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现浇混凝土结构模板设计概述 一 模板设计的内容二 模板设计相关规范三 模板设计验算的内容四 模板设计其它一般规定五 模板计算 1 一 模板设计的内容 5 1 3模板设计应包括下列内容 1 根据混凝土的施工工艺和季节性施工措施 确定其构造和所承受的荷载 2 绘制配板设计图 支撑设计布置图 细部构造和异型模板大样图 3 按模板承受荷载的最不利组合对模板进行验算 4 制定模板安装及拆除的程序和方法 5 编制模板及配件的规格 数量汇总表和周转使用计划 6 编制模板施工安全 防火技术措施及设计 施工说明书 2 二 模板设计相关规范 5 1 4模板中的钢构件设计应符合现行国家标准 钢结构设计规范 GB50017 和 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 的规定 其截面塑性发展系数应取1 0 组合钢模板 大模板 滑升模板等的设计尚应符合国家现行标准 组合钢模板技术规范 GB50214 大模板多层住宅结构设计与施工规程 JGJ20 和 液压滑动模板施工技术规范 GBJ113 的相应规定 5 1 5模板中的木构件设计应符合现行国家标准 木结构设计规范 GB50005 的规定 其中受压立杆应满足计算要求 且其梢径不得小于80mm 3 按模板承受荷载的最不利组合对模板进行验算 1 强度验算2 变形验算3 稳定性验算想验算首先我们要清除有哪些荷载作用在模板上 荷载是怎么组合的 三 模板进行验算的内容 4 荷载及荷载组合 1 荷载计算模板及其支架的荷载 分为荷载标准值和3荷载设计值 后者以荷载标准值乘以相应的荷载分项系数 1 荷载标准值1恒荷载标准值2活荷载标准值 5 1 模板及支架自重标准值 G1K 应根据设计图纸确定 对肋形楼板及无梁楼板模板的自重标准值 见表4 1 1 表4 1 1楼板模板自重标准值 kN m2 注 除钢 木外 其它材质模板重量见附录A中的附表A2 新浇混凝土自重标准值 G2K 对普通混凝土 可采用24kN m3 对其他混凝土 根据实际重力密度确定 3 钢筋自重标准值 G3K 按设计图纸计算确定 一般可按每立方米混凝土含量计算 梁1 5kN m3楼板1 1kN m3 6 4 当采用内部振捣器时 新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力标准值 G4K 可按下列公式计算 并取其中的较小值 7 F 新浇筑混凝土对模板的最大侧压 kN m2 c 混凝土的重力密度 kN m3 t0 新浇筑混凝土的初凝时间 h 可按实测确定 当缺乏试验资料时 可采用t0 200 T 15 计算 T为混凝土的温度 V 混凝土的浇筑速度 m h 1 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 2 混凝土坍落度影响修正系数 当坍落度小于30mm时 取0 85 坍落度50 90mm时 取1 0 坍落度110 150mm时 取1 15 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 8 混凝土侧压力的计算分布图形如图4 1 1所示 图中h F c h为有效压头高度 图4 1 1混凝土侧压力计算分布图形 9 式一是根据砼浇筑高度有效压头进行计算 即任意高度模板侧压力的最大值 浇筑速度较慢 将造成下部砼已经初凝 初凝部分对模板的侧压可以不作为考虑 故在有效压头以外 不进行考虑 计算式中根据浇筑速度及初凝时间考虑未初凝部分的混凝土侧压力 也就是说 在此浇筑速度 砼初凝时间及容重等的相同参数下 浇筑任意高度模板侧压力的最大值 可以认为刚好自初凝面至当前浇筑高度液体砼对模板的侧压力 但一般浇筑高度较小 直至浇筑完毕 第一层砼仍然未初凝 甚至距离初凝时间还较长 那么该值与现场实际情况偏差就较大 远远大于实际情况 10 式二是按照实际全浇筑高度全部液态砼计算 