某模板工程的受力計算與安全控制措施

黃文學(xué)廈門市同安國投房地產(chǎn)開發(fā)有限公司（361100）

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某模板工程的受力計算與安全控制措施

黃文學(xué)
廈門市同安國投房地產(chǎn)開發(fā)有限公司（361100）

摘要：通過對同安富貴家園三期6C樓的模板工程與支撐系統(tǒng)的主要受力桿件進行計算，根據(jù)工程實際情況提出了做好模板支撐的構(gòu)造等安全措施要點，以期為同類模板工程的施工提供借鑒作用。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)；模板工程體系；設(shè)計計算；安全措施

1　工程概況

同安富貴家園三期6C樓，二類高層居住建筑，設(shè)計框架結(jié)構(gòu)，地上18層，地下1層（局部為騎樓無地下室），首層層高3.6 m，2層層高3.3 m，3～16層層高各為3 m；17～18層躍層高度為6 m；屋面樓梯間層高為3 m，建筑總高度為57.90 m，位于同安西溪南岸，總建筑面積為7 553.74 m2。

采用DN125 mm管徑泵送混凝土和輔助HG10型布料機的混凝土澆筑施工方案。梁模板采用木模拼合而成，板面模板采用膠合板，模板支架系統(tǒng)用48.3 mm×3.6 mm［1］，Q235-A級碳素結(jié)構(gòu)鋼電焊支柱立桿，采取扣件式滿堂支架，焊接鋼管底座采用8 mm厚、邊長160 mm見方鋼板制作，底座上加焊150 mm高φ35無縫鍍鋅管（見圖1），梁側(cè)模板截面尺寸30 mm×266 mm。

圖1　內(nèi)插式立管底座

2　模板支撐體系設(shè)計要點

參與模板支架荷載效應(yīng)組合設(shè)計的各項荷載及荷載標(biāo)準值按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定取值；采用3套模板支架系統(tǒng)和每間隔15 d周轉(zhuǎn)一層模板支架系統(tǒng)的施工方式；模板支架體系的各種材料、配件應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準或行業(yè)標(biāo)準等要求；為確保安全，選擇布料機安置區(qū)域截面尺寸最大的框架主梁KL2 （2B）支撐區(qū)域進行受力計算。

3　模板支架體系的受力計算

結(jié)合工程實際，選取樓層布料機安置區(qū)域框架主梁KL2（2B）=300 mm×650 mm部位，進行模板支架體系及立桿桿件的設(shè)計及核算。平面圖如圖2，模板支架圖如圖3。

圖2　KL2（2B）、標(biāo)準層平面圖

圖3　KL2（2B）、標(biāo)準層模板支架系統(tǒng)

3.1作用于框架主梁KL2（2B）模板支架上的荷載，單位（kN/m2）［2］

1）恒載標(biāo)準值

①按照結(jié)構(gòu)施工圖，KL2（2B），鋼筋自重標(biāo)準值：

G1=（14.127+4.674+40.744）÷100=0.595 kN/m2

②混凝土自重標(biāo)準值

G2=24×0.13×0.7+0.3×0.65×24=6.864 kN/m2

③模板及支架自重標(biāo)準值

G3=1.601 kN/m2

恒載標(biāo)準值匯總：

G=G1+G2+G3=1.601+0.595 +6.864=9.060 kN/m2

2）活載標(biāo)準值

①施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準值

P1=2.500 kN/m2

②振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準值

P2=2 kN/m2

③布料機自重標(biāo)準值（布料半徑10 m）

P3=［13.5÷（4×4）］=0.844 kN/m2

④泵管自重標(biāo)準值（每層兩固定點）

P4=［11×2÷（10÷2）÷10×3.6］=1.584 kN/m2

⑤每層輸泵管中混凝土自重標(biāo)準值

P5=2×［（0.25×3.14×0.125×0.125）×（3.6÷2）×24］= 1.060 kN/m2

⑥澆筑層布料機回轉(zhuǎn)半徑泵管內(nèi)混凝土自重標(biāo)準值

P6=［（0.25×3.14×0.125×0.125）×10×24］÷16 = 0.184 kN/m2

⑦風(fēng)荷載標(biāo)準值

WK=μZβZμB W0=1.719×1.0×（-0.5）×0.95kn/ m2=-0.817 kN/m2

活載標(biāo)準值匯總

P =∑P +WK =2.500 +2 +0.844 +1.584 +1.060 + 0.184-0.817=7.355 kN/m2

3.2模板支架體系各構(gòu)件的設(shè)計、核算

1）立桿（48.3×3.6）

N=0.85×（1.2×9.06+1.3×7.355）/2=8.68 kN

鋼管立桿的計算長度

l0=kμh=1.155×1.7×2.1=4.123 m

λ=l0/i=4.123/0.0158=261＞［λ=250］

所以立桿穩(wěn)定系數(shù)

