铝模板支撑体系的计算与应用

祝 冰 青

(安徽水利水电职业技术学院，安徽 合肥 231603)

铝模板支撑体系的计算与应用

祝 冰 青

(安徽水利水电职业技术学院，安徽 合肥 231603)

以铝模板支撑体系为研究对象，对该支撑体系的组成、实用计算及工程应用进行了研究探讨，以期对铝模板体系的深化设计起到一定的参考作用。

铝模板，支撑体系，计算，应用

0 引言

近几年我国的高层建筑施工中，铝模板已经逐渐被使用。在使用过程中，铝模板的受力性能优良、混凝土的成型质量高、经济效果好、绿色节约能源的优点被建筑业认可。

在欧美发达国家，一些质量要求高的高层建筑普遍采用铝模板，而在国内，仍然算是一种新的模板技术，但它必将要代替木模板、钢模板成为主要的模板型式。在铝模板体系的设计中，结合早拆模技术，设计计算除了要满足强度、刚度的要求外，对于铝模的支撑体系还要重点考虑支撑的稳定计算。

1 铝模板支撑体系的组成

铝模板的支撑体系对于梁、板使用梁板支撑杆，采用早拆可调节钢支撑作为梁、板内支撑满堂架，杆件的中部可进行杆件高度的调整，以便保证模板支撑高度调整；对于剪力墙则设置合理的背楞，背楞之间用对拉螺杆相连，墙体采用两边对拉且上下局部呈三角形的支撑系统。

1)梁模板支撑体系。

梁模板支撑体系采用单立柱支撑，立杆间距不超过1.2 m，根据梁的长度和受荷布置在梁的底侧，见图1。

2)板模板支撑体系。

板底支撑体系采用单支撑，支撑间距不超过1.2 m，根据梁的长度和受荷布置在梁的底部，并在浇筑混凝土时设置临时支撑1套，见图2。

3)剪力墙模板支撑体系。

剪力墙模板采用背楞与对拉螺杆相结合，对拉螺杆间距小于0.9 m，整片墙体采用两边对拉且上下呈三角形的支撑体系，如图3所示。

2 铝模板支撑体系的计算

根据JGJ 162—2008建筑施工模板安全技术规范，模板及其他的支撑体系都要经过严格的计算，但该规范中没有具体针对铝模板支撑体系的计算方法。现根据GB 50017—2003钢结构设计规范和实际工作经验总结如下：

1)梁模板支撑计算。

梁模板底支撑按照轴心受压杆件来计算其强度、刚度、稳定性。

其中，σ为正应力；N为轴心力设计值；A为毛截面面积；f为支撑的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；λ为长细比；l0为计算长度；i为回转半径；[λ]为容许长细比；φ为轴心受压构件的稳定系数。

2)板模板支撑计算。

a.立杆的承载力和稳定性：板模板支撑的立杆承载力根据轴心受压构件计算其轴向荷载极限值；根据JGJ 162—2008建筑施工模板安全技术规范规定按照工具式钢管立杆受压稳定性计算其受压稳定性；受压稳定性公式为:

其中，φx为弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数；βMX为等效弯矩系数；MX为弯矩作用平面内偏心弯矩值；WX为弯矩作用平面内较大受压纤维的毛截面抵抗矩；NEX为欧拉临界力。

b.混凝土的直接压应力：板底支撑同时还应考虑支撑负载引起的混凝土层的直接压应力，满足Fφ≤0.7ftμmh0的计算。

其中，Fφ为支撑的轴向力；ft为混凝土抗拉强度设计值；μm为负载影响的范围周长；h0为混凝土楼面的有效高度。

混凝土层的直接压应力示意图如图4所示。

c.支撑的稳定性：根据GB 50204—2002混凝土结构工程质量验收规范(2010年版)混凝土强度达到1.2 N/mm2才能在楼面作业，根据经验值，24 h C25混凝土能达到1.2 N/mm2以上，对于快拆体系能满足要求，另外拟在同条件混凝土试块达到拆模条件要求时，拆除梁、板底模板，保留梁、板与立杆相连接部分的铝梁，作为梁板的支撑。所以还应检查该支撑的稳定性，支撑立杆可以看作一端固定在楼面上、一端与支撑底座定向支座连接，确定支撑的弯曲应力和挠度,其力学模型如图5所示。

