第4章模板工程

第4章模板工程 第4章模板工程 想一想 模板工程因何而生 模板 是一种使新浇筑混凝土成形并承受新浇混凝土侧压力或垂直压力的结构或模型 模板工程 除了直接接触混凝土的模板外 还包括支撑模板系统的构件和配件 是新浇筑混凝土的总支撑系统 现浇混凝土模板 是一种在施工现场反复支拆和周转使用的模板 模板 混凝土桥面 支撑系统 第4章模板工程模板工程属 临时结构工程 但影响工程的质量 进度 成本 安全等模板工程的基本要求 共3点质量 quality 保证外形和位置 不漏浆安全性 safety 承载力 刚度和稳定性经济性 economy 装拆方便 多次使用 便于施工 南京河西中央公园地下室顶板施工中模板支架整体坍塌 2005年5月 事故案例之一 模板工程的安全性十分重要 横向支撑 剪刀撑 2006年10月8日南京江宁翠屏国际城会所模板支架整体坍塌 300m2 死1人 支架失稳 事故案例之二 模板工程基本的施工流程为 阅读工程施工图 编制支模施工方案 准备模板工程材料 安装支架及模板 浇筑混凝土后拆模 清理堆放 周转使用 4 1模板材料我国主要模板材料的发展大致可分为三个阶段 1 解放初期即20世纪50年代 现浇混凝土结构模板主要采用手工拼装木模板 将木材加工成木板 木方 然后组合成梁 墙 柱 板等构件所需要的模板 优点 制作拼装灵活 具有一定保温作用 缺点 耗用木材量大 施工方法落后 4 1模板材料 2 20世纪70年代 由于我国钢产量的增长 高层 小高层住宅工程的兴起 组合钢模板得到了迅速发展 基本构件 连接构件 组合钢模板 梁模 组合钢模板 楼板模板 定型组合钢模板 支撑 外楞 内楞 对拉螺栓 钢模 钢模板 柱 4 1模板材料优点 组装灵活 通用性强 安装功效较高 在使用和管理良好的情况下 周转使用可达100次 缺点 1 一次性投资费用大 需周转使用50次以上方能收回成本 2 拆模时易变形损坏 3 拆模后混凝土表面过于光滑 粘着性差 表面装饰前需进行凿毛处理 4 板块小 拼缝多 往往要抹灰找平 5 板块上开洞及修补亦困难 4 1模板材料 3 20世纪90年代 胶合板模板得到了迅速发展 优点 幅面大 自重较轻 锯截方便 开洞容易等 4 1模板材料 木胶合板通常由5 7 9 11等奇数层单板经热压固化而胶合成型 厚度一般为9 18mm 相邻层的纹理方向相互垂直 面板的纹理需与长边平行 4 1模板材料 竹胶合板模板 以竹材为原料制成 其面板与芯板做法不同 芯板通常为竹帘单板 面板为竹席板 竹胶合板模板的厚度通常为9mm 12mm 15mm 4 1模板材料竹芯木面胶合板 即芯板仍采用竹帘单板 但表面采用木单板 既利用了竹材资源 又兼有木胶合板的平整度 覆膜胶合板 具有良好的耐碱性 耐磨性 脱模性等优点 能够增加模板的使用次数 常州某工程模板拆除堆放场地 缺点 周转次数少 资源浪费现象严重 4 1模板材料 4 1模板材料钢框胶合板 以胶合板为面板 钢框架为背楞 组装成钢框胶合板模板 吸取了钢模板与胶合板的优点 周转次数多 4 1模板材料塑料与玻璃钢模板 重量轻 强度较高 但受温度变化的影响较大 价格较贵 塑料模壳 南京玄武区政府的密肋楼板采用塑料模壳 平板型塑料模板 塑料和玻璃钢模板 特点重量轻 强度较高 但价格贵 常用于现浇 密肋楼盖 中做 模壳 4 1模板材料铝合金建筑模板 具有重量轻 拆装方便 周转使用次数多 回收价值高等优点 缺点 一次性投资价格较高 易损坏 胶合板模板作为主要的支模材料 4 1模板材料 施工技术创新 嵌入式钢框塑料模板 发明专利 实用新型专利 省级 国家级工法 竖向模板 1 墙 柱模板其特征为 高度高 宽度小 双边变长小于2m为柱 单边变长小于2m为墙 浇筑筑速度快组成 模板 面板 内肋 外肋和对拉螺栓或柱箍等模板可用 木模板 钢模板 胶合板模板等 对比用钢管和胶合板组拼的大模 水平模板 梁底模 