那么可能会出现浇筑速度较慢 初凝快 没有浇筑完毕下部砼已经初凝 该部分砼对模板已经没有侧压力 计算结果也远大于实际值 比如在效压头为4米 按计算式一计算结果就为适用于4米以上的模板侧压力 式二就适用于4米以下的模板侧压力 大于4米时 当前浇筑高度4米以下可以认为当前条件下无侧压 小于4米时 可以认为全部模板承压 故按照两式取小值 但在代入参数时要考虑最不利状况 即初凝时间最长 浇筑速度最快代入计算 11 其中 h有效压头高度h F c m 泵送混凝土条件下侧压力由两个因素决定 混凝土初凝时间和混凝土浇筑速度 所以 混凝土初凝时间和混凝土浇筑速度成为确定混凝土对模板的侧压力大小的关键 由于这两个参数波动特别大 混凝土初凝时间根据温度波动 混凝土浇筑速度可在0 1m h 40m h波动 如此大的差距 对模板的设计至关重要 这也正是高支模易发生垮塌的重要原因 12 活荷载 1 施工人员及设备荷载标准值 Q1K 当计算模板和直接支承模板的小梁时 均布活荷载可取2 5kN m2 再用集中荷载2 5kN进行验算 比较两者所得的弯矩值取其大值 当计算直接支承小梁的主梁时 均布活荷载标准值可取1 5kN m2 当计算支架立柱及其它支承结构构件时 均布活荷载标准值可取1 0kN m2 注 对大型浇筑设备 如上料平台 混凝土输送泵等按实际情况计算 若采用布料机上料进行浇筑混凝土时 活荷载标准值取4kN m2 混凝土堆积高度超过100mm以上者按实际高度计算 模板单块宽度小于150mm时 集中荷载可分布于相邻的两块板面上 13 2 振捣混凝土时产生的荷载标准值 Q2K 对水平面模板可采用2kN m2 对垂直面模板可采用4kN m2 作用范围在新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度之内 3 倾倒混凝土时 对垂直面模板产生的水平荷载标准值 Q3K 可按表4 1 2采用 表4 1 2倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值 kN m2 14 荷载设计值 1计算模板及支架结构或构件的强度 稳定性和连接强度时 应采用荷载设计值 荷载标准值乘以荷载分项系数 2计算正常使用极限状态的变形时 应采用荷载标准值 15 荷载分项系数应按表4 2 3采用 计算模板及其支架的荷载设计值 应为荷载标准值乘以相应的荷载分项系数 表4 2 3荷载分项系数表 16 3荷载折减 调整 系数 钢面板及支架作用荷载设计值可乘以系数0 95进行折减 当采用冷弯薄壁型钢时 其荷载设计值不应折减 17 4 3 2参与计算模板及其支架荷载效应组合的各项荷载的标准值组合应符合表4 3 2的规定 注 验算挠度应采用荷载标准值 计算承载能力应采用荷载设计值 18 变形值规定 4 4 1当验算模板及其支架的刚度时 其最大变形值不得超过下列容许值 1 对结构表面外露的模板 为模板构件计算跨度的1 400 2 对结构表面隐蔽的模板 为模板构件计算跨度的1 250 3 支架的压缩变形或弹性挠度 为相应的结构计算跨度的1 1000 19 注 L为计算跨度 B为柱宽 4 4 2组合钢模板结构或其构配件的最大变形值不得超过表4 4 2的规定 表4 4 2组合钢模板及构配件的容许变形值 20 四 模板设计其它一般规定 1 模板结构构件的长细比应符合下列规定 1 受压构件长细比 支架立柱及桁架不应大于150 拉条 缀条 斜撑等联系构件不应大于200 2 受拉构件长细比 钢杆件不应大于350 木杆件不应大于250 2 用扣件式钢管脚手架作支架立柱时 应符合下列规定 1 连接扣件和钢管立杆底座应符合现行国家标准 钢管脚手架扣件 GB15831 的规定 2 承重的支架柱 其荷载应直接作用于立杆的轴线上 严禁承受偏心荷载 并应按单立杆轴心受压计算 钢管的初始弯曲率不得大于1 1000 其壁厚应按实际检查结果计算 3 当露天支架立柱为群柱架时 高宽比不应大于5 当高宽比大于5时 必须加设抛撑或缆风绳 保证宽度方向的稳定 21 五 模板计算 