鋁模板支撐體系的計(jì)算與應(yīng)用

祝 冰 青

(安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 231603)

鋁模板支撐體系的計(jì)算與應(yīng)用

祝 冰 青

(安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 231603)

以鋁模板支撐體系為研究對(duì)象，對(duì)該支撐體系的組成、實(shí)用計(jì)算及工程應(yīng)用進(jìn)行了研究探討，以期對(duì)鋁模板體系的深化設(shè)計(jì)起到一定的參考作用。

鋁模板，支撐體系，計(jì)算，應(yīng)用

0 引言

近幾年我國(guó)的高層建筑施工中，鋁模板已經(jīng)逐漸被使用。在使用過程中，鋁模板的受力性能優(yōu)良、混凝土的成型質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)效果好、綠色節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)被建筑業(yè)認(rèn)可。

在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，一些質(zhì)量要求高的高層建筑普遍采用鋁模板，而在國(guó)內(nèi)，仍然算是一種新的模板技術(shù)，但它必將要代替木模板、鋼模板成為主要的模板型式。在鋁模板體系的設(shè)計(jì)中，結(jié)合早拆模技術(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算除了要滿足強(qiáng)度、剛度的要求外，對(duì)于鋁模的支撐體系還要重點(diǎn)考慮支撐的穩(wěn)定計(jì)算。

1 鋁模板支撐體系的組成

鋁模板的支撐體系對(duì)于梁、板使用梁板支撐桿，采用早拆可調(diào)節(jié)鋼支撐作為梁、板內(nèi)支撐滿堂架，桿件的中部可進(jìn)行桿件高度的調(diào)整，以便保證模板支撐高度調(diào)整；對(duì)于剪力墻則設(shè)置合理的背楞，背楞之間用對(duì)拉螺桿相連，墻體采用兩邊對(duì)拉且上下局部呈三角形的支撐系統(tǒng)。

1)梁模板支撐體系。

梁模板支撐體系采用單立柱支撐，立桿間距不超過1.2 m，根據(jù)梁的長(zhǎng)度和受荷布置在梁的底側(cè)，見圖1。

2)板模板支撐體系。

板底支撐體系采用單支撐，支撐間距不超過1.2 m，根據(jù)梁的長(zhǎng)度和受荷布置在梁的底部，并在澆筑混凝土?xí)r設(shè)置臨時(shí)支撐1套，見圖2。

3)剪力墻模板支撐體系。

剪力墻模板采用背楞與對(duì)拉螺桿相結(jié)合，對(duì)拉螺桿間距小于0.9 m，整片墻體采用兩邊對(duì)拉且上下呈三角形的支撐體系，如圖3所示。

2 鋁模板支撐體系的計(jì)算

根據(jù)JGJ 162—2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范，模板及其他的支撐體系都要經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，但該規(guī)范中沒有具體針對(duì)鋁模板支撐體系的計(jì)算方法?，F(xiàn)根據(jù)GB 50017—2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：

1)梁模板支撐計(jì)算。

梁模板底支撐按照軸心受壓桿件來(lái)計(jì)算其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。

其中，σ為正應(yīng)力；N為軸心力設(shè)計(jì)值；A為毛截面面積；f為支撐的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；λ為長(zhǎng)細(xì)比；l0為計(jì)算長(zhǎng)度；i為回轉(zhuǎn)半徑；[λ]為容許長(zhǎng)細(xì)比；φ為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)。

2)板模板支撐計(jì)算。

a.立桿的承載力和穩(wěn)定性：板模板支撐的立桿承載力根據(jù)軸心受壓構(gòu)件計(jì)算其軸向荷載極限值；根據(jù)JGJ 162—2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定按照工具式鋼管立桿受壓穩(wěn)定性計(jì)算其受壓穩(wěn)定性；受壓穩(wěn)定性公式為:

其中，φx為彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；βMX為等效彎矩系數(shù)；MX為彎矩作用平面內(nèi)偏心彎矩值；WX為彎矩作用平面內(nèi)較大受壓纖維的毛截面抵抗矩；NEX為歐拉臨界力。

b.混凝土的直接壓應(yīng)力：板底支撐同時(shí)還應(yīng)考慮支撐負(fù)載引起的混凝土層的直接壓應(yīng)力，滿足Fφ≤0.7ftμmh0的計(jì)算。

其中，F(xiàn)φ為支撐的軸向力；ft為混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；μm為負(fù)載影響的范圍周長(zhǎng)；h0為混凝土樓面的有效高度。

混凝土層的直接壓應(yīng)力示意圖如圖4所示。

c.支撐的穩(wěn)定性：根據(jù)GB 50204—2002混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(2010年版)混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2 N/mm2才能在樓面作業(yè)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，24 h C25混凝土能達(dá)到1.2 N/mm2以上，對(duì)于快拆體系能滿足要求，另外擬在同條件混凝土試塊達(dá)到拆模條件要求時(shí)，拆除梁、板底模板，保留梁、板與立桿相連接部分的鋁梁，作為梁板的支撐。所以還應(yīng)檢查該支撐的穩(wěn)定性，支撐立桿可以看作一端固定在樓面上、一端與支撐底座定向支座連接，確定支撐的彎曲應(yīng)力和撓度,其力學(xué)模型如圖5所示。

