随着我国经济的飞速发展,工业及民间用电需求量也直线上升,电厂的建设目前处于高峰期,特别是火力发电厂更是不断地投入建设,当前我国燃煤火力发电厂以300MW机组最为成熟。
本工程模板系统采用组合钢模板为主,大块木夹板为辅的模板体系。主厂房结构柱模板采用大块酚醛胶合板拼装,梁采用组合钢模板,部分如柱、梁牛腿采用定型钢模或木夹板拼装。本工程模板支撑采用φ48×3.5镀锌钢管和门式架为主,配合方木和对拉螺栓作为支撑系统。柱模安主厂房框架柱采用18cm厚胶合板作为模板,用80×80方木作底层桁条,间距@300,外层采用双作围楞或用双钢管间距为@600作围楞,配φ16对拉螺,间距为@600×600mm。对拉螺栓用φ20mmPVC管作套管,实现对拉螺栓再利用;PVC管也作柱尺寸定位支撑。对拉螺栓回收后用1:3水泥砂浆塞孔抹光。梁高小于等于900mm的梁模板,底模采用钢管横楞间距为@300mm;外层双管围楞间距为@600mm;高度大于900mm的梁用φ16对拉螺栓加固,底层钢管桁条间距为@300mm;外层双管围楞间距为@900mm;对拉螺栓间距为900mm。
按照国家现行标准、规范要求,选取主厂房施工图最大截面梁进行其最不利荷载效应组合进行计算。
施工脚手架计算;
脚手架的承载能力按概率极限状态设计方法的要求,采用分项系数设计表达式进行设计,并进行以下计算;
纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和连接扣件的抗滑承载力计算;
立杆稳定性计算;
立杆地基承载力计算;
模板支架计算(高支模);
验算模板强度、刚度和稳定性及支架立杆稳定性,模板及其支架的设计应考虑各项荷载;
模板及其支架自重;
模板及其支架的自重标准值应根据模板设计图纸确定,对肋形楼板及无梁楼板的自重标准值,定型组合钢模取0.75kN/m2,木模板取0.5kN/m2;当楼层高度为4m以下时,定型组合钢模取1.1kN/m2,木模板取0.75kN/m2;
模板支架立杆轴向力设计值(不组合风荷载):N=1.2NGk+1.4
式中:NGk——模板与支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和;
∑NQk—一施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的荷载标准值的总和。
主厂房除氧煤仓间▽12.57m～▽21.87m楼层高度9.3,横梁底标高▽20.07m(20.27m),净高7.5(7.7m),柱截面形式为700×1700mm、700×1400mm、700×1200mm三种,横梁截面700×1800mm、700×1600mm二种,纵梁截面700×900mm。计算柱模、梁最大侧压力,确定对拉螺栓和的直径、间距及柱箍、楞条支撑形式。
(模板最大侧压力计算公式,取两式中较小值)
Pm=25H
式中:F、P——新浇混凝土的最大侧压力(kN/m2);
V——混凝土的浇筑速度(m/h);
T——混凝土的温度(℃);
H——混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度(m);
Ks——外加剂影响修正系数。不掺外加剂时取1.0,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2;
Kw——混凝土坍落度影响修正系数。当坍落度小于3m时取0.85;5～9cm时取1.0;11～15时取1.15。
注:计算模板的强度及刚度时,模板按多跨超静定梁计算内力;计算围楞强度及刚度,当围楞没有中间螺栓时按简支梁计算内力,当围楞穿中间螺栓时按多跨超静定梁计算内力。支撑系统按混凝土施工荷载计算强度及稳定性。
F=Pm·A
式中:F——螺栓承受的拉力(kN/m2);
Pm——新浇混凝土的最大侧压力(kN/m2);
A——模板拉杆分担受荷面积,其值为螺杆纵横间距乘积(m/h);
采用M16对拉螺栓,容许拉力为24.5kN。根据上述公式计算螺栓间距(取最大截面)。
设计柱对拉螺栓纵横间距为0.6×0.6m,验算拉力是否在容许拉力之内:
F=Pm·A=65.99×0.6×0.6=23.75kN≤N=24.5kN符合要求。
设计横梁对拉螺栓纵横间距为1.0×0.5m,验算拉力是否在容许拉力之内:
F=Pm·A=45×1.0×0.5=22.5kN≤N=24.5kN符合要求。
主厂房除氧煤仓间上部结构模板工程,梁模板拟采用定型组合钢模板,内衬3mm三合板,120×120mm方木作楞条,梁侧内木楞间距@750mm,外木楞间距@1000mm,M16对拉螺栓拉紧φ48.5×3.5双钢管固定牢固,对拉螺栓纵横间距为1.0×0.9m。梁底楞条φ48.5×3.5@300mm,2条120×120mm方木间距500mm支撑钢管,沿梁长通长设置。支撑方木可调顶托间距500mm×750mm。
选取除氧煤仓间最大截面梁(700×1800),验算上述设计梁侧、梁底楞木是否具有足够的强度、刚度和稳定性(计算简图见下图)。
图示说明,(图a)梁侧内楞计算简图:(图b)梁侧外楞木计算简图:(图c)梁底楞条计算简图1——组合制模板:2——梁侧竖向楞木120×120mm750mm:3——梁侧纵向楞木120×120mm1000mm;4——M16对拉螺栓纵横1000×500mm间距;5——+48φ×3.5双钢管:6——120方木楞条间距500mm;7——梁底钢管楞条φ300:8—可谓顶撑(支撑方木),——支架体系.
