工方法可以将支模架搭设在钢梁区域处，用以支撑上部结构，也可以适用于搭在洞口处，用洞口代替钢梁7。
58.下面基于一个具体实施例对本发明进行详细解释说明
59.将本发明用于浅圆仓仓顶施工，浅圆仓仓顶板为圆锥台，顶面半径为5m，底面半径为15m，高为4.7m，母线夹角为23度。每两道钢梁7之间的满堂架架体(支模架)作为一榀，共计36榀。相邻两榀架体共用钢梁7上的钢管立杆一3。环向水平杆在该钢梁7处断开后连接在该钢管立杆一3上，环向水平杆呈36道折线围成圆周。
60.环向水平杆竖向设置三道，且相邻两道之间的间距不大于1.5m。
61.每榀架体在钢梁间距大于1.2m时沿圆周设四根立杆，跨中两根立杆悬空；在钢梁间距不大于1.2m时，沿圆周设三根立杆，跨中一根立杆悬空。架体顶部设一道斜杆(夹角23度)，扫地杆离地0.2m。径向水平杆间距不大于1.5m。
62.立杆：参阅图4，从已浇砼仓壁9(以下简称仓壁)起第1根,径向立杆距仓壁0.3m，第2-11根径向立杆沿径向间距分别为0.8m、0.8m、6*0.95m、 2*1.2m。
63.参阅图4，从仓壁起第1根径向立杆高度0.5m，第2-11根径向立杆高度分别为1m、1.4m、1.8m、2.2m、2.5m、2.9m、3.3m、3.7m、4.2m、4.7m。
64.参阅图5-7，从仓壁起第1-9根径向立杆环向间距分别为850mm、790mm、 740mm、680mm、620mm、560mm、500mm、440mm、380mm，第9-11根径向立杆环向间距分别为490mm、410mm。
65.径向立杆的顶部突出上部环向水平杆和上部径向水平杆50mm。
66.钢管径向水平杆：参阅图4，均设扫地杆离地0.2m。从仓壁起第1-5根径向立杆顶设1道径向斜杆，第5-9根径向立杆按间距1.5m设2道水平杆(中部径向水平杆15)，第9-11根径向立杆按间距1.5m设3道水平杆(中部径向水平杆15)。
67.钢管环向水平杆：参阅图4，均设扫地杆离地0.2m。从仓壁起第1根径向立杆上在顶部设1道环向水平杆，第2-11根径向立杆设3道水平杆(含扫地杆)，水平杆间距将立杆高度等分。
68.由于本发明充分利用了直角扣件8的抗扭性能，故必须严控钢管、扣件质量。直角扣件8在螺栓拧紧扭力矩达到65n
·
m时，不得发生破坏。钢管与扣件的贴合面应形态规整配套，必须保证与钢管扣紧时贴合紧密。单个直角扣件8的重量不得小于1.347kg。每个直角扣件8必须拧紧锁死，验收时必须逐一检查，扣件螺栓拧紧扭力矩达到40-65n
·
m。
69.同时，为了减小斜屋面砼初凝前产生向下推力对环梁加固体系造成侧向挤压破坏，保证架体安全，混凝土必须分两次浇筑。第一次浇筑天沟、环梁及其附近1.0m宽斜顶板，待此混凝土初凝后(间歇4-6小时)方可继续浇筑仓顶其余混凝土，完成待浇砼仓壁10的浇筑。
70.钢管立杆一3、钢管立杆二4的落点间距位置、钢管环向水平杆5的间距、钢管颈向水平杆6的间距均经过迈达斯软件模拟验算确定。
71.施工现场经常可以发现架体地基沉降后，少量立杆下部悬空而架体未失稳的现象，表明水平杆件通过扣件对立杆具有竖向约束。查阅现行规范gb 15831-2006《钢管脚手架扣件》得知，检验直角扣件抗扭刚度性能试验方法为当荷载端抗扭力矩为900n
·
m时，无荷载端位移值f≤70mm。因此，可以取直角扣件抗扭力矩允许值为900n
·
m，扣件连接半刚性节点先假设按刚性考虑，通过midas(迈达斯)软件进行模拟计算出的杆端弯矩小于900n
·
m，则表示扣件安全而假设成立。基于上述假设，取一榀中部立杆悬空的三跨钢管脚手架，在跨度、立杆间距和高度、立杆顶部荷载不变的情况下，增加水平杆数量，采用迈达斯(midas)软件对各种情况节点弯矩、杆件内力、挠度进行计算。
72.运用midas(迈达斯)软件进行有限元分析，经过具体的计算后得出了两个结论，结论一：增加水平杆数量可以有效减少跨中挠度；结论二：增加水平杆数量可以有效减少水平杆弯矩。
73.结论运用：从经济性考虑，可以采取三道水平杆结构作为本项目架体基本组成单元。
74.仓顶板圆锥面支模架运用midas(迈达斯)软件进行有限元分析验算，模型参阅图8，迈达斯模拟计算结果显示：
75.单榀：显示较大位移值在圆周4道和5道悬空立杆所在水平杆，最大值为6.368mm和5.87mm，小于允许扰度l/250＝8mm，详见图9。较大弯矩出现在圆周4道和5道悬空立杆所在中部水平杆，最大值为881.07n
·
m和 851.49n
·
m，均不大于扣件抗扭弯矩900n
·
m，水平杆件抗弯应力 881.07/4.492＝196.14n/m2＜205n/m2，详见图10。
76.整体：较大位移值在圆周4道和5道悬空立杆所在水平杆，最大值为 4.68mm和4.25mm，小于允许挠度l/250＝6mm，详见图11。较大弯矩出现在圆周4道和5道悬空立杆所在中部水平杆，最大值为846.595n
·
m和 786.045n
·
m，均不大于扣件抗扭弯矩900n
·
m，详见图12。较大应力出现在圆周4道和5道悬空立杆所在中部水平杆，最大值为191.822n
·
m2和164.306n ·
m2，均不大于允许应力值205n/m2，详见图13。
77.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
78.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。