第五章 钢筋混凝土工程-模板工程(新规范)

第五章钢筋混凝土工程（一）模板工程南京工程学院南京河西中央公园地下室施工模板支架整体坍塌（2005年5月）模板工程的安全性十分重要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人支架失稳塌陷的区域模板系统的组成模板工程：指支承新浇筑混凝土的整个系统，包括模板和支撑。模板：直接与混凝土接触，使混凝土成型并养护，使之达到一定强度以支承自重的临时性结构，并能拆除的模型板。支撑：保证模板形状和位置，并承受模板、钢筋、新浇筑混凝土的自重以及施工荷载的临时性结构。模板费用约占结构工程费用的30%，劳动量约占50%左右。模板工程的基本要求模板工程属“临时结构工程”——但影响工程的质量，进度，成本，安全等。安装质量（quality)：保证外形和位置，不漏浆；安全性(safety)：强度、刚度和稳定性；经济性(economy)：装拆方便，多次使用，便于施工。一、模板种类1）木模板——常用松木或杉木2）钢模板——组合钢模板3）胶合板模板——木胶合板模板、钢框胶合板模板4）塑料和玻璃钢模板定型组合钢模板支撑外楞内楞对拉螺栓钢模钢模板-柱钢框胶合板模板图塑料和玻璃钢模板（a）塑料模壳；（b）盆式模板用于密肋板施工南京玄武区政府的密肋楼板采用塑料模壳塑料模壳1.柱模板1)其特征为：面积不大，但长度较大。混凝土浇筑速度快，侧压大。2)组成：模板、柱箍等组成。2.墙模板1)其特征为：高、宽度不大，长度大、浇筑速度快2)组成：模板，内肋，外肋和对拉螺栓等3)模板可用：木模板，钢模板，胶合板模板等二、基本构件的模板构造3.梁板模板其特征为：宽度不大、长度大、混凝土浇筑速度快，侧压力相对也大1）木模板2）钢模板3）梁、板模板的支撑系统支撑系统包括：竖向支撑，横向支撑，斜向支撑以及各种连接件。其中:竖向支撑和连接件是主要的承重构件，其安全系数一般都应考虑到2或3;斜向支撑是必要的稳定支撑;横向支撑既是承重支撑又是稳定支撑。(1)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）对比用钢管和胶合板组拼的大模。可调钢支柱支撑的梁、板模板扣件式钢管支架南京军区总院门诊楼工程采用门式支架支模无锡周家浜车站工程采用盘扣承插式支架支模(2)力的传递梁：底板→大、小横杆→通过扣件到竖杆；墙：模板→竖杆（内楞）→横杆（外楞）→斜撑。概念：配板设计采用钢模组装各种构件模板时，应合理选择若干种规格的定型钢模板，将其组配成所需形状和尺寸，并制成配板图。三、模板工程设计模板系统设计:包括：1)模板和支撑；2)选形选材；3)荷载计算；4)结构验算；5)安装与拆除方案等，并不单纯仅仅是计算问题。核心内容应掌握2）新浇筑混凝土自重标准值G2k普通混凝土为24kN/m33）钢筋自重标准值G3k楼板：1.1kN/m3；梁：1.5kN/m3楼板模板自重标准值（kN/m2)序号模板构件名称木模板定型组合钢模板（新）1平板的模板及小楞0.30.52楼板模板（其中包括梁的模板）0.50.753楼板模板及之间支架0.751.101.荷载包括永久荷载（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。4）新浇筑混凝土对模板侧面压力的标准值G4ka新浇混凝土的影响因素：混凝土的密度、初凝时间t、浇筑速度V、坍落度、入模温度T、浇筑高度等。b新浇混凝土侧压力的计算（F1和F2中取小值）100.28CFtVto——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to=计算（T为混凝土的温度，℃）t0=200/(T+15)V——混凝土的浇筑速度（m/h）；H——混凝土侧压力计算位置所至新浇筑混凝土顶面的总高度（m）；——混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度50~90mm时，取0.85；90~130mm时，取0.9；130~180mm时，取1.0；2cFH（《施工规范》新规定）*荷载组合与荷载的分项系数*注意：验算刚度（即变形）时，取荷载的标准值。*荷载分布图有效压头高度按下式计算：hF05）施工人员及设备荷载标准值Q1k（新规范）可按实际情况计算，且不应小于2.5kN/m2。6）混凝土下料产生的水平荷载标准值Q2k——与混凝土的供料有关（新规范）下料方式水平荷载Q2k溜槽、串筒、导管或泵管下料2kN/m2吊车配备斗容器下料或小车直接倾倒4kN/m2注意：a)Q2k作用在新浇混凝土的有效压头高度h之内；b)仅仅计算侧面模板时用到。7）泵送混凝土或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载标准值Q3k（新规范）可取计算工况下竖向永久荷载标准值的2%，并应作用在模板支架上端水平方向。注：仅在计算支架结构整体稳定性时候用到。