模板验算教学.

项目四：钢筋砼工程施工任务二:构件模板验算一、确定模板设计的内容和原则（一）模板设计的内容主要包括选型、选材、配板、荷载计算、结构设计和绘制模板施工图等。各项设计的内容和详尽程度，可根据工程的具体情况和施工条件确定。（二）模板设计的主要原则1．实用性主要应保证砼结构的质量。具体要求是：(1)接缝严密，不漏浆；(2)保证构件的形状尺寸和相互位置正确无误；(3)模板的构造简单，支拆方便。2．安全性保证在施工过程中，不变形，不破坏，不倒塌。3．经济性针对工程结构的具体情况，因地制宜，就地取材。在确保工期、质量的前提下，尽量减少一次性投入，增加模板周转，减少支拆用工，实现文明施工。二、查阅模板设计的依据1．建筑工程设计施工图与设计变更单建筑工程设计施工图列出各构件(楼板、梁、柱、墙)的几何尺寸、构造要求、结构形式和各种特殊要求，如清水砼、起拱、防渗等，施工时必须满足这些条件与要求，否则便难以通过施工验收。2．施工组织设计与施工方案施工组织设计与施工方案对模板工程施工的施工方法、施工工艺、支模材料等作出比较完整的说明与论证，确定模板的选型、配置模板的数量和周转方式。3．建筑结构设计与施工规范在模板工程设计时，必须遵守各种建筑结构的设计规范以及应用各种计算手册，如大跨度、超重、超高结构施工时，必须采用《钢结构设计规范》与有关钢结构设计手册，也应套用《建筑结构静力计算手册》等有关资料。各种施工规范必须严格遵守，如《砼结构工程施工质量验收规范》、《建筑施工高处作业安全技术规范》等。4．施工企业技术设备与施工材料施工企业技术力量、机械装备与机具以及支模材料等决定支模方法、施工工艺。因为施工项目部都希望采用自己熟悉的、成熟的施工方法，企业现有的施工机械以及传统使用的施工工艺，这样施工比较有把握，施工速度快，又比较安全。1．模板及其支撑自重标准值•模板及其支撑自重标准值应根据模板设计图样确定。肋形楼板及无梁楼板模板的自重标准值可按表5-2采用。三、荷载计算三、荷载计算2.新浇砼自重标准值普通砼采用24kN/㎡，其他混凝土根据实际密度确定。3．钢筋自重标准值根据工程图样确定。一般梁板结构每立方米钢筋混凝土的钢筋自重可按以下数值取用：楼板1.1kN，梁1.5kN。三、荷载计算4．施工人员和设备自重标准值1）计算模板及直接支模板的小楞时，均布活荷载为2.5kN/㎡，另应以集中荷载2.5kN再行验算，比较两者所得的内力值取其大者采用。2）计算直接支承小楞的结构构件时，均布活荷载为1.5kN/㎡。三、荷载计算3）计算支架立柱及其他支承结构构件时，均布活荷载为1kN/㎡。说明：①对大型设备，如上料平台、混凝土输送泵等按实际情况计算。②混凝土堆集料高度超过100mm以上者按实际高度计算。③模板单块宽度小于150mm时，集中荷载可分布在两块板上。三、荷载计算5．振捣砼时产生的荷载标准值对水平模板为2kN/㎡，对垂直面模板为4kN/㎡（作用范围在新浇砼侧面压力有效压头高度之内）。6．新浇砼对模板侧面的压力标准值采用内部振捣器时，新浇的普通砼作用于模板的最大侧压力，可按下列两式计算，并取两式计算结果的较小值。三、荷载计算(5-1)(5-2)120120.22cFtvcFH式中：F——新浇砼的最大侧压力（kN/㎡）；v——砼的浇筑速度（m/h）；t。——新浇砼初凝时间（h），由实测确定。当缺乏资料时，可采用t。=200／（T+15）计算（T为砼温度，单位为℃）；γc——砼重度（kN／m3）；H——砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面的总高度（m）：β1——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；β2——砼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～l50mm时取1.15。三、荷载计算•砼侧压力的计算分布图形见图5-16，其中，h=F/γc．（h为有效压头高度，单位为m）。