利用已有结构搭设模板支撑施工技术
1 工程概况
1.1 项目概况
广州超视堺第10.5代TFT-LCD显示器生产线项目一期总占地面积约56.2万m2,厂区规划总建筑面积约179.5万m2。主要生产建筑物为1号阵列厂房、2号阵列厂房、3号彩膜厂房、4号成盒及偏贴厂房、5号模组厂房、6号综合动力站、17号综合动力站、废水处理站、附属设施、配套设施等。
1.2 项目主要单体设计概况
本工程1号阵列厂房、3号彩膜厂房、4号成盒及偏贴厂房均为生产厂房,其结构形式相似,本文以3号彩膜厂房为代表(见图1),介绍生产厂房设计概况。
3号彩膜厂房根据功能分为支持区和核心区。两侧支持区为混凝土框架结构,中间核心区2,4层为华夫板,3层为DECK板;3~4层和屋面为钢桁架结构(见图2,3)。
2 工程重点、难点分析
1)工程体量大、工期紧、资源数量庞大、劳动力数量众多,施工组织管理难度高对于高科技电子厂房,如何保证产品快速投入市场是衡量电子产品是否具备市场竞争力的关键因素之一,故建设工期紧张。本工程3号彩膜厂房面积为28.48万m2,结构工期仅为243d。项目短时间内需组织大量劳动力、实体及非实体材料、机械设备等,对施工组织管理的要求非常高。
2)4层双层钢桁架密集、4层华夫板架体倒运困难由于4层华夫板结构位于4层钢桁架上弦杆结构上,且4层钢结构钢梁较密集,在竖向也有弦腹杆,导致4层华夫板架体倒运困难。
3)钢结构安装精度影响华夫板施工质量钢结构安装测量定位精度不仅对钢结构后续安装有影响,也直接影响后续华夫板钢筋绑扎、模板支设等工序,对华夫板平整度和工程整体质量也会产生影响。组合结构中土建和钢结构必须使用同一基准点开展测量工作,在施工过程中需定时、定期进行相互校核轴线位,避免不同工序间定位轴线出现偏差。
4)华夫板施工难度大为满足高等级洁净厂房室内空气垂直单向循环的要求,楼板多采用华夫板或井字梁结构。本工程生产厂房2,4层楼板采用华夫板,密肋梁分布密集且质量较大,呈矩形截面,楼板密布圆洞。该2层建筑面积大、工期紧张、质量要求高(地面平整度达±2mm/2m),是本工程施工难点。
3 4层华夫板概况
本工程3号彩膜厂房3层层高为7.1m;柱距20.4m×25.2m,柱截面600mm×600mm;华夫板分为I,II两种。华夫板I框架梁截面为810mm×450mm,密肋梁截面为210mm×450mm,板厚450mm;华夫板II框架梁截面为810mm×600mm,密肋梁截面为210mm×600mm,板厚600mm,且梁截面均呈矩形,密肋梁纵横方向距离均为0.6m。楼板密布直径390mm圆洞,洞间净距为210mm。3号彩膜厂房华夫板面积约为9.63万m2,其单元平面如图4所示。
4 核心区施工顺序
本工程主厂房核心区为双层钢桁架,采用逆作法施工。施工顺序为:钢柱吊装→3~4层钢桁架吊装→屋面钢桁架吊装→3层DECK板封闭→2层华夫板施工→屋面DECK板封闭→4层华夫板施工。
5 利用已有结构进行模板支撑架搭设设计
5.1 支撑架设计
5.1.1 3~4层钢桁架结构形式分析
1)3~4层钢桁架结构形式为整跨桁架通过四周的4榀主桁架支撑在3层的劲性柱上,中部1榀次桁架支撑在2榀主桁架上,在主桁架与次桁架间分布有5榀K形桁架。整跨桁架跨度为20.4m×25.2m,主、次桁架间距为10.2m,K形桁架间距为4.2m,相互之间形成完整、稳固的支撑体系(见图5)。
2)3~4层双层钢桁架较密集,在竖向也有弦腹杆,导致4层华夫板架体倒运困难。
由于4层华夫板结构在3~4层钢桁架施工完成后再施工,故可考虑利用已施工完成的钢结构体系作为上部4层华夫板结构施工的小部分承载体系,即将4层华夫板结构施工荷载小部分传递至已施工完成的钢桁架上弦杆件上,由钢梁分担一部分荷载,利用已成型的钢结构体系作为华夫板小部分荷载载体,进而减少华夫板支撑架体材料量。
5.1.2 4层华夫板支撑架体设计