φ=7320/λ2=0.107

則得

N/A=8.68/0.0489=177.51 kN/m2＜φf=21 935 kN/ m2（f=205 000 kN/m2）

滿足要求。

考慮本層混凝土強度達到設(shè)計強度之前及上層荷載對本樓層的超載作用，同理計算：

N/A=3×8.68/0.0489=532.52 kN/m2＜φf=21935 kN/m2（f=205 000 kN/m2）

則三套模板及支撐體系時，在最低層的第三套支撐可滿足要求。

2）膠合板（1830×915×18）的內(nèi)力受力狀態(tài)，取等截面五等跨荷載作用

M=1÷11×（1.2×9.060+1.3×7.355）×0.366×0.366= 0.25 kN·m

=28.22×106 N/m2

V=0.6×（1.2×9.06+1.3×7.355）×0.366=4.49 kN

滿足板平面內(nèi)抗彎曲要求、剪切要求。

3）小梁（80×100）內(nèi)力受力狀態(tài)，取等截面五等跨荷載作用

M1=1÷11×（1.2×9.06+1.3×7.355）×0.85×0.85=1.34 kN·m

=1.1×104 kN/m2

V1=0.6×（1.2×9.06+1.3×7.355）×0.85=10.42 kN

4）主梁（100×100）內(nèi)力受力狀態(tài)，取等截面五等跨荷載作用

M2=1÷11×（1.2×9.06+1.3×7.355）×0.85×0.85=1.34 kN·m

=1.1×104 kN/m2

V2=0.6×（1.2×9.06+1.3×7.355）×0.85=10.42 kN

5）短撐木（100×100×332）

N1=0.75×10.42÷2=3.91 kN

l01=κ×μ×h=1.155×2×0.332=0.767m

λ1=l01/i=0.767/0.028=27.39

查表取軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)

φ1=0.903

則得

N1/φ1A=3.91÷0.903÷0.01=433.00 kN/m2＜f1=1 800 kN/m2

滿足要求。

6）橫桿木（120×150）

M3=1÷4×（1.2×9.06+1.3×7.355）×0.85=4.34 kN·m

=1.1×104 kN/m2

V3=1÷2×（1.2×9.06+1.3×7.355）×0.85=8.68 kN

7）托梁（120×150）

如上，同理托梁可滿足梁截面抗彎和受剪切要求，但應(yīng)保證托梁在U型鋼槽內(nèi)每端支承65 mm長。

8）φ8定制止水螺桿（對拉螺栓）受到“新澆筑混凝土和傾倒混凝土?xí)r作用于垂直面模板”對其引起拉力的合力為

F2=24×（0.65+0.15）=19.2 kN/m2

取Fmin（F1，F(xiàn)2）=13.386 kN/m2

P= Fmin+F3（4 kN/m2）=17.386 kN/m2

最終承受拉力取

P=17.386×0.8×0.425×0.5=2.956 kN

ftb=170×106 N/m2

對拉螺桿滿足受拉要求。

9）高撐木（100×100）

M4=P×L=2.956×（0.68-0.245）=1.286 kN·m

=1.1×104 kN/m2）

V4=1÷2×（1.2×9.168+1.3×4.40）×0.85=7.11 kN

通過上述詳細受力計算，立桿跨距850 mm、最大步距2 100 mm，整棟建筑按照“三步三跨”支架體系進行模板工程架設(shè)。

3.3最大層高及臨邊的模板工程計算

選取（1/7）～（8）軸間躍層北側(cè)客廳陽臺框架邊梁L8（1）：（200 mm×400 mm）區(qū)域，該區(qū)域在一般樓層專項模板系統(tǒng)支架設(shè)計的基礎(chǔ)上，從增強整理穩(wěn)定性考慮，在本樓層四周臨邊四跨立桿支架間，增設(shè)縱向、水平剪刀撐，詳見圖4、圖5。

圖4　屋面板邊梁L8（1）支架體系

圖5　剖面（水平剪刀撐平面）

4　作好模板支撐的構(gòu)造等安全措施

首層模板支架系統(tǒng)作業(yè)。首層地坪位于（J）軸以北、（1）～（9）軸間的騎樓基坑回填土層支撐區(qū)域，工程中借助蛙式打夯機先對地表土層進行全面夯壓，直至其干密度達到地面墊層基土要求，作到基土堅實平整，再澆筑100 mm厚C20混凝土墊層，爾后控制好模板立桿架設(shè)面，高出室外腳手架搭設(shè)面70 mm左右。在已澆筑好的C20混凝土墊層上再仰鋪通長槽鋼，每根長6 500 mm左右，隨后將模板支架立桿套入底座并支承在槽體中，并確保立桿底座與混凝土墊層接觸界面處頂緊塞牢。

首層地坪位于地下室頂板區(qū)域的模板支架體系則按照圖3進行架設(shè)。

5　結(jié)語

該工程拆模后，主梁等混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面棱線垂直度偏差在±4 mm以內(nèi)，樓層混凝土底板平整度偏差在±8 mm以內(nèi)，柱子的最大垂直度偏差為7 mm，整棟建筑的垂直度偏差為25 mm，構(gòu)件的軸線偏差最大為5 mm，柱、梁截面尺寸偏差為±5 mm以內(nèi)，墻、板厚的尺寸偏差為±10 mm以內(nèi)，柱、梁（墻）、板混凝土強度達到設(shè)計的混凝土強度要求。整體混凝土工程的表面極少出現(xiàn)漏漿、麻面、孔洞等表觀缺陷。因此只要從加強支架體系的材料質(zhì)量、搭設(shè)施工質(zhì)量、混凝土澆筑作業(yè)工序施工管理、“看模”人員過程監(jiān)控到位、按方案執(zhí)行拆模工序，既可以作好模板工程安全與質(zhì)量的控制，又可確保混凝土工程的觀感質(zhì)量。因此，本工程模板及支撐體系的質(zhì)量安全施工控制的成功經(jīng)驗，對于同類模板工程的施工具有借鑒作用。

參考文獻：

［1］JGJ162- 2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］GB 50204- 1992，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范［S］.