模板及支撑系统的施工荷载计算

模板及支撑系统施工荷载计算以木模板和钢管脚手架的模板支撑体系为研究对象，计算了泵送、商品混凝土预拌和机械振动施工过程条件下的施工荷载，应用统计学原理得出不同截面梁、板的施工荷载值，不仅减少了计算工作量，而且便于查找和应用。关键词：模板钢管支撑混凝土施工荷载分项系数侧压荷载组合1施工荷载计算的计算依据施工荷载的计算方法应符合建筑结构荷载规范 GB50009-2001的规定。本条仅适用于木模板、钢管脚手排架、钢管顶撑和支撑撑的模板支撑系统。采用泵送、商品混凝土预拌和机械振捣的施工工艺，并以原混凝土结构工程施工验收规范 GB50204-92和附录中“普通模板及其支撑的标准值和荷载分项系数”的取值标准为依据。2模板支撑体系及新浇钢筋混凝土自重计算参数：模板及其支撑的自重标准值应根据模板设计图纸确定，新浇混凝土的自重标准值可根据实际重力密度确定，钢筋的自重标准值可根据设计图纸确定，也可根据下表采用：钢筋混凝土、模板及其支撑自重标准值和设计值的统计材料名称单位标准值部分系数结构参数评论平板模板公里/平方米0.31.20.36包括小楞在内梁模板千牛顿/平方米0.51.20.6扩大面积普通混凝土千牛顿/立方米241.228.8楼板钢筋KN1.11.21.32每立方米混凝土含量梁的加固KN1.51.21.8模板和支架千牛顿/平方米0.751.20.9高度4m3施工人员和设备荷载值标准：施工活荷载的取值标准应根据不同的检查对象和下表进行选择。用于装载平台、混凝土输送泵、加药机、收集料斗等大型设备的施工装载。应根据实际情况进行计算，大型设备的布置点应采取有针对性的加固措施。建筑活荷载标准值和设计值统计序列号计算组件名称负载类型单位标准值部分系数结构参数评论1模板和小楞直接支撑模板等负载千牛顿/平方米2.51.43.5比较两者，取较大的弯矩值。2集中载荷KN2.51.43.53支撑小楞构件等负载千牛顿/平方米1.51.42.1指主轨道4站直等负载千牛顿/平方米1.01.41.4和支撑构件5水平模板振动荷载千牛顿/平方米2.01.42.8浇注混凝土6垂直模板振动荷载千牛顿/平方米4.01.45.6振动侧压力7柱和墙支撑水平负载千牛顿/平方米2.01.42.8泵送混凝土4混凝土楼板施工荷载计算：现浇混凝土楼板的施工荷载主要包括新浇混凝土、钢筋、模板和支撑系统的自重以及施工活荷载的组成。根据验算的具体对象，采用相应的荷载组合方法。以100mm厚混凝土楼板为例，计算施工荷载组合的设计值，通过类比得出不同厚度楼板的施工荷载组合设计值，以便查表应用。100毫米楼盖施工阶段恒载的计算与统计材料名称计算公式空载标准值部分系数空载设计值评论地板用钢筋混凝土0.1(24 1.1)2.51千牛顿/平方米1.23.01千牛顿/平方米100毫米地板模板和平板小楞0.30.3千牛顿/平方米1.20.36千牛顿/平方米木模板楼板模板和支撑0.750.75千牛顿/平方米1.20.90千牛顿/平方米楼层高度不超过4米楼面施工活荷载的计算与统计序列号检查对象人员和设备部分系数活载设计值评论1模板和小楞2.5千牛顿/平方米1.4承受集中载荷3.5千牛顿检查平模板和小楞，要集中精力当荷载组合时，弯矩最大等负载立杆3.01 0.90千牛顿/平方米1.4千牛顿/平方米5.31千牛顿/平方米等负载不同厚度楼板施工荷载组合设计值统计表检查计算目标不同楼板厚度的施工荷载组合设计值KN/m2(mm)100120140150160180200220240250260280300模板3.013.614.224.524.825.426.026.637.237.537.838.439.04在上述均布荷载的基础上，与集中荷载组合3.5千牛顿小楞3.373.974.584.885.185.786.386.997.597.898.198.799.40在上述均布荷载的基础上，与集中荷载组合3.5千牛顿主轨道5.476.076.686.987.287.888.489.099.699.9910.2910.8911.50立杆5.315.916.526.827.127.728.328.939.539.8310.1310.7311.345混凝土梁的施工荷载计算：现浇混凝土梁的施工荷载主要由新浇混凝土、钢筋、模板和支撑系统的自重以及混凝土振捣过程中产生的施工活荷载组成。通过荷载组合，作为木模和梁底板支撑的验算依据。以300mm700 mm混凝土梁为例，计算了施工荷载的组合设计值，并通过类比得出不同截面混凝土梁的施工荷载组合设计值，以便查表应用。300700 mm混凝土长梁施工荷载的计算与组合材料名称计算公式负载标准值部分系数负载设计值评论钢筋混凝土梁0.30.7(24 1.5)5.36千牛顿/米1.26.43千牛顿/米横梁重量梁底侧模板0.5(0.30.72)0.85千牛顿/米1.21.02千牛顿/米扩大面积混凝土的振动荷载20.3. 