其中竖向支撑和连接件是主要的承重构件 斜向支撑是只要的稳定支撑 横向支撑既是承重支撑又是稳定支撑 对于竖向支撑 其安全系数一般都应考虑到2或3 a支撑形式有 可调钢支柱 也称单管支架 长度一般为3 4m 承载能力一般为 2吨 钢管支架 高度可随意 其承载能力随其高度而定 同时还必须考虑扣件的抗滑能力 一个扣件的抗滑能力一般为800kg 框架式支架 门式支架 可调钢支柱支撑的梁 板模板 扣件式钢管支架 碗扣式钢管支架 南京军区总院门诊楼工程采用门式支架支模 盘扣承插式支架支模 土木工程施工 4 3模板工程设计 荷载取值包括永久荷载 即恒载 和可变荷载 活载 1 模板及支架自重标准值G1k一般按设计图纸按实计算 常用的肋形楼盖和无梁楼盖可查表 楼板模板自重标准值 kN m2 表4 2 土木工程施工 4 3模板工程设计 2 新浇筑混凝土自重标准值G2k普通混凝土为24kN m3 3 钢筋自重标准值G3k楼板 1 1kN m3梁 1 5kN m3 土木工程施工 4 3模板工程设计 4 新浇筑混凝土对模板侧面压力的标准值G4k影响因素 混凝土的密度 初凝时间t 浇筑速度V 坍落度 入模温度T 加外加剂 浇筑高度等 计算公式 取小值 土木工程施工 4 3模板工程设计 c 新浇筑混凝土的重度t0 新浇混凝土的初凝时间 h 可按实测确定 当缺乏试验资料时 可采用T计算 T为混凝土的入模温度 t0 200 T 15 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 50 90mm时 取1 0 110 150mm时 取1 15V 混凝土的浇筑速度 m h 土木工程施工 4 3模板工程设计 压力传感器 读数仪 土木工程施工 4 3模板工程设计 土木工程施工 4 3模板工程设计 有效压头高度按下式计算 土木工程施工 4 3模板工程设计 土木工程施工 4 3模板工程设计 5 施工人员及设备荷载标准值Q1k计算模板和直接支承模板的小楞 按均布荷载2 5kN m2计算 并采用集中活荷载2 5kN进行验算 最后应取较大的弯矩值 计算直接支承小楞的构件 1 5kN m2 计算支架立柱及其他支承结构构件 1kN m2 计算面板及小楞活载2 5kN m2 计算支撑小楞的大楞活载1 5kN m2 计算支撑大楞的支架活载1 0kN m2 土木工程施工 4 3模板工程设计 6 振捣混凝土时产生的荷载标准值Q2k水平模板 2 0kN m2 即梁底模 板模板竖向模板 4 0kN m2 梁侧模 柱模板 墙模板注意 作用在新浇混凝土的有效压头高度之内 土木工程施工 4 3模板工程设计 7 倾倒混凝土时产生的荷载标准值Q3k 与混凝土的浇筑方式有关注意 作用在新浇混凝土的有效压头高度之内 土木工程施工 4 3模板工程设计 料斗浇筑 泵送混凝土 土木工程施工 4 3模板工程设计 8 风荷载的标准值对于风压较大的地区或较高处的模板 应考虑模板在风荷载作用下的抗倾覆的问题 即模板的稳定问题 土木工程施工 4 3模板工程设计 恒 活载 恒载 土木工程施工 4 3模板工程设计 土木工程施工 4 3模板工程设计 模板工程计算要点计算要适当简化所有荷载都可简化为均布荷载 即集中荷载也可当作均布荷载 各种单元件 模板 内外楞 大小楞及桁架均可当作 梁 计算跨度按实确定 但多于三跨时按三跨计算 设计荷载取值验算模板的承载能力和稳定性时 取荷载设计值 验算刚度 变形 时 取荷载的标准值 土木工程施工 4 3模板工程设计 计算内容和规定因无临时性工程的设计规范 因此模板计算应按相应正式结构设计规范执行 验算方法已知模板材料 即材料的容许应力 和构造尺寸 验算模板构件的承载能力和刚度 已知模板材料 即材料的容许应力 和荷载 确定模板的尺寸 即确定模板构件截面 跨度等 土木工程施工 4 3模板工程设计 模板和支架的容许变形值模板 结构表面外露 清水 L 400 