一 面板可按简支跨计算 应验算跨中和悬臂端的最不利抗弯强度和挠度 并应符合下列规定 1 抗弯强度计算Mmax 最不利弯矩设计值 取均布荷载与集中荷载分别作用时计算结果的大值 Wn 净截面抵抗矩 W bh2 6f 材料抗弯强度设计值 应按本规范附录B的规定采用 22 2 挠度应按下列公式进行验算 或 23 3 支承楞梁计算时 次楞一般为两跨以上连续楞梁 可按本规范附录C计算 当跨度不等时 应按不等跨连续楞梁或悬臂楞梁设计 主楞可根据实际情况按连续梁 简支梁或悬臂梁设计 同时次 主楞梁均应进行最不利抗弯强度与挠度计算 并应符合下列规定 4 主次楞挠度计算1 简支楞梁应按本规范公式5 2 1 4或5 2 1 5验算 2 连续楞梁应按本规范附录C中的表验算 24 例模板体系如下 梁 楼板 柱 墙采用1830mm 915mm 20mm的木胶合板制作而成 其容许应力 f 9 68MPa 弹性模量E 4680MPa 内楞采用60mm 90mm 2000mm方木 其容许应力 f 15MPa 弹性模量E 10000MPa 外楞 支撑体系 柱箍选用 48mm 3 5mm钢管及配套扣件 钢管的容许应力 f 215MPa 弹性模量E 2 1 105MPa 惯性矩I 1 22 105mm4 截面积A 489mm2 截面抵抗矩W 5078mm3 穿墙螺杆用 12圆钢做成 其容许拉力 N 12 9kN配套3形扣件型号为12 其容许荷载12kN 25 1 墙体模板计算 本工程剪力墙墙高有4 68m 3 85m 5m 4 5m 3m五种 26 F 0 22 24 200 25 15 1 2 1 2 21 2 53 75kN m2 按5m墙高计算 F 24 5 120kN m2取小值得混凝土侧压力为53 75kN m2强度验算时的荷载设计值 1 2 53 75 2 1 4 0 9 60 57kN m2挠度验算时的荷载设计值 53 75 0 9 48 37kN m2 27 墙体支模见图5 19 图5 19剪力墙模板施工示意图 28 1 模板面板验算 按五等跨连续梁计算 取1000mm宽的板带作为验算对象 则线性荷载q 60 57kN m 1 抗弯强度验算 小于9 68MPa 满足要求 2 挠度验算 小于L 250 225 250 0 9mm 满足要求 2 内楞方木验算 按四跨等跨连续梁计算 1 抗弯强度验算 29 小于15MPa 满足要求 2 挠度验算 小于L 250 450 250 1 8mm 满足要求 3 外楞钢管验算 按四等跨连续梁计算 1 抗弯强度验算 作用在钢管上的集中荷载为F 0 225 0 45 F 0 225 0 45 51 93 5 26kN 30 小于215MPa 满足要求 2 挠度验算 作用在钢管上的集中荷载为F 0 225 0 45 F 0 225 0 45 49 4 5 00kN 小于L 250 450 250 1 8mm 满足要求 4 穿墙螺杆及3形扣件验算N FL2 51 93 0 45 0 45 10 52kN小于螺杆 N 12 9kN 小于3形扣件容许荷载12kN 满足要求 31 2 梁模板计算 根据主要梁的截面尺寸 分两种类型 一 梁宽 300mm 梁高 1050mm 的 选择 0 000以下300mm 1050mm截面作为计算对象 梁底距地面2 8m 选择 0 000以上240mm 900mm截面作为计算对象 梁底距地面2 1m 二 300mm 梁宽 600mm 梁高 1050mm 的 选择 0 000以上550mm 1600mm截面作为计算对象 梁截面为550mm 1600mm 取梁底模小楞 侧模竖楞间距为200mm 300mm 1050mm 取梁底模小楞 侧模竖楞间距为300mm 梁截面为240mm 900mm 取梁底模小楞 侧模竖楞间距为350mm 支承梁模架采用双排钢管脚手架 立杆间距梁高 700mm为1000mm 梁高 700mm为600mm 纵横水平杆步距为1500mm 32 1 底模计算 按四跨等跨连续计算 1 荷载计算 33 2 抗弯强度验算 A 240mm 