8）风荷载的标准值Q4k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。2.模板支架的荷载基本组合的效应设计值（新规范）0RRS111.351.4ikjkGcjQijSSSα——模板及支架的类型系数：对侧面模板，取0.9；对底面模板，取1.0。1）模板支架结构构件应按短暂设计状况进行承载力设计计算：2）基本效应组合：γ0——结构重要性系数，对重要模板支架宜取大于等于1.0，对一般模板及支架应取0.9。3.模板及支架荷载效应组合的各项荷载(新规范）计算内容参与荷载项模板底面模板的承载力G1+G2+G3+Q1侧面模板的承载力G4+Q2支架支架水平杆及节点的承载力G1+G2+G3+Q1立杆的承载力G1+G2+G3+Q1+Q4支架结构的整体稳定性G1+G2+G3+Q1+Q3G1+G2+G3+Q1+Q44.模板工程计算要点(1)计算要适当简化-----要有一定的准确度，计算要简单a所有都可简化为均布荷载，即集中荷载也可当作均布荷载；b各种单元件,模板，内外楞，大小楞及桁架均可当作“梁”;c计算跨度按实确定，但多于三跨时按三跨计算。(2)设计荷载取值a验算模板的承载能力和稳定性时：取荷载设计值；b验算刚度（变形）时，取荷载的标准值。(3)计算内容和规定a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；b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；c模板，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；d支架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”支架的高宽比不宜大于3；当高宽比大于3时，应加强整体稳固性措施。（新规定）钢管支架，梁下@500x800两端及中部剪刀撑，每隔4根立杆设一道钢管支架，板下@800x800板下50x100木方背楞@400步高1800梁侧50x100木方内楞@30050x100木方底模背楞@300步高180018厚胶合板模板面板φ14对拉螺栓@500x600梁侧φ48双钢管外楞@600用胶合板及钢管扣件支梁、板模的构造•支架承受竖向荷载的支架（包括立杆和横杆）应验算强度和稳定性；对扣件式钢管脚手架，须验算顶层扣件的抗滑承载力。（单扣件抗滑0.8T，双扣件为1.2T）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2.0米一挡；对于较重要的支架，其底部应设横拉杆，俗称“扫地杆”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，采用吊车加料斗进行下料（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）塌落度为140mm（确定β）。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G4k100.28CFtV22/6.632465.2mkNHFc22000.28241.01.253.24/1515(kNm注：该数值不准，以此为例）新浇混凝土侧压力标准值取较小值：G4k=53.24kN/m23）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/m22）混凝土下料产生的水平荷载标准值：Q2k=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：Mqlmax.0112MWqlbhfwmax.01161122lfbhbqfbhqww12220106..qhbfqhbflww22167.16.0mm43350.11182002067.12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×L1τmax=1.5×Vmax/(bh)≤fv所以：得：5）按刚度计算由于：所以：qhbfqhbflvv11.16.05.11mml5915.11182007.111.11fqlEI067710014.fqlEIl0677100400141.''59.0''400677.01003331qIEqIEkqIEl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：mml27865.1018200121400059.0331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。四、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。结构类型结构跨度（m）应达到的设计混凝土强度要求（）板2502，8758100梁，拱壳8758100悬臂构件2752100底模拆除多、高层结构中，模板和