0.60千牛顿/米1.40.84千牛顿/米活负载负载组合值6.81千牛顿/米8.29千牛顿/米线荷载不同荷载面梁施工荷载统计表横梁支承面尺寸(m)恒定载荷(千牛/米)活荷载(千牛/米)负载组合设计值(千牛/米)评论波束宽度梁高标准值结构参数标准值结构参数0.30.76.217.450.60.848.290.30.97.949.520.60.8410.360.350.99.1110.930.70.9811.910.351.010.112.120.70.9813.00.41.011.413.680.81.1214.80.41.213.6416.370.81.1217.490.51.216.7520.111.421.50.51.520.87525.0511.426.450.61.524.7529.71.21.6831.380.61.829.6435.5681.21.6837.2480.71.834.2841.141.41.9643.10.7238.0545.661.41.9647.620.81.838.9246.701.62.2448.940.8243.251.841.62.2454.086模板侧压力的计算6.1模板新浇混凝土侧压力标准值：根据原混凝土结构工程施工验收规范 GB50204-92和附录中“普通模板及其支撑的标准值和荷载分项系数”的规定，应复核模板新浇混凝土侧压力的两个计算公式，取两个公式中较小的一个。F=0.22CtO12f=CH鉴于预拌混凝土推广应用的特点，以及泵送和机械振捣施工技术在施工现场的广泛应用，在混凝土配合比设计中可以逐步提前确定公式中一些原本不确定的参数。式中：f-新浇混凝土对模板的最大侧压力(kn/m2)；混凝土的伽玛碳密度为24KN/m3；对于普通混凝土；to-新浇混凝土的初凝时间(h)。当商业混凝土工厂进行协调试验时，它们通常能够满足施工现场的技术要求。基本上，初始设定时间设定为8-10小时。通过运输到达施工现场后，受环境因素影响，浇筑前剩余的初凝时间仅为5-8小时。检查时，to=8小时可以安全服用。v-混凝土的浇筑速度(m/h)主要与构件的复杂程度和施工现场机械设备的状况有关，一般在1-5m/h之间；1-外加剂效应修正系数，由预拌和泵送混凝土的工艺条件确定，在混凝土配合比中，必须掺用具有缓凝效果的高效减水剂，取1.2；2-混凝土坍落度影响修正系数，预振，泵送混凝土工艺要求，坍落度一般为100 150 mm，取1.15；h-从混凝土侧压力计算位置到新浇混凝土顶面的总高度(m)。代入获得的变量参数，下面两个简化F=C H=24 H6.2模板侧压力的荷载效应组合：根据原混凝土结构工程施工验收规范 GB50204-92的规定：对于边长300mm的梁、拱、柱和厚度100mm的墙，参与模板侧压力的荷载组合项为：振捣混凝土时产生的荷载和新浇混凝土对模板的侧压力；对于大体积混凝土、边长 300mm的柱和厚度 100mm的墙，侧模板侧压力所涉及的荷载组合项为：浇筑混凝土时产生的荷载和新浇筑混凝土对模板的侧压力；检查模板刚度时，只应取新浇混凝土对模板的侧压力。根据现行国家行业标准建筑工程大模板技术规程 JGJ74-2003和J270-2003的规定，大模板侧压力所涉及的荷载组合项有：浇筑混凝土时产生的荷载、振捣混凝土时产生的荷载和新浇混凝土对模板的侧压力。笔者认为，采用预拌、泵送混凝土和机械振动的施工工艺时，泵送混凝土出口混凝土的浇筑和振动是常见和不可避免的。因此，模板侧压力的荷载组合由三项组成：浇筑混凝土时产生的荷载、振捣混凝土时产生的荷载和新浇筑混凝土对模板的侧压力，这更为实用。根据施工现场实际混凝土浇筑速度计算公式，F=58.29，可得出下表：模板表面新浇混凝土侧压力(千牛顿/平方米)实际浇注速度V(m/h)1234567侧压力标准值(千牛/平方米)58.2982.43100.96116.58130.34142.78154.22负载的部分安全系数1.21.21.21.21.21.21.2振动荷载(千牛/平方米)4444444卸载载荷(千牛/平方米)4444444活荷载分项系数1.41.41.41.41.41.41.4侧压力设计值(千牛/平方米)81.15110.12132.35151.10167.61182.54196.26根据侧压力计算位置到新浇混凝土顶面实际浇筑高度的计算公式，F=24 H，可得到下表：模板表面新浇混凝土侧压力(千牛顿/平方米)顶面实际高度H(m)1234567侧压力标准值(千牛/平方米)24487296120142168负载的部分安全系数1.21.21.21.21.21.21.2振动荷载(千牛/平方米)4444444卸载载荷(千牛/平方米)4444444负载的部分安全系数1.41.41.41.41.41.41.4侧压力设计值(千牛/平方米)4068.897.6126.4155.2181.6212.8根据以上两个表，可以绘制出混凝土的浇筑速度或浇筑高度与侧压力设计值之间的关系曲线。通过图表分析不难看出，当混凝土侧压力计算位置到新浇混凝土顶面的总高度不超过6m时，可以直接检查高度计算公式，而当高度为6m时，则采用速度公式，