三、荷载计算7．倾倒混凝土时产生的荷载标准值•倾倒砼时，在垂直面模板产生的水平荷载作用在有效压头高度内，其标准值可按表5-3采用。三、荷载计算•计算模板及其支撑的荷载设计值时，应采用荷载标准值乘以相应的荷载分项系数，荷载分项系数应按表5-4采用。•荷载效应组合计算公式1iinGGKQciQKiSSS三、荷载计算三、荷载计算•上述各项荷载应根据不同的结构构件按表5－5的规定进行荷载效应组合。•荷载效应组合计算公式1iinGGKQciQKiSSS三、荷载计算四、结构计算规定1、模板及其支撑属于临时性结构，设计时可根据规范中规定的安全等级为三级的结构构件来考虑。2、钢模板及其支架的设计应符合现行国家标准《钢结构设计规范》的规定，其截面塑性发展系数取1.0；其荷载设计值可乘以系数0.85予以折减。3、采用冷弯薄壁型钢应符合现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的规定，其荷载设计值不应折减。四、结构计算规定4、木模板及其支撑的设计应符合现行国家标准《木结构设计规范》的规定，当木材含水率小于25％（质量分数）时，其荷载设计值可乘以系数0.9予以折减。四、结构计算规定5、为保证结构构件表面的平整度，模板必须有足够的刚度，验算时其最大变形值不得超过下列规定：1）结构表面外露的模板为模板构件计算跨度的1/400。2）结构表面隐蔽的模板为模板构件计算跨度的1/250。3）支撑的压缩变形值或弹性挠度为相应的结构计算跨度的1/1000。五、模板验算实例【例1】柱模板验算某框架结构柱截面宽度B=600mm，柱截面高度H=500mm,柱模板的总计算高度H1＝3.0m。柱模板构造如图5-17所示。柱箍为2φ48*3.5钢管、间距为450mm，竖楞为50X100mm方木，五、模板验算实例•面板为竹胶合板，厚度为18.0mm、弹性模量为9500N/mm2、抗弯强度设计值为13N/mm2、抗剪强度设计值为1.5N/mm2，方木抗弯强度设计值为13N/mm2、弹性模量为9500N/mm2、抗剪强度设计值为1.5N/mm2，钢管弹性模量为210000N/mm2、抗弯强度设计值为205N/mm2。【解】1．柱模板荷载标准值计算(新浇砼侧压力的计算)（设浇筑速度v=2.5m/h,环境温度T＝20℃）•取较小值47.7kN/m2作为本工程新浇砼侧压力标准值。•根据规范，当采用溜槽、串筒或导管时，倾倒砼产生的荷载标准值为2kN/㎡(表5-3)。12012122210.22[0.2224200/(2015)112.5]47.7(/)24372(/)ccFtvKNmFHKNm备注:(5-1)(5-2)120120.22cFtvcFH式中：F——新浇砼的最大侧压力（kN/㎡）；v——砼的浇筑速度（m/h）；t。——新浇砼初凝时间（h）t。=200／（T+15）计算；γc——砼重度（kN／m＇）；H——砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面的总高度（m）：β1——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；β2——砼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～l50mm时取1.15。2．柱模板面板的计算•模板结构构件中的面板计算简图如图。取柱截面宽度B方向和H方向中竖楞间距最大的面板作为验算对象，进行强度、刚度计算。面板竖向取450mm（也可取其他值）为计算单元。（1）面板抗弯强度验算•新浇混凝土侧压力设计值:q1=（1.2×47.7×0.45×0.9）＝23.2(kN/m)•倾倒混凝土侧压力设计值:q2=（1.4×2.0×0.45×0.9）＝1.1(kN/m)•q1与q2在有效压头高度内叠加，但不超过q1。以q1验算强度。