土木工程施工精品課程之模板工程

,模板工程,模板工程 模板工程屬“臨時(shí)結(jié)構(gòu)工程” 但影響工程的質(zhì)量，進(jìn)度，成本，安全等。 模板工程的基本要求： 共3點(diǎn) 安裝質(zhì)量（quality)：保證外形和位置，不漏 漿； 安全性能(safety)：承載力、剛度和穩(wěn)定性 經(jīng)濟(jì)性(economy)：裝拆方便，多次使用，便 于施工。,模板工程基本的施工流程為： 閱讀工程施工圖編制支模施工方案準(zhǔn)備模板工程材料安裝支架及模板 澆筑混凝土后拆模清理堆放、周轉(zhuǎn)使用,中央公園地下室施工模板支架整體坍塌（2005年5月）,模板工程的安全性十分重要,2006年10月8日南京江寧翠屏國際城會(huì)所模板支架整體坍塌，300m2，死1人,支架失穩(wěn),塌陷的區(qū)域,1 模板材料 1）木模板常用松木或杉木 2）鋼模板組合鋼模板 3）膠合板模板 4）塑料和玻璃鋼模板 2 基本構(gòu)件的模板構(gòu)造 1）柱、墻模板 柱、墻為豎向結(jié)構(gòu) （1）柱模板 其特征為：面積不大，但長度較大。 混凝土澆筑速度快，側(cè)壓力 大。 組成：模板、柱箍等組成。,定型組合鋼模板,支撐,外楞,內(nèi)楞,對(duì)拉螺栓,鋼模,用過的膠合板、木枋堆積如山,清水混凝土質(zhì)量,http:/www.cj- http:/www.gsos- ,施工技術(shù)創(chuàng)新,嵌入式鋼框塑料模板,發(fā)明專利、實(shí)用新型專利,省級(jí)、國家級(jí)工法,鋼模板-柱,塑料和玻璃鋼模板,特點(diǎn) 重量輕，強(qiáng)度較高，但價(jià)格貴，常用于現(xiàn)澆“密肋樓蓋”中做“模殼”,xx政府的密肋樓板采用塑料模殼,塑料模殼,（2）墻模板 其特征為： 高、寬度不大，長度大、澆筑速度快 組成：模板，內(nèi)肋，外肋和對(duì)拉螺栓等 模板可用：木模板，鋼模板，膠合板模板等 2）梁板模板 其特征為：寬度不大、長度大、混凝土澆筑速度快，側(cè)壓力相對(duì)也大，而且側(cè)壓力往 （1）木模板 （2）鋼模板 （3）梁、板模板的支撐系統(tǒng) 支撐系統(tǒng)包括：豎向支撐，橫向支撐，斜向支撐以及各種連接件。,對(duì)比用鋼管和膠合板組拼的大模。,其中豎向支撐和連接件是主要的承重構(gòu)件，斜向支撐是只要的穩(wěn)定支撐，橫向支撐既是承重支撐又是穩(wěn)定支撐。對(duì)于豎向支撐，其安全系數(shù)一般都應(yīng)考慮到2或3。 a 支撐形式有： 可調(diào)鋼支柱：也稱單管支架，長度一般為34m，承載能力一般為2噸。 鋼管支架：高度可隨意，其承載能力隨其高度而定。同時(shí)還必須考慮扣件的抗滑能力（一個(gè)扣件的抗滑能力一般為800kg)。 框架式支架（門式支架）,可調(diào)鋼支柱支撐的梁、板模板,扣件式鋼管支架,總院門診樓工程采用門式支架支模,車站工程采用盤扣承插式支架支模,b 力的傳遞 梁：底板大、小橫桿通過扣件到豎桿； 墻：模板豎桿（內(nèi)楞）橫桿（外楞） 斜撐。 3 模板工程設(shè)計(jì) 模板系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括：模板和支撐；選形選材；荷載計(jì)算；結(jié)構(gòu)驗(yàn)算；安裝與拆除方案等，并不單純僅僅是計(jì)算問題。 1）荷載 包括永久荷載（即恒載）和可變荷載（活載）。 （1）模板及支架自重標(biāo)準(zhǔn)值 G1k 一般按設(shè)計(jì)圖紙按實(shí)計(jì)算，常用的肋形樓蓋和無梁樓蓋可查表。,核心內(nèi)容應(yīng)掌握,（2）新澆筑混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值 G2k 普通混凝土為24kN/m3 （3）鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值G3k 樓板：1.1 kN/m3 ；梁：1.5 kN/m3,樓板模板自重標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2 ) 表2,（4）新澆筑混凝土對(duì)模板側(cè)面壓力的標(biāo)準(zhǔn)值 G4k a 新澆混凝土的影響因素： 混凝土的密度、初凝時(shí)間t、澆筑速度V、坍落度、入模溫度T、加外加劑、澆筑高度等。 