其中，M为支撑上的最大力矩;I为支撑截面惯性矩。

支撑上的最大挠度：

其中，F为支撑上的水平集中力；q为支撑上的水平分布荷载；E为支撑的弹性模量。

由计算挠度小于支撑在底座中的允许挠度来判断支撑的稳定。

3)剪力墙模板支撑计算。

a.剪力墙的模板荷载传递路径为：混凝土→铝板→加劲构件→背楞→螺杆，因此对于剪力墙模板支撑要计算其背楞、螺杆。

b.背楞。混凝土侧压力通过墙、柱处铝模板传递给水平方向设置的背楞，背楞通过对拉螺杆连接。背楞按照多跨连续梁模型计算，对拉螺杆形成支座，如图6所示。背楞要计算其弯曲正应力和弯曲剪应力强度、挠度。

c.对拉螺杆。墙、柱处铝模板对拉螺杆采用高强螺杆，应将对拉螺杆视为对拉杆承载范围内的集中荷载作用下的轴心受力构件。对拉螺杆强度计算为：

d.模板销钉。铝模板标准单元之间通过模板销钉连接，在混

凝土侧压力的作用下，每个模板销钉在(最大模板宽度×模板销钉间距)的范围内受到剪力，故应进行抗剪强度计算,公式为：

其中，τ为剪应力；fv为销钉的抗剪强度。

3 工程应用

某工程地上3层～30层结构层高为2.80m，根据结构设计特点及铝模板施工工艺，对于梁、板使用梁板支撑杆，采用早拆可调节钢支撑作为梁、板内支撑满堂架，内钢管型号为φ48mm×3.0mm，外钢管型号为φ60mm×2.75mm，在杆件中部可进行杆件高度调整，以便保证模板支撑高度调整。满堂架立杆纵横间距为1.2m。由于梁宽及梁高较小，梁底设置单立杆。

1)梁模板支撑。

梁模板支撑最大压力小于其极限值、长细比满足受压杆件长细比要求，稳定性满足轴心受压杆件的稳定计算。

2)板模板支撑。

板模板标准尺寸450mm×900mm，局部按实际结构尺寸配置。铝板材4mm厚。板底设置单支撑200mm宽铝梁，支撑间距1 200mm布置。

根据计算承载力、稳定性满足要求，并且由于设置支撑，产生了支撑负载，负载引起的混凝土层的直接压应力也满足要求。

对于支撑稳定性的验算，由力学模型计算出的支撑上的最大力矩产生的弯曲正应力、挠度都满足要求。

对于楼面四周需加设转角处的支撑，转角处的弯曲正应力及挠度也满足要求。

3)剪力墙模板支撑。

工程层高为2.80m，剪力墙竖向设置3排背楞，背楞对拉螺杆间距不大于900mm，墙体采用两边对拉且上下呈三角形的支撑系统。铝合金墙模主要采用450mm×2 640mm，局部采用小型模板进行拼装。

对拉螺杆以900(H)×900(W)间距使用M16拉杆，最大负荷为25.6kN小于其张力极限值28.13kN；所设置的背楞的弯曲正应力、弯曲剪应力都满足要求；模板所用的销钉抗剪能力达到要求。

[1]JGJ162—2008，建筑施工模板安全技术规范[S].

[2]GB50017—2003，钢结构设计规范[S].

[3] 吴宝瀛.钢结构[M].北京：清华大学出版社，2009.

[4] 仇铭华.铝模板技术在北美超高层建筑绿色施工中的应用[J].施工技术，2013(14)：122-123.

[5] 韩 亮.铝模板技术在新加坡ShentonWay超高层建筑中的应用[J].青岛理工大学学报，2010(6)：86-87.

[6]GB50204—2002，混凝土结构工程质量验收规范(2010年版)[S].

The calculation and application of aluminum formwork’s support system

Zhu Bingqing

(AnhuiWaterConservancyTechnicalCollege，Hefei231603,China)

Around the aluminum formwork support system, this paper researches and investigations the composition of the support system, practical calculation and engineering application, in order to deepen of aluminum template design play a certain reference function.

aluminum formwork, support system, calculation, application

2015-02-12

祝冰青(1978- )，女，硕士，讲师

1009-6825(2015)12-0044-02

TU755.2

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