模板及支撑系统的施工荷载计算

模板及支撑系统的施工荷载计模板及支撑系统的施工荷载计算摘要：本文是以木模板、钢管脚手排架的模板支撑系统为研究对象，在泵送、预拌商品混凝土、机械 振捣的施工工艺条件下，对施工荷载进行了计算，并应用了统计学原理，获得不同截面梁、板的施工荷载 值，不仅减化了计算工作量，并能方便查找应用。关键词：模板 钢管 支撑混凝土 施工荷载 分项系数 侧压力 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。本文仅适用于木 模板、钢管脚手排架、钢管顶撑、支撑托的模板 支撑系统；采用泵送、预拌商品混凝土，机械振 捣的施工工艺，并依据原混凝土结构工程施工 验收规范GB50204-92，附录中有关“普通模 板及其支架荷载标准值及分项系数”的取值标 准。2模板支撑系统及其新浇钢筋混凝土自重的 计算参数：模板及其支架的自重标准值应根据模板设 计图确定，新浇混凝土自重标准值可根据实际重 力密度确定，钢筋自重标准值可根据设计图纸确 定，也可以按下表采用：钢筋混凝土和模板及其支架自重标准值和设计值统计表材料名称单位标准值分项系数设计值备注平板的模板KM/m 20.31.20.36包括小楞梁的模板KN/m20.51.20.6展开面积普通混凝土KN/m3241.228.8楼板的钢筋KN1.11.21.32每立方米混凝梁的钢筋KN1.51.21.8土的含量模板及支架KN/m20.751.20.9层高w 4m3施工人员及设备荷载的取值标准：施工活荷载的取值标准应根据不同的验算对 象，对照下表选取，对于大型设备如上料平台、 混凝土输送泵、配料机、集料斗等的施工荷载, 应根据实际情况计算，并在大型设备的布置点,采取有针对性的加固措施。施工活荷载标准值和设计值统计表序号计算构件名称荷载类型单位标准值分项系数设计值备注1模板及直接支 撑模板的小楞均布荷载KN/m 22.51.43.5比较两者，取 较大弯矩值2集中荷载KN2.51.43.53支撑小楞构件均布荷载2KN/m1.51.42.1指大横杆4支架立杆均布荷载KN/m 21.01.41.4及支承构件5水平模板振捣荷载2KN/m2.01.42.8浇筑混凝土6垂直模板振捣荷载2KN/m4.01.45.6振捣侧压力7柱、墙支架水平荷载2KN/m 22.01.42.8泵送混凝土4混凝土楼板的施工荷载计算：现浇混凝土楼面板的施工荷载主要有新浇 混凝土、钢筋、模板和支撑系统的自重，以及施 工活荷载组成，针对验算的具体对象，采用相应 的荷载组合方式，现以100mm厚的混凝土楼面 板举例，进行施工荷载组合设计值的计算， 依此 类推得到不同厚度楼板的施工荷载组合设计值， 以便查表应用。100mm楼板施工阶段恒荷载的计算与统计材料名称计算式恒载标准值分项系数恒载设计值备注楼板的钢筋混凝土0.1 X (24+1.1)2.51KN/m21.223.01KN/m100mm楼板平板的模板及小楞0.30.3 KN/m 21.220.36 KN/m木模板楼板的模板及支架0.750.75 KN/m 21.220.90 KN/m层高不大于4m楼板施工活荷载的计算与统计序号验算对象人员及设备分项系数活荷载设计值备注1模板及22.5 KN/m1.4取集中荷载验算平模板和小楞时，以集中2小楞2.5 KN1.43.5 KN荷载进行组合，其弯矩最不利。3大横杆1.5 KN/m 21.42.1 KN/m 2指直接支承小楞的结构构件4立杆21.0 KN/m1.421.4KN/m支架立柱和其它支承结构构件100mm楼板的施工荷载组合计算与统计验算对象恒荷载设计值活荷载设计值荷载组合设计值备注平模板3.01 KN/m 2集中荷载3.5 KN23.01 KN/m 2+3.5 KN均布加集中荷载小楞3.01+0.36 KN/m 2集中荷载3.5 KN23.37 KN/m 2+3.5 KN均布加集中荷载大横杆3.01+0.36 KN/m 222.1 KN/m25.47 KN/m均布荷载立杆3.01+0.90 KN/m 221.4 KN/m 225.31 KN/m 2均布荷载不同厚度楼板施工荷载组合设计值的统计表验算对象楼板不同厚度(mm)时的施工荷载组合设计值KN/m 2100120140150160180200220240250260280300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 KN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 KN大横杆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有新浇混凝 土、钢筋、模板和支撑系统的自重，以及振捣混 凝土时产生的施工活荷载组成，通过荷载组合， 作为梁底板木模板及支架的验算依据，现以 300mm X 700 mm的混凝土梁举例，进行施工荷 载组合设计值的计算，依此类推得到不同截面的 混凝土梁施工荷载的组合设计值，以便查表应 用。300X 700 mm混凝土梁沿长方向施工荷载的计算和组合材料名称计算式荷载标准值分项系数荷载设计值备注钢筋混凝土梁0.3X 0.7X (24+1.5)5.36KN/m1.26.43KN/m梁自重梁的底、侧模板0.5 X (0.3+0.7 X 2)0.85 KN/m1.21.02 KN/m展开面积混凝土振捣荷载2X 0.3.0.60 KN/m1.40.84 KN/m活荷载荷载组合值6.81 KN/m8.29 KN/m线荷载不同载面梁的施工荷载的组合统计表梁载面尺寸(m)恒荷载(KN/m)活荷载(KN/m)荷载组合备注梁宽梁高标准值设计值标准值设计值设计值(KN/m)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新浇混凝土对模板侧压力标准值：依据 原混凝土结构工程施工验收规范GB50204-92,附录中有关“普通模板及其支架 荷载标准值及分项系数”的取值规定，按照新浇 混凝土对模板侧压力的两个计算公式进行复核， 并取二式中的较小值。