b 新澆混凝土側(cè)壓力的計(jì)算,to新澆混凝土的初凝時(shí)間（h），可按實(shí)測確定。當(dāng)缺乏試驗(yàn)資 料時(shí)，可采用to=計(jì)算（T為混凝土的溫度，）t0=200/(T+15) V混凝土的澆筑速度（m/h）； H混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置所至新澆筑混凝土頂面的總高度（m）； 1外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1.0；摻具有緩凝作用的 外加劑時(shí)取1.2； 2混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)坍落度小于30mm時(shí)，取0.85； 5090mm時(shí)，取1.0；110150mm時(shí)，取1.15。,* 荷載組合與荷載的 分項(xiàng)系數(shù) * 注意： 驗(yàn)算剛度（即變形）時(shí)，取荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。 * 荷載分布圖 有效壓頭高度按下式計(jì)算：,（5）施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Q1k a 計(jì)算模板和直接支承模板的小楞： 按均布荷載2.5kN/m2計(jì)算，集中活荷載2.5kN進(jìn)行驗(yàn)算，最后應(yīng)取較大的彎矩值。 b 計(jì)算直接支承小楞的構(gòu)件：1.5kN/m2； c 計(jì)算支架立柱及其他支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件：1kN/m2 （6）振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q2k 水平模板：2.0kN/m2 即梁底模 垂直模板：0kN/m2 梁側(cè)模 注意：作用在新澆混凝土的有效壓頭高度之內(nèi)。,計(jì)算面板及小楞 活載2.5kN/m2,計(jì)算支撐小楞的大楞 活載1.5kN/m2,計(jì)算支撐大楞的支架 活載1.0kN/m2,（7）傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q3k 與混凝土的供料有關(guān) 注意：作用在新澆混凝土的有效壓頭高度之內(nèi) （8）風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值 對(duì)于風(fēng)壓較大的地區(qū)或較高處的模板，應(yīng)考慮模板在風(fēng)荷載作用下的抗傾覆的問題-即模板的穩(wěn)定問題。,2）荷載分項(xiàng)系數(shù),3） 模板及支架荷載效應(yīng)組合的各項(xiàng)荷載,恒+活載,恒載,4） 模板工程計(jì)算要點(diǎn) (1) 計(jì)算要適當(dāng)簡化 -要有一定的準(zhǔn)確度，計(jì)算要簡單 a 所有都可簡化為均布荷載，即集中荷載也可當(dāng)作均布荷載； b 各種單元件,模板，內(nèi)外楞，大小楞及桁架均可當(dāng)作“梁”; c 計(jì)算跨度按實(shí)確定，但多于三跨時(shí)按三跨計(jì)算。 (2) 設(shè)計(jì)荷載取值 a 驗(yàn)算模板的承載能力和穩(wěn)定性時(shí)：取荷載設(shè)計(jì)值； b 驗(yàn)算剛度（變形）時(shí)，取荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。