(1)验算梁侧楞条(水平内侧横档、竖外楞)
根据上述侧压力计算结果,横梁最大侧压力Pm=25H=25×1.8=45kN/m2,选用120×120mm方木作楞条,内木楞横向布置,间距a取750mm,外木楞间距@1000mm。根据梁高(取最大截面横梁截面700×1800mm,内楞的最大跨度(即外楞或模板对拉螺栓的最大间距)按两跨连续梁计算。
计算公式(按两连续梁):
抗弯强度计算内楞的跨度b
按上述三式推导即得
式中Pm—一混凝土的侧压力(N/mm2);
q-均布荷载(N/mm);
α——内钢楞间距(mm);
b——外钢楞间距(mm);
W——双根内钢楞的截面最小抵抗矩(mm3);
EI——双根内钢楞的抗弯刚度(N·mm2)。
查“木结构设计规范”得,120×120mm方木截面惯性矩I=,截面模量bh2=1/6×120mm×1202mm3=288×103mm3,弹性模量E=104MPa,抗弯强度设计值f=15N/mm2。将各项数据代入上式得:
取b=1000mm
挠度计算内楞的跨度b(即外楞的间距)
由上式推导即得:
查“木结构设计规范”得,120×120mm方木截面惯性矩I=1,截面模量,弹性模量E=104MPa,抗弯强度设计值f=15N/mm2。将各项数据代入上式得:
根据计算得出,120×120mm方木作木楞条,梁侧内木楞@750mm、外木楞间距@1000mm符合要求。查钢模板技术规程,组合钢模板的承载力及变形在允许范围内。
验算梁底楞条(φ48.5×3.5水平钢管、方木顶撑)。
设计梁底楞条φ48.5×3.5@300mm,2条120×120mm方木沿梁长通长设置,支撑点间距500mm×750mm。验算强度、刚度。梁底楞条沿纵向每米承受荷载如下:
①模板自重力:0.5N/m2(查规范取值)×(0.7+1.8×2)×1.2=2.58kN:
②新浇混凝土自重力:24.5kN/m3×0.7m×1.8m×1.2=30.87 (按配合比取值);
③钢筋自重:4.38kN/m×1.2=5.26kN(钢筋自重按实际梁每米计算):
④振捣混凝土时产生的荷载:2kN/m2×0.7m×1.0m×1.4=1.96kN;
总竖向荷载q=①+②+③+④+⑤=40.67kN/m。
梁底楞条按二跨连续梁计算,查“建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程”得,φ48.5×3.5截面惯性矩I=12.19cm4=12.19×104mm4,截面模量W=5.08mm3=5.08×103mm3,弹性模量E=2.06×105MPa,抗弯强度设计值f=205N/mm2,每米4条楞条。将各项数据代入上式得:
①抗弯强度计算钢楞的跨度b
按上述三式推导,代入已知条件即得:
(跨度取500mm≤826mm,强度符合要求)
②挠度验算:
代入已知条件即得:
(跨度取500mm≤830mm,挠度符合要求)
根据上式计算得出,梁底φ48.5×3.5钢管愣条@300mm,底部120×120方木两条沿梁长支撑钢管,可调顶托支撑点间距500×750mm,满足要求,具体见大梁加固图。
柱模板主要承受侧压力和倾倒砼的振动荷载。选取除氧煤仓间C列框架柱(截面700×1700mm),根据上述侧压力计算结果,柱模最大侧压力为65.99kN/m2。
柱模采用18mm厚胶合板,设计长边采用80×80mm方木柱箍,短边采用80×100mm方木。间距300mm,对拉螺栓M16间距600×600mm,验算柱模设计是否符合要求(见下图)。
柱箍间距
式中;Et——木材的弹性模量,查木结构设计规范,取值为10×103Mpa;
I—一模板截面的惯性矩,I=bh3/12;
K——系数,三跨连续梁,K=0.677;
q——侧压力线荷载,每块模板与侧压力的乘积;