其中，M為支撐上的最大力矩;I為支撐截面慣性矩。

支撐上的最大撓度：

其中，F(xiàn)為支撐上的水平集中力；q為支撐上的水平分布荷載；E為支撐的彈性模量。

由計(jì)算撓度小于支撐在底座中的允許撓度來(lái)判斷支撐的穩(wěn)定。

3)剪力墻模板支撐計(jì)算。

a.剪力墻的模板荷載傳遞路徑為：混凝土→鋁板→加勁構(gòu)件→背楞→螺桿，因此對(duì)于剪力墻模板支撐要計(jì)算其背楞、螺桿。

b.背楞?；炷羵?cè)壓力通過墻、柱處鋁模板傳遞給水平方向設(shè)置的背楞，背楞通過對(duì)拉螺桿連接。背楞按照多跨連續(xù)梁模型計(jì)算，對(duì)拉螺桿形成支座，如圖6所示。背楞要計(jì)算其彎曲正應(yīng)力和彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度、撓度。

c.對(duì)拉螺桿。墻、柱處鋁模板對(duì)拉螺桿采用高強(qiáng)螺桿，應(yīng)將對(duì)拉螺桿視為對(duì)拉桿承載范圍內(nèi)的集中荷載作用下的軸心受力構(gòu)件。對(duì)拉螺桿強(qiáng)度計(jì)算為：

d.模板銷釘。鋁模板標(biāo)準(zhǔn)單元之間通過模板銷釘連接，在混

凝土側(cè)壓力的作用下，每個(gè)模板銷釘在(最大模板寬度×模板銷釘間距)的范圍內(nèi)受到剪力，故應(yīng)進(jìn)行抗剪強(qiáng)度計(jì)算,公式為：

其中，τ為剪應(yīng)力；fv為銷釘?shù)目辜魪?qiáng)度。

3 工程應(yīng)用

某工程地上3層～30層結(jié)構(gòu)層高為2.80m，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及鋁模板施工工藝，對(duì)于梁、板使用梁板支撐桿，采用早拆可調(diào)節(jié)鋼支撐作為梁、板內(nèi)支撐滿堂架，內(nèi)鋼管型號(hào)為φ48mm×3.0mm，外鋼管型號(hào)為φ60mm×2.75mm，在桿件中部可進(jìn)行桿件高度調(diào)整，以便保證模板支撐高度調(diào)整。滿堂架立桿縱橫間距為1.2m。由于梁寬及梁高較小，梁底設(shè)置單立桿。

1)梁模板支撐。

梁模板支撐最大壓力小于其極限值、長(zhǎng)細(xì)比滿足受壓桿件長(zhǎng)細(xì)比要求，穩(wěn)定性滿足軸心受壓桿件的穩(wěn)定計(jì)算。

2)板模板支撐。

板模板標(biāo)準(zhǔn)尺寸450mm×900mm，局部按實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸配置。鋁板材4mm厚。板底設(shè)置單支撐200mm寬鋁梁，支撐間距1 200mm布置。

根據(jù)計(jì)算承載力、穩(wěn)定性滿足要求，并且由于設(shè)置支撐，產(chǎn)生了支撐負(fù)載，負(fù)載引起的混凝土層的直接壓應(yīng)力也滿足要求。

對(duì)于支撐穩(wěn)定性的驗(yàn)算，由力學(xué)模型計(jì)算出的支撐上的最大力矩產(chǎn)生的彎曲正應(yīng)力、撓度都滿足要求。

對(duì)于樓面四周需加設(shè)轉(zhuǎn)角處的支撐，轉(zhuǎn)角處的彎曲正應(yīng)力及撓度也滿足要求。

3)剪力墻模板支撐。

工程層高為2.80m，剪力墻豎向設(shè)置3排背楞，背楞對(duì)拉螺桿間距不大于900mm，墻體采用兩邊對(duì)拉且上下呈三角形的支撐系統(tǒng)。鋁合金墻模主要采用450mm×2 640mm，局部采用小型模板進(jìn)行拼裝。

對(duì)拉螺桿以900(H)×900(W)間距使用M16拉桿，最大負(fù)荷為25.6kN小于其張力極限值28.13kN；所設(shè)置的背楞的彎曲正應(yīng)力、彎曲剪應(yīng)力都滿足要求；模板所用的銷釘抗剪能力達(dá)到要求。

[1]JGJ162—2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 吳寶瀛.鋼結(jié)構(gòu)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[4] 仇銘華.鋁模板技術(shù)在北美超高層建筑綠色施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2013(14)：122-123.

[5] 韓 亮.鋁模板技術(shù)在新加坡ShentonWay超高層建筑中的應(yīng)用[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010(6)：86-87.

[6]GB50204—2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)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，碩士，講師

1009-6825(2015)12-0044-02

TU755.2

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