某模板工程的受力计算与安全控制措施

黄文学厦门市同安国投房地产开发有限公司（361100）



某模板工程的受力计算与安全控制措施

黄文学
厦门市同安国投房地产开发有限公司（361100）

摘要：通过对同安富贵家园三期6C楼的模板工程与支撑系统的主要受力杆件进行计算，根据工程实际情况提出了做好模板支撑的构造等安全措施要点，以期为同类模板工程的施工提供借鉴作用。

关键词：现浇结构；模板工程体系；设计计算；安全措施

1　工程概况

同安富贵家园三期6C楼，二类高层居住建筑，设计框架结构，地上18层，地下1层（局部为骑楼无地下室），首层层高3.6 m，2层层高3.3 m，3～16层层高各为3 m；17～18层跃层高度为6 m；屋面楼梯间层高为3 m，建筑总高度为57.90 m，位于同安西溪南岸，总建筑面积为7 553.74 m2。

采用DN125 mm管径泵送混凝土和辅助HG10型布料机的混凝土浇筑施工方案。梁模板采用木模拼合而成，板面模板采用胶合板，模板支架系统用48.3 mm×3.6 mm［1］，Q235-A级碳素结构钢电焊支柱立杆，采取扣件式满堂支架，焊接钢管底座采用8 mm厚、边长160 mm见方钢板制作，底座上加焊150 mm高φ35无缝镀锌管（见图1），梁侧模板截面尺寸30 mm×266 mm。

图1　内插式立管底座

2　模板支撑体系设计要点

参与模板支架荷载效应组合设计的各项荷载及荷载标准值按有关规范的规定取值；采用3套模板支架系统和每间隔15 d周转一层模板支架系统的施工方式；模板支架体系的各种材料、配件应符合现行国家标准或行业标准等要求；为确保安全，选择布料机安置区域截面尺寸最大的框架主梁KL2 （2B）支撑区域进行受力计算。

3　模板支架体系的受力计算

结合工程实际，选取楼层布料机安置区域框架主梁KL2（2B）=300 mm×650 mm部位，进行模板支架体系及立杆杆件的设计及核算。平面图如图2，模板支架图如图3。

图2　KL2（2B）、标准层平面图

图3　KL2（2B）、标准层模板支架系统

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

1）恒载标准值

①按照结构施工图，KL2（2B），钢筋自重标准值：

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

②混凝土自重标准值

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

③模板及支架自重标准值

G3=1.601 kN/m2

恒载标准值汇总：

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

2）活载标准值

①施工人员及设备荷载标准值

P1=2.500 kN/m2

②振捣混凝土时产生的荷载标准值

P2=2 kN/m2

③布料机自重标准值（布料半径10 m）

P3=［13.5÷（4×4）］=0.844 kN/m2

④泵管自重标准值（每层两固定点）

P4=［11×2÷（10÷2）÷10×3.6］=1.584 kN/m2

⑤每层输泵管中混凝土自重标准值

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

⑥浇筑层布料机回转半径泵管内混凝土自重标准值

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

⑦风荷载标准值

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

活载标准值汇总

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

3.2模板支架体系各构件的设计、核算

1）立杆（48.3×3.6）

N=0.85×（1.2×9.06+1.3×7.355）/2=8.68 kN

钢管立杆的计算长度

l0=kμh=1.155×1.7×2.1=4.123 m

λ=l0/i=4.123/0.0158=261＞［λ=250］

所以立杆稳定系数

φ=7320/λ2=0.107

则得

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

满足要求。

考虑本层混凝土强度达到设计强度之前及上层荷载对本楼层的超载作用，同理计算：

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

则三套模板及支撑体系时，在最低层的第三套支撑可满足要求。

2）胶合板（1830×915×18）的内力受力状态，取等截面五等跨荷载作用

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

满足板平面内抗弯曲要求、剪切要求。

3）小梁（80×100）内力受力状态，取等截面五等跨荷载作用

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）内力受力状态，取等截面五等跨荷载作用

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）短撑木（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

查表取轴心受压构件的稳定系数

φ1=0.903

则得

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

满足要求。

6）横杆木（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，同理托梁可满足梁截面抗弯和受剪切要求，但应保证托梁在U型钢槽内每端支承65 mm长。

8）φ8定制止水螺杆（对拉螺栓）受到“新浇筑混凝土和倾倒混凝土时作用于垂直面模板”对其引起拉力的合力为

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

最终承受拉力取

P=17.386×0.8×0.425×0.5=2.956 kN

ftb=170×106 N/m2

对拉螺杆满足受拉要求。

9）高撑木（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

通过上述详细受力计算，立杆跨距850 mm、最大步距2 100 mm，整栋建筑按照“三步三跨”支架体系进行模板工程架设。

3.3最大层高及临边的模板工程计算

选取（1/7）～（8）轴间跃层北侧客厅阳台框架边梁L8（1）：（200 mm×400 mm）区域，该区域在一般楼层专项模板系统支架设计的基础上，从增强整理稳定性考虑，在本楼层四周临边四跨立杆支架间，增设纵向、水平剪刀撑，详见图4、图5。

图4　屋面板边梁L8（1）支架体系

图5　剖面（水平剪刀撑平面）

4　作好模板支撑的构造等安全措施

首层模板支架系统作业。首层地坪位于（J）轴以北、（1）～（9）轴间的骑楼基坑回填土层支撑区域，工程中借助蛙式打夯机先对地表土层进行全面夯压，直至其干密度达到地面垫层基土要求，作到基土坚实平整，再浇筑100 mm厚C20混凝土垫层，尔后控制好模板立杆架设面，高出室外脚手架搭设面70 mm左右。在已浇筑好的C20混凝土垫层上再仰铺通长槽钢，每根长6 500 mm左右，随后将模板支架立杆套入底座并支承在槽体中，并确保立杆底座与混凝土垫层接触界面处顶紧塞牢。

首层地坪位于地下室顶板区域的模板支架体系则按照图3进行架设。

5　结语

该工程拆模后，主梁等混凝土结构构件截面棱线垂直度偏差在±4 mm以内，楼层混凝土底板平整度偏差在±8 mm以内，柱子的最大垂直度偏差为7 mm，整栋建筑的垂直度偏差为25 mm，构件的轴线偏差最大为5 mm，柱、梁截面尺寸偏差为±5 mm以内，墙、板厚的尺寸偏差为±10 mm以内，柱、梁（墙）、板混凝土强度达到设计的混凝土强度要求。整体混凝土工程的表面极少出现漏浆、麻面、孔洞等表观缺陷。因此只要从加强支架体系的材料质量、搭设施工质量、混凝土浇筑作业工序施工管理、“看模”人员过程监控到位、按方案执行拆模工序，既可以作好模板工程安全与质量的控制，又可确保混凝土工程的观感质量。因此，本工程模板及支撑体系的质量安全施工控制的成功经验，对于同类模板工程的施工具有借鉴作用。

参考文献：

［1］JGJ162- 2008，建筑施工模板安全技术规范［S］.

［2］GB 50204- 1992，混凝土结构工程施工及验收规范［S］.