•均布荷载作用下的二跨连续梁最大弯矩（支座）:M=0.125ql2=（0.125×23.2×2702）=2.1×105(N·mm)W=bh2/6=（450×18.02/6）=2.4×104(mm)σ=M/W=（2.1×105／2.4×104）=8.8(N/mm2)13N/mm2，满足要求。（2）面板抗剪验算•面板的最大剪力:V=（0.625x23.2×270）=3915(N)•面板截面切应力:=3V/2bh=3x3915/(3x450x18)=0.8(N/mm2)＜1.5N/mm2，满足要求。（3）面板挠度验算•作用在模板上的侧压力线荷载q=（47.7×0.45）=21.5（kN/m）•面板截面的惯性矩:I=bh3/12=450×183/12=2.2×105(mm5)•面板的最大挠度计算值ω=0.521ql4/100EI=0.521*21.5*2704/(100*9500*2.2*105)=0.3(mm)1.125mm（1/400）。3．竖楞计算•模板结构构件中的竖楞（小楞）计算简图如图5-19所示。（1）抗弯强度验算•新浇混凝土侧压力设计值:q1=（1.2×47.7×0.27×0.9）=13.9(kN/m)•倾倒混凝土侧压力设计值:q2=（1.4×2.0×0.27×0.9）=0.7(kN/m)•以q1验算强度。•竖楞的最大弯矩:M=（0.1×13.9×4502）=2.9×105(N·mm)•竖楞的截面抵抗矩:W=bh2/6=50×1002/6=83333(mm3)•竖楞的最大应力计算值:σ=M/W=2.9×105／83333=3.5(N/mm2)205N/mm2,满足要求（2）抗剪验算•竖楞的最大剪力（支座）：V=0.6x13.9×450=3751(N)•竖楞截面最大切应力计算值:=3V/2bh=［3×3751/（2×50×100）］=1.1(N/mm2)＜1.5N/mm2，满足要求。（3）挠度验算•作用在竖楞上的线荷载:q=47.7×0.27）=12.9(kN/m)•竖楞的截面惯性矩:I＝bh3/12=50×1003=4.2×106(mm4)•竖楞的最大挠度计算值ω=0.677ql4/100EI=0.677×12.9×4504/（100×9500×4.2×106）=0.09(mm)1.125mm（1/400）。4．柱箍计算•B方向柱箍计算简图如图5-20所示。•竖楞方木传递到柱箍的集中荷载:P1=1.2×47.7×0.9×0.27×0.45=6.3(kN)P2=1.2×47.7×0.9×0.165×0.45=3.8(kN)•支座力:N＝7.0kN4．柱箍计算•跨中最大弯矩:M=7.0×0.442-3.8×0.27＝2.1(kN·m)•B边柱箍的最大应力计算值:σ=2.1×106/2×5.08×103=206.7(N/mm)205N/mm，但接近205N/mm（不超过5％），可以认为满足要求。4．柱箍计算•跨中最大变形：•H方向柱箍计算略。32212232244234482463008843800172884172341.5()48210000212.191024210000212.1910884FlFalaEIEIlmm【例5-3】梁模板验算•某框架梁截面尺寸B*D=250mm*750mm，板厚100mm，支架高度4.5m，采用18mm厚胶合板面板、钢管脚手架支撑体系，梁底模板支撑方木为50mm×100mm。梁模板构造如图5-25所示。木方楞钢管支撑•梁支撑架钢管为φ48×3.5，脚手架步距最大为1.5m，立杆纵距（沿梁跨度方向间距）L=1.0m，立杆横向间距或排距L1=1.0m，梁两侧立柱间距b=0.7m，立杆上端伸出至模板支撑点长度a=0m，【例5-3】梁模板验算【例5-3】梁模板验算•单扣件连接，梁底模板方木的支撑钢管间距1.0m。考虑扣件质量及保养情况，取扣件抗滑承载力折减系数为0.8。柏木弹性模量为10000N/㎡，抗弯强度设计值为17N/㎡，抗剪强度设计值为1.7N/㎡【解】1．梁侧模板面板、内外楞、穿梁螺栓计算（略）2．梁底模板计算•梁底模板计算简图如图所示。面板沿梁长取1000mm计算单元。2．梁