梅钢某工程筒仓底板高支模体系设计与应用

高 胜 宗

(宝钢集团上海梅山钢铁股份有限公司，江苏 南京 210039)

梅钢某工程筒仓底板高支模体系设计与应用

高 胜 宗

(宝钢集团上海梅山钢铁股份有限公司，江苏 南京 210039)

以梅钢某工程中筒仓底板模板支撑体系为研究对象，重点对模板支撑体系中所选面板、主次楞梁和对拉螺栓的强度进行了验算，并对满堂支撑架的整体稳定性进行了设计及验算，最终设计出一种安全、经济、合理的模板支撑体系，从实际使用效果来看，该模板支撑体系设计稳定、可靠、合理。

模板，支撑体系，荷载，强度，验算

随着建筑行业飞速发展，建筑高度及跨度不断增大，施工中高大支模情况不断出现，特别是工业生产需要的大型筒仓形式建筑，对高支模提出了更高要求。由于高大支模设计与施工确实是施工难度比较大的专项工程，国内由于高支模倒塌造成的事故也时有发生。按照《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号文的规定，对于超过一定规模的危险性较大的高支模工程的专项施工方案需组织专家论证。因此，高大模板支撑体系从设计、计算到施工验收都要细致、有理论依据，施工管理也必须严格控制，确保万无一失。

1 工程概况

本工程为新建矿石筒仓底板的模板支撑系统工程，底板顶标高：11 m，最大梁尺寸：高3 500 mm，宽600 mm；板厚：500 mm。满堂支撑架采用扣件式钢管支撑架，立杆纵距:0.6 m；立杆横距:0.33 m；步距:1.50 m；支撑架搭设高度:7.50 m；采用的钢管类型(mm):φ48×3.0。面板采用覆面木胶合板，厚度：18 mm；次楞：50 mm×100 mm方木；主楞：8号槽钢；大梁模板对拉螺栓：M14。