F=022 丫 c t o 卩 i 3 2 VF= 丫 c H针对推广应用了预拌混凝土，施工现场普遍 采用泵送和机械振捣施工工艺的特点， 公式中一 些原来不确定的参数逐步可以在混凝土配合比 设计时预先得到界定。式中：F -新浇混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）;丫 c-混凝土的重力密度，对于普通混凝 土可取 24KN/m3;t o 新浇混凝土的初凝时间（h）,商品 混凝土厂在做配合试验时，一般都能 应施工现场的工艺要求，基本上先 设定初凝时间为810小时，经过运 输到达施工现场后，加之受环境因素 的影响，浇筑前所剩余的初凝时间也 只有58小时，验算时可偏于安全 地取t o = 8 h;V 混凝土的浇筑速度（m/h）,主要与构 件的复杂程度、施工现场的机械设备 条件有关，一般在15 m/h之间； B 1-外加剂影响修正系数，预拌、泵送混 凝土的工艺条件决定了，在混凝土配 合比中，必须掺具有缓凝作用的高效 减水剂，取1.2;卩2-混凝土坍落度影响修正系数，预抖、 泵送混凝土的工艺要求，坍落度一 般为 100150mm,取 1.15;H-混凝土侧压力计算位置至新浇混凝土顶面的总高度（m）代入求得的可变参数，得到如下两个与浇筑 速度和浇筑高度有关的简化计算公式， 并可计算 出在不同浇筑速度和浇筑高度条件下的模板面 侧压力：F=0.22 丫 c t o 卩 1 卩 2 v = 0.22 X 24 X 8 X 1.2 X 1.15X v = 58.29X vF= 丫 c H=24 H6.2模板侧压力的荷载效应组合：按照原混 凝土结构工程施工验收规范 GB50204-92的规 定：对梁、拱、边长w 300mm的柱、厚w 100mm 的墙，参与侧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 压力组成；对大体积混凝土、边长300mm的柱、厚100mm的墙，参与侧模板侧压力的荷 载组合项为：倾倒混凝土时产生的荷载和新浇混 凝土对模板的侧压力组成；验算模板刚度时只取 新浇混凝土对模板的侧压力。按照现行国家行业 标准建筑工程大模板技术规程JGJ74- 2003、 J270-2003的规定：参与大模板侧压力的荷载 组合项为：倾倒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 组成。笔者认为：在采用预拌、泵送混凝土，机 械振捣施工工艺时，在泵送混凝土的出料口，一 边倾倒、一边振的混凝土是常见的，也是不可避 免的施工过程。因此模板侧压力的荷载组合项 由：倾倒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三项组 成，方比较切合实际。按照施工现场实际的混凝土的浇筑速度计 算公式，F=58.29X v可得下表：新浇混凝土对模板面的侧压力（KN/m 2）实际浇筑速度V（ m/h）1234567侧压力标准值（KN/m 2）58.2982.43100.96116.58130.34142.78154.22荷载分项系数1.21.21.21.21.21.21.2振捣荷载（KN/m 2）4444444倾倒荷载（KN/m2）4444444活荷载分项系数1.41.41.41.41.41.41.4侧压力设计值（KN/m2）81.15110.12132.35151.10167.61182.54196.26按照侧压力计算位置至新浇混凝土顶面实际浇筑高度的计算公式，F=24 H可得下表:新浇混凝土对模板面的侧压力（KN/m2）顶面的实际高度H （m）1234567侧压力标准值（KN/m2）24487296120142168荷载分项系数1.21.21.21.21.21.21.2振捣荷载（KN/m2）4444444倾倒荷载（KN/m2）4444444荷载分项系数1.41.41.41.41.41.41.4侧压力设计值（KN/m2）4068.897.6126.4155.2181.6212.8根据上述两个表格，就可绘出混凝土的浇筑速度或浇筑高度，与侧压力设计值的关系曲线，通 过对图表的分析，不难看出当混凝土侧压力计算 位置至新浇混凝土顶面的总高度不大于 6m时， 可直接查高度计算公式，反之当高度大6m时应 用速度公式，这样可以大大地减化计算过程。7结束语：7.1施工荷载的计算、统计和组合，是模板 支撑系统设计的基础工作，是保证经济合理、安 全可靠和技术先进的关键数据之一。7.2应用统计学原理和数据库模式，采用 Excel电子表格，输入计算公式后，只要修改梁、 板结构的截面参数，就能准确无误的自动生成施 工荷载值；移动鼠标打开插入的批注，就可了解 该数据库的使用方法，这样可以很方便地提高了 施工荷载计算的工作效率，方便大家推广运用。7.3施工恒荷载设计值是验算模板支撑系 统刚度的计算参数，施工荷载组合设计值是验算 模板支撑系统强度和稳定性的计算参数， 同时还 要注意应针对不同的验算对象，采用相应的荷载 组合形式。7.4应用Excel的图表功能，计算和查找新 浇混凝土对模板的侧压力，更显得一目了然，这 样可以省略过去要通过两个计算公式相对比，然后再取较小值的复杂验算过程。