900mm梁 小于9 68MPa 满足要求 B 550mm 1600mm梁 小于9 68MPa 满足要求 C 300mm 1050mm梁 34 小于9 68MPa 满足要求 3 挠度验算 A 240mm 900mm梁 小于L 250 350 250 1 4mm 满足要求 B 550mm 1600mm梁 小于L 250 300 250 1 2mm 满足要求 C 300mm 1050mm梁 35 小于L 250 300 250 1 2mm 满足要求 2 小楞验算 按简支梁计算 1 荷载 2 抗弯强度验算A 240mm 900mm梁 36 小于15MPa 满足要求 B 550mm 1600mm梁 小于15MPa 满足要求 C 300mm 1050mm梁 小于15MPa 满足要求 3 挠度验算A 240mm 900mm梁 37 小于L 250 600 250 2 4mm 满足要求 B 550mm 1600mm梁 小于L 250 600 250 2 4mm 满足要求 C 300mm 1050mm梁 小于L 250 600 250 2 4mm 满足要求 3 钢管大楞验算 按四等跨连续梁计算 钢管大楞跨度取600mm计 梁高小于700mm方为1000mm 方木小楞间距分别为350mm 300mm 200mm 作用在钢管上的集中荷载间距均按330mm作近似简化计算 38 1 荷载 2 抗弯强度验算A 240mm 900mm梁 39 小于215MPa 满足要求 B 550mm 1600mm梁 小于215MPa 满足要求 C 300mm 1050mm梁 小于215MPa 满足要求 3 挠度验算A 240mm 900mm梁 40 小于L 250 600 250 2 4mm 满足要求 B 550mm 1600mm梁 小于L 250 600 250 2 4mm 满足要求 C 300mm 1050mm梁 小于L 250 600 250 2 4mm 满足要求 41 4 钢管立柱验算 按两端铰接受压构件计算 以连接方式为扣件搭接验算钢管立柱稳定性 水平杆步距为1500mm 钢管 48mm 3 5mm 立柱连接方式为扣件搭接时 立柱允许荷载 N 12 4kN 单个扣件抗滑力NV 8kN 取截面为550mm 1600mm梁进行计算 由钢管大楞传给每根立柱的力N 2808 2 5616N 5 616kN N 12 4kN 满足要求 考虑扣件抗滑力NV 8kN N 5 616kN 满足要求 立杆稳定性计算 水平杆步距为1500mm 则计算长度为l0 1500mm 钢管的回转半径为i 15 8mm 则 l0 i 1500 15 8 94 9 经查表得 0 676 按轴心受压简化计算 则 N A 5 616 103 0 676 489 16 99N mm2 205N mm2 满足 42 5 侧模验算 梁侧模立档采用60mm 90mm方木条立放 间距与小楞相同 即 240 900梁 350mm 550 900梁 200mm 300 1050梁 300mm 1 荷载计算砼侧压力F1 0 22 Cto 1 2V1 2F2 cH 43 经计算且取较小值后得240mm 900mm梁的侧模荷载为19 2kN m2 550mm 1600mm梁的侧模荷载为32 4kN m2 300mm 1050mm梁的侧模荷载为19 2kN m2 振捣时产生的荷载 4kN m2 则 强度验算荷载设计值 挠度验算荷载设计值 44 2 侧模面板验算 按四等连续跨计算 A 抗弯强度验算取荷载拆减系数为0 9 转化为线荷载 a 240mm 900mm梁 小于9 68MPa 满足要求 b 550mm 1600mm梁 45 小于9 68MPa 满足要求 c 300mm 1050mm梁 小于9 68MPa 满足要求 B 挠度验算取荷载拆减系数为0 9 转化为线荷载 46 a 240mm 900mm梁 小于L 250 350 250 1 4mm 满足要求 b 550mm 1600mm梁 小于L 250 200 250 0 8mm 满足要求 c 300mm 