某模板工程的受力計算與安全控制措施

黃文學廈門市同安國投房地產開發有限公司（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
廈門市同安國投房地產開發有限公司（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的主要受力桿件進行計算，根據工程實際情況提出了做好模板支撐的構造等安全措施要點，以期為同類模板工程的施工提供借鑒作用。

關鍵詞：現澆結構；模板工程體系；設計計算；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，設計框架結構，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，模板支架系統用48.3 mm×3.6 mm［1］，Q235-A級碳素結構鋼電焊支柱立桿，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），梁側模板截面尺寸30 mm×266 mm。

圖1　內插式立管底座

2　模板支撐體系設計要點

參與模板支架荷載效應組合設計的各項荷載及荷載標準值按有關規范的規定取值；采用3套模板支架系統和每間隔15 d周轉一層模板支架系統的施工方式；模板支架體系的各種材料、配件應符合現行國家標準或行業標準等要求；為確保安全，選擇布料機安置區域截面尺寸最大的框架主梁KL2 （2B）支撐區域進行受力計算。

3　模板支架體系的受力計算

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

圖2　KL2（2B）、標準層平面圖

圖3　KL2（2B）、標準層模板支架系統

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）恒載標準值

①按照結構施工圖，KL2（2B），鋼筋自重標準值：

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

②混凝土自重標準值

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

③模板及支架自重標準值

G3=1.601 kN/m2

恒載標準值匯總：

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

2）活載標準值

①施工人員及設備荷載標準值

P1=2.500 kN/m2

②振搗混凝土時產生的荷載標準值

P2=2 kN/m2

③布料機自重標準值（布料半徑10 m）

P3=［13.5÷（4×4）］=0.844 kN/m2

④泵管自重標準值（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澆筑層布料機回轉半徑泵管內混凝土自重標準值

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

⑦風荷載標準值

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

活載標準值匯總

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

3.2模板支架體系各構件的設計、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］

所以立桿穩定系數

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）的內力受力狀態，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

滿足板平面內抗彎曲要求、剪切要求。

3）小梁（80×100）內力受力狀態，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）內力受力狀態，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

查表取軸心受壓構件的穩定系數

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，但應保證托梁在U型鋼槽內每端支承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時作用于垂直面模板”對其引起拉力的合力為

F2=24×（0.65+0.15）=19.2 kN/m2

取Fmin（F1，F2）=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。

3.3最大層高及臨邊的模板工程計算

選?。?/7）～（8）軸間躍層北側客廳陽臺框架邊梁L8（1）：（200 mm×400 mm）區域，該區域在一般樓層專項模板系統支架設計的基礎上，從增強整理穩定性考慮，在本樓層四周臨邊四跨立桿支架間，增設縱向、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　作好模板支撐的構造等安全措施

首層模板支架系統作業。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面，高出室外腳手架搭設面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域的模板支架體系則按照圖3進行架設。

5　結語

該工程拆模后，主梁等混凝土結構構件截面棱線垂直度偏差在±4 mm以內，樓層混凝土底板平整度偏差在±8 mm以內，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，構件的軸線偏差最大為5 mm，柱、梁截面尺寸偏差為±5 mm以內，墻、板厚的尺寸偏差為±10 mm以內，柱、梁（墻）、板混凝土強度達到設計的混凝土強度要求。整體混凝土工程的表面極少出現漏漿、麻面、孔洞等表觀缺陷。因此只要從加強支架體系的材料質量、搭設施工質量、混凝土澆筑作業工序施工管理、“看模”人員過程監控到位、按方案執行拆模工序，既可以作好模板工程安全與質量的控制，又可確保混凝土工程的觀感質量。因此，本工程模板及支撐體系的質量安全施工控制的成功經驗，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規范［S］.

［2］GB 50204- 1992，混凝土結構工程施工及驗收規范［S］.