第五章 钢筋混凝土工程-模板工程(新规范)

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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，,300m,2,，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,G,2k,普通混凝土为,24kN/m,3,3,）钢筋自重标准值,G,3k,楼板：,1.1 kN/m,3,；,梁：,1.5 kN/m,3,楼板模板自重标准值,（,kN/m,2,),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,0.3,0.5,2,楼板模板（其中包括梁的模板）,0.5,0.75,3,楼板模板及之间支架,0.75,1.10,1.,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,G,1k,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,G,4k,a,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（,F,1,和,F,2,中取小值,）,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，）,t,0,=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,5090mm,时，取,0.85,；,90130mm,时，取,0.9,；,130180mm,时，取,1.0,；,（,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：,5,）,施工人员及设备荷载标准值,Q,1k,（新规范）,可按实际情况计算，且不应小于,2.5kN/m,2,。,6,）,混凝土下料产生的水平荷载标准值,Q,2k,与混凝土的供料有关,（新规范）,下料方式,水平荷载,Q,2k,溜槽、串筒、导管或泵管下料,2,kN/m,2,吊车配备斗容器下料或小车直接倾倒,4,kN/m,2,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,Q,3k,（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,Q,4k,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。,模板支架的荷载基本组合的效应设计值,（新规范）,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：,0,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,G,1,+G,2,+G,3,+Q,1,侧面模板的承载力,G,4,+Q,2,支架,支架水平杆及节点的承载力,G,1,+G,2,+G,3,+Q,1,立杆的承载力,G,1,+G,2,+G,3,+Q,1,+Q,4,支架结构的整体稳定性,G,1,+G,2,+G,3,+Q,1,+Q,3,G,1,+G,2,+G,3,+Q,1,+Q,4,4.,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）,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,-50mm,2,）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,t,0,）。,5,）塌落度为,140mm,（,确定,）。,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,G,4k,新浇混凝土侧压力标准值取较小值：,G,4k,=,53.24kN/m,2,3,）,承载力验算取,荷载设计值,F,s,=53.24,1.2,0.9=57.50kN/m,2,Fs,=4,1.4,0.9=5.04kN/m,2,2,）,混凝土下料产生的水平,荷载标准值：,Q,2k,=4kN/m,2,（,2,）有效压头高度计算,h=F,s,/,r,c,=57.50/24=2.4m,（,3,）计算内竖楞间距，即模板跨度,L,1,（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：,V,max,=0.6,q,L,1,max,=1.5,V,max,/(bh)f,v,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，,L,2,500mm,。,（,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，,L,3,800mm,。,（,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,2,50,2,，,8,75,8,100,梁，拱,壳,8,75,8,100,悬臂,构件,2,75,2,100,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）,5.,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（,1,墙体；,2,平模；,3,小角模；,4,大角模 ）,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/mm,2,）所需的时间，一般高,1.0,1.2 m,。,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,滑升时模板与混凝土的摩擦力。,当采用钢模板时，应满足以下规定：,墙板的厚度：,140mm,；,梁的宽度：,200mm,；,柱的边长：,300mm,；,独立柱的边长：,400mm,。,（,2,）爬升模板（简称爬模）,爬模是施工剪力墙和筒体结构的混凝土结构高层建筑和桥墩、桥塔等的一种有效的模板体系。,特点：,不需连续爬升，操作易掌握；,达到拆模强度即可拆模，施工安全，质量得到保证；,以钢筋混凝土竖向结构为支点,，利用爬升设备自下而上逐层爬升，实现自行爬升；,爬升时模板与混凝土脱开，阻力小,。,构成：,由模板、爬架及动力装置组成。,其模板形式与大模板类似，宜采用由组合模板、胶合板等组成。,常用的方法：,“,模板爬架子，架子爬模板,”,。,“架子模板爬架子爬模板”工作流程：,其它爬模爬升方式：,（,3,）台模（又称飞模）,台模是一种大型工具式模板，主要,用于浇筑平板式或带边梁的水平结构,，如用于建筑施工的楼面模板，它是一个房间用一块台模，有时甚至更大。,台模由面板、支撑框架、檩条等组成。,（,4,）早拆模板,早拆模板体系,是在混凝土浇筑,3,4d,，达到设计强度的,50,时，即可提早拆除楼板模板和托梁，但支柱仍然保留，继续支撑楼板混凝土，使楼板混凝土处于短跨度（支柱间距小于,2m,）受力状态，待楼板混凝土强度增长到足以承担自重和施工荷载时，再拆除支柱。,早拆模板实现早拆的基本原理：,保留支柱，将拆模跨度由长跨改为短跨，所需的拆模强度降至混凝土设计强度的,50,，从而加快了承重模板的周转速度。,例如：,8m,跨的板，按规定混凝土强度应达,100%,方可拆底模。如跨中预留,1,个支撑，则该板的施工跨度为,4m,，按规定：当混凝土强度达,75%,即可拆除底模。 如预留,3,个支撑，则该板的施工跨度为,2m,，混凝土强度只要达,50%,即可拆除底模 ，从而达到早拆模的目的。,快拆式模板支撑体系,早拆柱头,升降式早拆柱头,保留条带支柱,保留点布支柱,