S——柱箍间距。
(1)胶木模板厚18mm,板宽1700mm,根据公式对柱箍间距进行计算,侧压力的线布荷载q=1.7×65.99kN/m2=112.18kN/m;两跨连续梁的挠度系数K=0.521,计算出柱箍最大间距:
(柱箍间距取300mm,符合要求)
(2)柱箍截面计算:柱箍受到侧压力,Pm=4+28.3×1.2×1.15×41/3=65.99kN/m2,现设计柱箍间距300mm,计算线布荷载q=0.3×65.99kN/m2=19.8kN/m。
①对于长边(柱边长1700mm),假设4根对拉螺栓,按三跨连续梁计算,则最大弯矩为(柱模板加固、计算简图):
式中:d—一跨中长度;q——作用于长边上的线荷载;
长边柱箍所需截面抵抗矩选用80×80mm(b×j)截面,满足要求。
式中:fm——木材抗弯强度设计值,查木结构设计规范,主厂房加固用木材强度等级为TC15B级,取值为15N/mm2;W
1——抵抗矩设计值;
②对于短边(柱边长700mm),假设2根对拉螺栓,计算线布荷载q=0.3×65.99kN/m2=19.8kN/m。按简支梁计算,则最大弯矩为(见计算简图b):
短边柱箍所需截面抵抗矩
式中:c——线荷载分布长度;l——计算长度;
η-c与1比值,即η=c/l;
选用80×80mm(b×h)截面,满足要求。
采用M16螺栓,螺栓间距按侧压力计算(具体见“1)侧压力计算”),具有足够强度保证模板的稳定性。
结合工程实际情况,综合考虑模板的制作加工及安装统一,确定支模方案如下:
主厂房柱模采用18mm厚胶合板,当柱截面大于或等于700×1200mm时,采用80×80mm方木柱箍,间距300mm。螺栓处2φ48×3.5双钢管竖向布置,配合M16对拉螺栓间距600×600mm;当柱截面小于700×1200mm时,柱模可采用组合钢模板,2φ48×3.5双钢管钢箍,间距600mm,螺栓处120mm方木竖向布置,配合对拉螺栓加固。
梁模板采用定型组合钢模板,内衬3mm三合板,120×120mm方木作愣条。
(1)当梁高大于或等于900mm时(汽轮发电机▽6.18m以上梁除外),梁侧内木楞@750mm,外木楞愣间距@1000mm,φ48.5×3.5双钢管配合M16对拉螺栓拉紧,固定牢固,对拉螺栓纵横间距为1.0×0.9m。梁底楞条φ48.5×3.5@300mm,2条120×120mm方木间距500mm支撑钢管,沿梁长通长设置。支撑方木可调顶托间距500mm×750mm。梁底支架体系采用φ48.5×3.5扣件式钢管脚手架,立杆间距750×750m,步距1450mm,顶层水平杆至底模间距200mm,四侧设置剪刀撑,适当布置水平撑。
(2)当梁高小于900mm时,梁侧内木楞@600mm,但至少每侧模板保证有2道内楞。外木楞愣间距@600mm,视梁宽采用M16对拉螺栓或钢管箍紧,φ48.5×3.5双钢管固定牢固,对拉螺栓纵横间距为1.2×0.9m。梁底内楞条φ48.5×3.5@300mm,梁底支架体系采用φ48.5×3.5扣件式钢管脚手架,立杆间距750×1200mm,步距1450mm,顶层水平杆至底模间距200mm,四侧设置剪刀撑,适当布置水平撑。
主厂房楼板用组合钢模板内衬三合板支模,板底楞条(120×120mm方木)沿纵向布置,间距750mm,当板跨<1600时直接支承于钢H梁上,当1700≤板跨≤3400时,需在跨中加设支撑点。支撑系统采用满堂φ48.5×3.5扣件式钢管及配套顶托、支座,立杆纵向间距1550mm,横距1450mm,步距1450mm。
摘要：本文以我国比较成熟的燃煤火力发电厂300MW机组的主厂房框架结构的高支模为例，介绍了高支模方案的计算过程及要点。
关键词：火电厂主厂房框架结构,高支模,要点