,(3)計(jì)算內(nèi)容和規(guī)定 a 因無臨時(shí)性工程的設(shè)計(jì)規(guī)范，因此模板計(jì)算應(yīng)按相應(yīng)正式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行； b 驗(yàn)算方法 已知模板材料（即材料的容許應(yīng)力）和構(gòu)造尺寸，驗(yàn)算模板構(gòu)件的承載能力和剛度； 已知模板材料（即材料的容許應(yīng)力）和荷載，確定模板的尺寸，即確定模板構(gòu)件截面，跨度等； c 模板，支架的容許變形值 模板:結(jié)構(gòu)表面外露（清水）： L/400； 結(jié)構(gòu)表面不外露（混水）： L/250； 支架:壓縮變形和彈性撓度： L/1000；,d 支架 承受豎向荷載的支架（包括立桿和橫桿）應(yīng)驗(yàn)算承載能力和穩(wěn)定性； 對(duì)于斜桿主要驗(yàn)算穩(wěn)定性； 對(duì)于橫拉桿基本上是按構(gòu)造確定，一般是1.82.0m一擋； 對(duì)于較重要的支架，其底部應(yīng)設(shè)橫拉桿，俗稱“掃地桿”,http:/www.cj- http:/www.gsos- ,用膠合板及鋼管扣件支梁、板模的構(gòu)造,http:/www.cj- http:/www.gsos- ,支架 承受豎向荷載的支架（包括立桿和橫桿）應(yīng)驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定性； 對(duì)扣件式鋼管腳手架，須驗(yàn)算頂層扣件的抗滑承載力。（單扣件抗滑0.8T，雙扣件為1.2T） 對(duì)于斜桿主要驗(yàn)算穩(wěn)定性； 對(duì)于橫拉桿基本上是按構(gòu)造確定，一般是1.82.0米一擋； 對(duì)于較重要的支架，其底部應(yīng)設(shè)橫拉桿，俗稱“掃地桿”,4 墻模板設(shè)計(jì)例題,已知條件 1）墻模板計(jì)算高度為2.65m 計(jì)算高度=結(jié)構(gòu)層高-水平構(gòu)件(樓板或梁）高度-50mm 2）混凝土墻不粉刷（確定允許變形），厚度為200mm，采用內(nèi)部振搗器振搗，料斗斗容量為0.6m3（確定活載）。 3）澆筑速度V=1.2m/h，混凝土溫度T=15C（確定混凝土初凝時(shí)間t0）。 5）摻外加劑（確定1），塌落度為140mm（確定2）。 6）模板面板為厚度18mm的木膠合板，內(nèi)豎楞采用50mm100mm木楞，外楞采用雙腳手鋼管(2483.5)。 7）木材強(qiáng)度： 抗彎強(qiáng)度：fw=20MPa，抗剪強(qiáng)度 ：fv=1.7MPa，彈性模量：E=10000MPa。,求解,（1）計(jì)算荷載 1）計(jì)算新澆混凝土的側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值G4k,新澆混凝土側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值取較小值：F=53.24kN/m2,3）承載力驗(yàn)算取荷載設(shè)計(jì)值 Fs==57.50kN/m2 Fs=41.40.9=5.04kN/m2,2）傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：F3k=4kN/m2,（2）有效壓頭高度計(jì)算 h=Fs/rc=57.50/24=2.4m,（3）計(jì)算內(nèi)豎楞間距，即模板跨度L1 （計(jì)算模板承載力和變形，以確定內(nèi)楞布置） 將模板視為梁，梁高為板厚，梁寬可取1m。 （注：計(jì)算梁寬對(duì)模板計(jì)算無任何影響，只要計(jì)算受荷寬度與計(jì)算梁寬一致。） 1）計(jì)算等效梁上線載 設(shè)計(jì)值：q=57.50.2=11.50kN/m(承載力驗(yàn)算） 標(biāo)準(zhǔn)值：q=53.240.2=10.65kN/m(剛度驗(yàn)算),設(shè)計(jì)值,問：模板計(jì)算時(shí)將模板視為梁，梁高可否取任意值？,2）計(jì)算簡圖多跨連續(xù)梁 一般按實(shí)計(jì)算，超過三跨則計(jì)算取三跨。 