本工程主厂房核心区4层华夫板采用48盘扣架搭设,如表1所示。核心区标准跨架体支撑某一剖面如图6所示。
5.2 受力计算
取1个标准单元(2根K形桁架间华夫板)进行受力分析。
5.2.1 计算标准单元立杆轴心压力
按照标准单元华夫板下排布4根立杆进行受力计算,得出4根立杆支座反力分别为F,Fx,F'x,F'(见图7)。
5.2.2 换算标准单元立杆支座反力
根据力学作用原理,得知标准单元4根立杆支座反力F'=F,F'x=Fx(见图8)。
5.2.3 核算K形桁架上弦杆钢梁翼缘承载力
1)核心区4层K形桁架上弦杆钢梁截面为RH692×300×13×20。
2)支撑架作用力传力至钢梁下翼缘(见图9),距离梁中心101.5mm。
3)集中力F=4.6kN。
4)考虑下翼缘受力扩散,以PL20×240的悬挑板模拟受力(见图10)。
5)校核钢梁翼缘承载力及稳定性等是否满足要求。
5.3 架体施工工艺流程
1)搭设满堂架华夫板梁板支撑架采用满堂红
2)铺设主次龙骨主龙骨为L150铝梁,间距为0.9m;次龙骨为40mm×40mm×1mm方钢管,在模板拼缝处为40mm×90mm木方。
3)铺设平台板为给钢筋绑扎及模板拼装提供安全、稳定、平整的平台,需在其下设置平台板。平台板可采用15mm厚多层板。
4)安装奇氏桶下底座根据基准线放样奇氏筒十字中心线,使用螺钉固定奇氏桶铁底座。
5)绑扎梁钢筋先绑扎双方向框架梁钢筋,再绑扎双方向密肋梁钢筋。
6)安装奇氏桶模壳奇氏桶模壳安装前先拉通线,根据通线校核调整,保证每行、每列奇氏桶模壳中心在一条直线上。螺杆固定完成后,安装圆孔上盖板,并通过螺帽将桶身和盖板固定。盖板面标高同混凝土面设计标高,可作为混凝土浇筑时找平基准。
7)浇筑混凝土混凝土泵管需架设在框架梁位置,下方须铺跳板并垫上轮胎,不致破坏奇氏桶模壳。混凝土浇筑应避免直接冲击奇氏桶桶身,降低偏位隐患。混凝土浇筑完成后,应及时进行初平,待混凝土初凝时再进行表面磨光工作,确保华夫板面平整度。需及时洒水覆膜养护。
8)拆除模板待混凝土强度达到设计要求时,开始模架拆除作业。
6 施工质量控制
1)所有钢管、扣件、盘扣架构配件进场前应提供相关出厂合格证及质量合格证。
2)进入现场后的材料及构配件应进行外观及随机抽样检定检测,并由专业检测单位出具合格检测报告方可正式投入使用。
3)预压试验将标准跨内主梁按线荷载考虑,选取1m长主梁进行荷载换算。并选取同主梁钢筋直径的钢筋进行荷载换算,将钢筋均布于跨中支架上进行预压试验。(1)控制支撑架预压荷载不小于支撑架荷载承受的混凝土结构恒荷载与钢管支架、模板质量的1.2倍;(2)支撑架预压前,应布置支撑架沉降观测点,预压过程中对沉降观测点实时监测。
7 施工效果与应用
本工程利用已有钢结构进行模板支撑架搭设,采用钢结构+盘扣组合支撑架形式,架料使用量、架料倒运负担、塔式起重机使用吊次均大幅减少,现场工人安装效率显著提高。既节省材料,又加快工期、方便材料倒运。
7.1 推广应用范围
本工程3号彩膜厂房核心区4层华夫板约5.2万m2,4号成盒及偏贴厂房南核心区4层华夫板约3.6万m2,合计约8.8万m2。
7.2 节约材料量
1)钢结构+盘扣组合支撑架方案架料使用量合计=2 556t+1 789t=4 345t。
2)传统满堂架方案架料使用量合计=3 744t+2 621t=6 365t。
3)节约架料量=6 365t-4 345t=2 020t,节约比例为31.74%。
8 结语
广州超视堺第10.5代TFT-LCD显示器生产线项目主厂房核心区4层华夫板支撑架施工方案,通过利用已有资源,减少大量支撑架体材料量,从而减轻架体材料在密集钢桁架中的倒运负担,同时节省大量人工,大幅度提高工效。实现工期、成本建设目标,取得良好的经济效益。
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