2 荷载计算

2.1 永久荷载标准值计算

模板自重G1K：0.3 kN/m2(30 kg)。

混凝土自重G2K：24 kN/m3。

钢筋自重(每立方米混凝土)G3K：1.5 kN/m3。

新浇筑混凝土作用于模板的侧压力荷载G4K：34.3 kN/m2。

混凝土浇筑温度：10 ℃。

取混凝土初凝时间：t0=200/(T+15)=200/(10+15)=8 h。

F1=0.22γct0β1β2V1/2=
0.22×24×8×1.0×1.15×0.51/2=34.3 kN/m2。

F2=γcH=24×3.5=84 kN/m2。

混凝土的侧压力标准值G4K取二者中较小的：34.3 kN/m2。

2.2 可变荷载标准值计算

施工人员及设备荷载标准值Q1K：2.5 kN/m2或2.5 kN集中荷载中弯矩较大者。

振捣混凝土时产生的荷载标准值Q2K：2 kN/m2。

倾倒混凝土时对垂直面模板产生的水平荷载标准值Q3K：2 kN/m2。

风荷载标准值：由于该高支模体系位于基本封闭的筒仓内，荷载组合不考虑风荷载。

3 梁底模板面板强度验算

面板选用覆面木胶合板,板厚:18 mm,面板抗弯强度设计值fjm=15 N/mm2,面板弹性模量E=10 000 N/mm2。按照规范，面板可按简支跨计算：

σj=Mmax/Wj≤fjm。

Mmax=Kmql2=0.125×74.21×
103×0.22=371.05 N·m=3.71×105N·mm。

Wj=bh2/6=600×182/6=3.24×104mm3。

σj=3.71×105/3.24×104=11.5 N/mm2≤fjm=15 N/mm2，满足要求。

4 次楞强度及挠度验算

次楞选用及相关参数见表1。

表1 次楞参数

4.1 次楞抗弯强度验算

σ=Mmax/W≤fm。

查表得，最不利弯矩设计值：Mmax=0.217 kN·m。

截面抵抗矩：W=83.33 cm3。

次楞抗弯强度设计值：fm=15.44 N/mm2。

σ=0.217×106/83.33×103=2.604 N/mm2

次楞抗弯强度满足要求。

4.2 次楞抗剪强度验算

τ=VS0/Ib≤fv。

查表得，剪力设计值：V=4.352 kN。

截面对中和轴的面积矩：S0=2bh0。

截面惯性矩：I=416.67 cm4。

木方宽度：b=50 mm。

木方抗剪强度设计值：fv=1.78 N/mm2。

τmax=3V/(2bh0)=3×4.352×1 000/
(2×50×100)=1.31 N/mm2≤[τ]=1.78 N/mm2。

次楞抗剪验算满足要求。

4.3 次楞挠度验算

υ≤[υ]。

[υ]=L/400=330/400=0.825 mm。

γ=0.06 mm≤[υ]=0.825 mm，次楞挠度验算满足要求。

5 主楞强度验算

主楞选用及相关参数见表2。

表2 主楞参数

5.1 主楞抗弯验算

σ=Mmax/W=1.206×106/25 300=50.53 N/mm2≤[f]=205 N/mm2，满足要求。

5.2 主楞抗剪验算

Vmax=12.13 kN。

τmax=Vmax/(8Izδ)[bh2-(b-δ)h2]=35.79 N/mm2≤[τ]=125 N/mm2,满足要求。

5.3 主楞挠度验算

vmax=0.11 mm≤[v]=l/400=600/400=1.5 mm,满足要求。

6 对拉螺栓强度验算

对拉螺栓采用M14,间距：a=b=600 mm。

混凝土模板侧压力：

Fs=0.95×(γGG4K+γQQ3K)=
0.95×(1.35×34.3+1.4×2)=46.65 kN/m2。

对拉螺栓轴向受力：N=abFs=0.6×0.6×46.65=16.8 kN。

7 立杆稳定性验算

1)永久荷载计算。

NGk为永久荷载对立杆产生的轴向力标准值总和，kN。

查表A-0.3得出，立杆承受的每米结构自重标准值为：0.169 1 kN/m。

则底层步距的立杆承受的自重标准值为：0.169 1×7.4=1.251 kN。

主梁、次梁、支撑板自重标准值：1.2 kN/m2。

则传递到底层步距立杆的主梁、次梁、支撑板的自重标准值：

1.2×0.33×0.6=0.238 kN。

NGk=1.251+0.238=1.49 kN。

2)可变荷载计算。

NQk为可变荷载对立杆产生的轴向力标准值总和，kN。

混凝土结构传给立杆的荷载：(24+1.5)×3.6×0.6×0.6/4=8.26 kN。

施工荷载传给立杆的荷载：3.0×0.6×0.6/4=0.27 kN。

NQk=8.26+0.27=8.53 kN。

3)荷载效应组合。

轴向力设计值：

N=1.2NGk+ 1.4NQk=1.2×1.49+1.4×8.53=13.73 kN。

4)验算立杆允许长细比。

立杆计算长度：l0=kμ2h=1×1.951×1.5=2.927 m。

钢管截面回转半径：i=1.59 cm。

立杆长细比：λ=l0/i=2 927/15.9=184.1≤[λ]=210。

立杆长细比满足要求。

5)立杆稳定验算。

N/(φA)≤f。

φ=0.211；A=5.06 cm2。

N/(φA)=13.73×1 000/(0.211×5.06×100)=
128.6 N/mm2≤205 N/mm2。

立杆稳定验算满足要求。

8 构造设计

1)剪刀撑。竖向、水平剪刀撑设置：沿库内环向立面设置不少于3道的剪刀撑；水平方向不少于4道；竖向剪刀撑与地面夹角在45°～60°之间且沿全高连续设置。水平剪刀撑，每3步设置一道，从扫地杆部位起算，在梁底、板底水平剪刀撑无论最后一道水平剪刀之间是否小于3步都必须设置。剪刀撑搭设应随立杆、纵向、横向水平杆同步搭设。剪刀撑斜杆采用搭接，剪刀撑杆件搭接长度不应小于1 m，应等间距设置3个旋转扣件固定。

2)连墙杆。本筒仓内支撑架不设连墙件，内排架横杆顶住筒仓外壁，形成横向水平支撑。

[1] JGJ 130—2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[2] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技术规范[S].

On design and application of high formwork system of silo bottom of some project at Meishan Steel Company

Gao Shengzong

(ShanghaiMeishanSteelCo.,Ltd,BaosteelGroup,Nanjing210039,China)

Taking the silo bottom formwork support system of some project at Meishan Steel Company as the research object, the paper mainly calculates the plate and primary and secondary beams in the formwork support system and its strength for pull bolts, undertakes the design and calculation of the overall stability of the full support, designs the safe, economical and reasonable formwork support system, and proves that the support system is stable, reliable and reasonable in its design from its practical use.

formwork, support system, load, strength, calculation

1009-6825(2015)02-0089-03

2014-11-03

高胜宗(1982- )，男，工程师

TU755.2

A