3）按抗彎能力計(jì)算 查結(jié)構(gòu)計(jì)算手冊(cè)得： 由于： 所以： 得：,設(shè)計(jì)值,滿足模板抗彎承載力的內(nèi)楞允許最大間距,4）按抗剪能力計(jì)算 由于：Vmax=0.6qL1 max=1.5Vmax/(bh)fv 所以： 得： 5）按剛度計(jì)算 由于： 所以：,設(shè)計(jì)值,當(dāng)為l/400時(shí) k=0.37 當(dāng)為l/250時(shí) k=0.59,清水混凝土,滿足模板抗剪承載力的內(nèi)楞允許最大間距,得：,荷載標(biāo)準(zhǔn)值,滿足模板變形要求的內(nèi)楞允許最大間距,6）根據(jù)抗彎、抗剪和撓度計(jì)算，模板最大跨度（即內(nèi)楞最大間距）允許值應(yīng)取三者的最小值，即278mm（由剛度控制），但考慮到內(nèi)楞寬50mm，因此最終取值300mm。 （4）計(jì)算外橫楞的間距,即內(nèi)豎楞的跨度 經(jīng)抗彎、抗剪和撓度計(jì)算，由抗剪控制，L2500mm。 （5）計(jì)算對(duì)拉螺栓的間距,即外橫楞的跨度 經(jīng)抗彎和撓度計(jì)算，由剛度控制，L3800mm。 （6）選擇對(duì)拉螺栓規(guī)格 經(jīng)計(jì)算直徑為M14。,5 模板工程安裝與拆除,模板的安裝 明確力的傳遞途徑，保證模板工程的承載力和剛度。 要有適當(dāng)?shù)钠鸸埃缍?m） 一般構(gòu)件：1/10003/1000（預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)取下限）。 模板的拆除 能保證混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的幾何尺寸和位置時(shí)應(yīng)盡早拆除，以便模板能及早周轉(zhuǎn)。 側(cè)模拆除 能保證混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能自立，保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的表面和棱角不致?lián)p壞的前提下就能拆除。,底模拆除,多、高層結(jié)構(gòu)中，模板和支架的設(shè)置 一般配置24層模板和支架 第1層時(shí)需1套模板和支架； 第2層時(shí)第1層不能拆，另需1套模板和支架，共需2套模板和支架； 第3層時(shí)將第1層支架和模板拆除，翻到第3層使用。（若板1和板2共同承受不了板3的施工荷載，則板1應(yīng)保留部分支架，共需三套模板和支架）,6 新型模板體系施工 包括：大模板、滑升模板、爬升模板、臺(tái)模、早拆模板等。,（1）大模板 特點(diǎn) 單片模板面積大（一塊模板一堵墻），用于豎向混凝土構(gòu)件，整體安裝和拆除，施工速度快，機(jī)械化程度高，并可減少用工量和縮短工期，但隔熱效果較差。 七十年代開始應(yīng)用，是目前我國剪力墻和筒體體系的高層建筑、橋墩、筒倉等施工用得較多的一種模板，已形成工業(yè)化模板體系。,構(gòu)造（由面板、次肋、主肋、支撐桁架、穩(wěn)定機(jī)構(gòu)及附件組成 ） 面板一般用45mm的鋼板，也可用組合鋼模板并裝而成； 橫楞或內(nèi)楞一般用較小的槽鋼；間距為0.3m左右； 豎楞或外楞一般用較大的槽鋼（6.5或8）；間距為1m左右；,大模板構(gòu)造圖： 1面板；2次肋； 3支撐桁架；4主肋；5調(diào)整螺旋；6卡具； 7欄桿；8腳手板；9對(duì)拉螺栓,典型全鋼大模板,平面布置方案 大模板平面布置方案主要有：平模布置、小角模布置、大角模布置等。其中小角模方案使用廣泛，它適應(yīng)性強(qiáng)，便于模板的平面位置與垂直度的校正。,a）平模布置； b）小角模布置； c）大角模布置 大模板的平面布置圖 （1墻體；2平模；3小角模；4大角模 ）,小角模的連接 1大模板； 2小角模； 3偏心壓桿；,建筑物外墻布置方案 建筑物外墻及橋墩等單側(cè)大模板通常是將大模板支承在附壁式支承架上。,外墻大模安裝圖 1外墻的外模；2外墻的內(nèi)模；3附墻支承架； 4防護(hù)網(wǎng)。