结构表面不外露 混水 L 250 支架 压缩变形和弹性挠度 L 1000 土木工程施工 4 3模板工程设计 支架的构造要求承受竖向荷载的支架 包括立杆和横杆 应验算承载能力和稳定性 对于斜杆主要验算稳定性 对于横拉杆基本上是按构造确定 一般是1 8 2 0m一挡 对于较重要的支架 其底部应设横拉杆 俗称 扫地杆 4 4墙模板设计例题 已知条件1 墙模板计算高度为2 65m计算高度 结构层高 水平构件 楼板或梁 高度 50mm2 混凝土墙不粉刷 确定允许变形 厚度为200mm 采用内部振捣器振捣 料斗斗容量为0 6m3 确定活载 3 浇筑速度V 1 2m h 混凝土温度T 15 C 确定混凝土初凝时间t0 5 掺外加剂 确定 1 塌落度为140mm 确定 2 6 模板面板为厚度18mm的木胶合板 内竖楞采用50mm 100mm木楞 外楞采用双脚手钢管 2 48 3 5 7 木材强度 抗弯强度 fw 20MPa 抗剪强度 fv 1 7MPa 弹性模量 E 10000MPa 求解 1 计算荷载1 计算新浇混凝土的侧压力标准值G4k 新浇混凝土侧压力标准值取较小值 F 53 24kN m2 3 承载力验算取荷载设计值Fs 53 24 1 2 0 9 57 50kN m2Fs 4 1 4 0 9 5 04kN m2 2 倾倒混凝土产生的荷载标准值 F3k 4kN m2 2 有效压头高度计算h Fs rc 57 50 24 2 4m 3 计算内竖楞间距 即模板跨度L1 计算模板承载力和变形 以确定内楞布置 将模板视为梁 梁高为板厚 梁宽可取1m 注 计算梁宽对模板计算无任何影响 只要计算受荷宽度与计算梁宽一致 1 计算等效梁上线载设计值 q 57 5 0 2 11 50kN m 承载力验算 标准值 q 53 24 0 2 10 65kN m 刚度验算 设计值 问 模板计算时将模板视为梁 梁高可否取任意值 2 计算简图 多跨连续梁一般按实计算 超过三跨则计算取三跨 3 按抗弯能力计算 查结构计算手册得 由于 所以 得 设计值 满足模板抗弯承载力的内楞允许最大间距 4 按抗剪能力计算由于 Vmax 0 6 q L1 max 1 5 Vmax bh fv所以 得 5 按刚度计算由于 所以 设计值 当为l 400时k 0 37当为l 250时k 0 59 清水混凝土 满足模板抗剪承载力的内楞允许最大间距 得 荷载标准值 满足模板变形要求的内楞允许最大间距 6 根据抗弯 抗剪和挠度计算 模板最大跨度 即内楞最大间距 允许值应取三者的最小值 即278mm 由刚度控制 但考虑到内楞宽50mm 因此最终取值300mm 4 计算外横楞的间距 即内竖楞的跨度经抗弯 抗剪和挠度计算 由抗剪控制 L2 500mm 5 计算对拉螺栓的间距 即外横楞的跨度经抗弯和挠度计算 由刚度控制 L3 800mm 6 选择对拉螺栓规格经计算直径为M14 4 5模板工程安装与拆除 模板的安装明确力的传递途径 保证模板工程的承载力和刚度 要有适当的起拱 跨度 4m 一般构件 1 1000 3 1000 预应力结构取下限 模板的拆除能保证混凝土结构或构件的几何尺寸和位置时应尽早拆除 以便模板能及早周转 侧模拆除能保证混凝土结构或构件能自立 保证结构或构件的表面和棱角不致损坏的前提下就能拆除 底模拆除 多 高层结构中 模板和支架的设置 一般配置2 4层模板和支架第1层时 需1套模板和支架 第2层时 第1层不能拆 另需1套模板和支架 共需2套模板和支架 第3层时 将第1层支架和模板拆除 翻到第3层使用 若板1和板2共同承受不了板3的施工荷载 则板1应保留部分支架 共需三套模板和支架 4 6新型模板体系施工包括 大模板 滑升模板 爬升模板 台模 早拆模板等 1 大模板特点单片模板面积大 一块模板一堵墙 用于竖向混凝土构件 整体安装和拆除 施工速度快 机械化程度高 并可减少用工量和缩短工期 但隔热效果较差 