1050mm梁 47 小于L 250 300 250 1 2mm 满足要求 3 立档验算 240 900梁按简支梁计算 550 1600及300 1050梁按三跨连续梁计算 A 抗弯强度验算取荷载拆减系数为0 9 转化为线荷载 a 240mm 900mm梁 48 小于15MPa 满足要求 b 550mm 1600mm梁 小于15MPa 满足要求 c 300mm 1050mm梁 小于15MPa 满足要求 B 挠度验算取荷载拆减系数为0 9 转化为线荷载 49 a 240mm 900mm梁 小于L 250 780 250 3 1mm 满足要求 b 550mm 1600mm梁 小于L 250 450 250 1 8mm 满足要求 c 300mm 1050mm梁 50 小于L 250 800 250 3 2mm 满足要求 4 外楞钢管验算 按四等连续跨计算 240mm 900mm的梁无外楞 直接用压脚方木和斜撑支撑 这里仅计算300mm 1050mm 550mm 1600mm梁的外楞 A 抗弯强度验算作用在钢管上的集中荷载为 300mm 1050mm梁 0 3 0 45 F 0 3 0 45 28 64 3 87kN 550mm 1600mm梁 0 2 0 45 F 0 2 0 45 44 48 4kN 计算外楞钢管的内力300mm 1050mm梁 51 小于215MPa 满足要求 550mm 1600mm梁 小于215MPa 满足要求 B 挠度验算作用在钢管上的集中荷载为 300mm 1050mm梁 0 3 0 45 F 0 3 0 45 23 04 3 11kN 挠度为 小于L 400 450 400 1 1mm 满足要求 550mm 1600mm梁 0 3 0 45 F 0 3 0 45 38 88 5 25kN 挠度为 52 小于L 400 450 400 1 1mm 满足要求 5 对拉螺杆及3形扣件验算 只计算300 1050梁及550mm 1600mm梁 300mm 1050mm梁 N Fab 28 64 0 45 0 45 5 8kN550mm 1600mm梁 N Fab 44 48 0 45 0 45 9kN小于螺杆 N 12 9KN 小于3形扣件容许荷载12kN 满足要求 梁支模见图5 20 图5 20梁板支模施工示意图 53 3 楼板模板计算 楼板 0 000以下厚度有250mm 0 000以上厚度有100mm 120mm两种 满堂架用 48 3 5钢管搭设 立杆间距1000mm 楞木间距 250厚为300mm 其余为400mm 取120mm 250mm厚楼板进行计算 地下室部分及C D栋1层楼板的支架 两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔两步设一道水平剪刀撑 满堂架四边与中间每隔4排支架立杆设一道纵向剪刀撑 楼板支模见图5 19 54 1 荷载计算 1 验算强度荷载设计值 250厚楼板 0 18 6 0 275 1 2 2 5 1 4 0 9 10 12kN m2120厚楼板 0 18 2 88 0 132 1 2 2 5 1 4 0 9 6 6kN m2 55 2 验算挠度荷载设计值 250厚楼板 0 18 6 0 275 1 2 0 9 6 97kN m2120厚楼板 0 18 2 88 0 132 1 2 0 9 3 44kN m 2 模板验算取1000mm宽板带进行计算 则线性荷载 250厚楼板 q1 11 24 0 9 10 12kN mq2 7 74 0 9 6 97kN m120厚楼板 q1 7 3 0 9 6 6kN mq2 3 82 0 9 3 44kN m 1 抗弯强度验算250厚楼板 56 120厚楼板 均小于9 68 满足要求 2 挠度验算250厚楼板 小于L 250 300 250 1 2mm 满足要求 120厚楼板 57 小于L 250 400 250 1 6mm 满足要求 3 楞木验算1 荷载 2 抗弯强度验算250厚楼板 58 120厚楼板 均小于15MPa