,安裝,地面拼裝,吊裝,（2）滑升模板（簡稱滑模）,特點(diǎn)： 節(jié)約模板，施工速度快。 適用： 用于現(xiàn)場澆筑高聳構(gòu)筑物和建筑物等的豎向結(jié)構(gòu)，如煙囪、筒倉、高橋墩、電視塔、豎井、沉井、雙曲線冷卻塔和高層建筑等。,滑模是一種工業(yè)化模板，配置一定高度的模板（一般1.2m），上口不斷澆入混凝土，滑動(dòng)模板，下口滑出的混凝土正好能保證“自立”（保持混凝土形狀和承受自重）。,煙囪滑模,滑模構(gòu)成 包括：模板系統(tǒng)、操作平臺(tái)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)和施工精度控制系統(tǒng)組成。,1支承桿；2液壓千斤頂；3提升架； 4油管；5圍圈；6模板； 7混凝土墻體；8操作平臺(tái)桁架； 9內(nèi)吊腳手架；10外腳手架。,滑模傳力途徑： 荷載 模板 圍圈 提升架 千斤頂 支承桿,滑模工作原理：,（1）模板系統(tǒng) 包括：提升架，圍圈和模板等。 模板用于成型混凝土，承受新澆混凝土的側(cè)壓力，多用鋼模或鋼木組合模板。模板的高度取決于滑升速度和混凝土達(dá)到出模強(qiáng)度（0.20.4N/mm2）所需的時(shí)間，一般高1.01.2 m。為防止滑升過程中混凝土與模板的粘結(jié)引起滑升困難，應(yīng)將模板做成上口小、下口大的錐形，單面錐度約0.2%0.5%。兩塊模板的間距控制則以模板上口以下1/2模板高度處的凈間距為結(jié)構(gòu)斷面的厚度。 圍圈用于支承和固定模板，一般情況下，模板上下各布置一道，它承受模板傳來的水平側(cè)壓力（混凝土的側(cè)壓力和澆筑混凝土?xí)r的水平?jīng)_擊力）和由摩阻力、模板與圍圈自重（如操作平臺(tái)支承在圍圈上，還包括平臺(tái)自重和施工荷載）等產(chǎn)生的豎向力。圍圈可視為以提升架為支承的雙向彎曲的多跨連續(xù)梁，材料多用角鋼或槽鋼，以其受力最不利情況計(jì)算確定其截面。 提升架的作用是固定圍圈，把模板系統(tǒng)和操作平臺(tái)系統(tǒng)連成整體，承受整個(gè)模板系統(tǒng)和操作平臺(tái)系統(tǒng)的全部荷載并將其傳遞給液壓千斤頂。提升架分單橫梁式與雙橫梁式兩種，多用型鋼的制作，其截面按框架計(jì)算確定。,（）操作平臺(tái)系統(tǒng) 包括：操作平臺(tái)、料臺(tái)、吊腳手架、隨升垂直運(yùn)輸設(shè)施等。 它是施工操作的場所。其承重構(gòu)件（平臺(tái)桁架、鋼梁、鋪板、吊桿等）根據(jù)其受力情況按一般的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。 （3）提升系統(tǒng) 提升系統(tǒng)包括支承桿、液壓千斤頂和提升動(dòng)力裝置（即液壓系統(tǒng)）等，它是使滑升模板向上滑升的動(dòng)力裝置。 支承桿既是液壓千斤頂向上爬升的軌道，又是滑升模板的承重支柱，它承受施工過程中的全部荷載，其規(guī)格要與選用的千斤頂相適應(yīng)。 （4）施工精度控制系統(tǒng) 包括：千斤頂同步、建筑物軸線和垂直度等的控制和觀測設(shè)施等。 千斤頂同步控制裝置限位卡擋、激光控制儀、水杯自動(dòng)控制裝置等； 垂直度觀測激光鉛直儀、經(jīng)緯儀和線錘等。,支承桿,提升架,滑模千斤頂,滑模裝置的設(shè)計(jì)簡介 設(shè)計(jì)荷載 自重模板和操作系統(tǒng) 施工荷載-人員、工具和存放材料等 其他特殊荷載（垂直運(yùn)輸、液壓裝置等） 混凝土側(cè)壓力和沖擊力 模板提升時(shí)的阻力：由摩擦力和粘結(jié)力兩部分組成。 支承桿的承載能力和數(shù)量的計(jì)算 滑模結(jié)構(gòu)最小截面尺寸 確定原則：模板內(nèi)混凝土的重量滑升時(shí)模板與混凝土的摩擦力。 當(dāng)采用鋼模板時(shí)，應(yīng)滿足以下規(guī)定： 墻板的厚度：140mm； 梁的寬度：200mm； 柱的邊長：300mm； 獨(dú)立柱的邊長：400mm。,（2）爬升模板（簡稱爬模）,