七十年代开始应用 是目前我国剪力墙和筒体体系的高层建筑 桥墩 筒仓等施工用得较多的一种模板 已形成工业化模板体系 构造 由面板 次肋 主肋 支撑桁架 稳定机构及附件组成 面板 一般用4 5mm的钢板 也可用组合钢模板并装而成 横楞或内楞 一般用较小的槽钢 间距为0 3m左右 竖楞或外楞 一般用较大的槽钢 6 5或 8 间距为1m左右 大模板构造图 1 面板 2 次肋 3 支撑桁架 4 主肋 5 调整螺旋 6 卡具 7 栏杆 8 脚手板 9 对拉螺栓 典型全钢大模板 平面布置方案大模板平面布置方案主要有 平模布置 小角模布置 大角模布置等 其中小角模方案使用广泛 它适应性强 便于模板的平面位置与垂直度的校正 a 平模布置 b 小角模布置 c 大角模布置大模板的平面布置图 小角模的连接1 大模板 2 小角模 3 偏心压杆 建筑物外墙布置方案建筑物外墙及桥墩等单侧大模板通常是将大模板支承在附壁式支承架上 外墙大模安装图1 外墙的外模 2 外墙的内模 3 附墙支承架 4 防护网 安装 地面拼装 吊装 2 滑升模板 简称滑模 特点 节约模板 施工速度快 适用 用于现场浇筑高耸构筑物和建筑物等的竖向结构 如烟囱 筒仓 高桥墩 电视塔 竖井 沉井 双曲线冷却塔和高层建筑等 滑模是一种工业化模板 配置一定高度的模板 一般1 2m 上口不断浇入混凝土 滑动模板 下口滑出的混凝土正好能保证 自立 保持混凝土形状和承受自重 烟囱滑模 滑模构成包括 模板系统 操作平台系统 提升系统和施工精度控制系统组成 1 支承杆 2 液压千斤顶 3 提升架 4 油管 5 围圈 6 模板 7 混凝土墙体 8 操作平台桁架 9 内吊脚手架 10 外脚手架 滑模传力途径 荷载模板围圈提升架千斤顶支承杆 滑模工作原理 1 模板系统包括 提升架 围圈和模板等 模板用于成型混凝土 承受新浇混凝土的侧压力 多用钢模或钢木组合模板 模板的高度取决于滑升速度和混凝土达到出模强度 0 2 0 4N mm2 所需的时间 一般高1 0 1 2m 为防止滑升过程中混凝土与模板的粘结引起滑升困难 应将模板做成上口小 下口大的锥形 单面锥度约0 2 0 5 两块模板的间距控制则以模板上口以下1 2模板高度处的净间距为结构断面的厚度 围圈用于支承和固定模板 一般情况下 模板上下各布置一道 它承受模板传来的水平侧压力 混凝土的侧压力和浇筑混凝土时的水平冲击力 和由摩阻力 模板与围圈自重 如操作平台支承在围圈上 还包括平台自重和施工荷载 等产生的竖向力 围圈可视为以提升架为支承的双向弯曲的多跨连续梁 材料多用角钢或槽钢 以其受力最不利情况计算确定其截面 提升架的作用是固定围圈 把模板系统和操作平台系统连成整体 承受整个模板系统和操作平台系统的全部荷载并将其传递给液压千斤顶 提升架分单横梁式与双横梁式两种 多用型钢的制作 其截面按框架计算确定 操作平台系统包括 操作平台 料台 吊脚手架 随升垂直运输设施等 它是施工操作的场所 其承重构件 平台桁架 钢梁 铺板 吊杆等 根据其受力情况按一般的钢结构进行计算 3 提升系统提升系统包括支承杆 液压千斤顶和提升动力装置 即液压系统 等 它是使滑升模板向上滑升的动力装置 支承杆既是液压千斤顶向上爬升的轨道 又是滑升模板的承重支柱 它承受施工过程中的全部荷载 其规格要与选用的千斤顶相适应 4 施工精度控制系统包括 千斤顶同步 建筑物轴线和垂直度等的控制和观测设施等 千斤顶同步控制装置 限位卡挡 激光控制仪 水杯自动控制装置等 垂直度观测 激光铅直仪 经纬仪和线锤等 支承杆 提升架 滑模千斤顶 滑模装置的设计简介设计荷载自重 模板和操作系统施工荷载 人员 工具和存放材料等其他特殊荷载 垂直运输 液压装置等 混凝土侧压力和冲击力模板提升时的阻力 由摩擦力和粘结力两部分组成 支承杆的承载能力和数量的计算滑模结构最小截面尺寸确定原则 模板内混凝土的重量 滑升时模板与混凝