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红莲湖

 
 
 

日志

 
 

【引用】模板及支撑系统的施工荷载计算  

2012-03-20 22:13:56|  分类: 建筑知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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摘要:本文是以木模板、钢管脚手排架的模板支撑系统为研究对象,在泵送、预拌商品混凝土、机械振捣的施工工艺条件下,对施工荷载进行了计算,并应用了统计学原理,获得不同截面梁、板的施工荷载值,不仅减化了计算工作量,并能方便查找应用。

关键词:模板 钢管 支撑 混凝土 施工荷载 分项系数 侧压力 荷载组合 

1施工荷载计算的计算依据

施工荷载的计算方法应符合《建筑结构荷载规范》GB50009-2001的规定。本文仅适用于木模板、钢管脚手排架、钢管顶撑、支撑托的模板支撑系统;采用泵送、预拌商品混凝土,机械振捣的施工工艺,并依据原《混凝土结构工程施工验收规范》GB50204-92,附录中有关“普通模板及其支架荷载标准值及分项系数”的取值标准。

2模板支撑系统及其新浇钢筋混凝土自重的计算参数:

模板及其支架的自重标准值应根据模板设计图确定,新浇混凝土自重标准值可根据实际重力密度确定,钢筋自重标准值可根据设计图纸确定,也可以按下表采用:

钢筋混凝土和模板及其支架自重标准值和设计值统计表

材料名称

单位

标准值

分项系数

设计值

备注

平板的模板

KM/m2

0.3

1.2

0.36

包括小楞

梁的模板

KN/m2

0.5

1.2

0.6

展开面积

普通混凝土

KN/m3

24

1.2

28.8

 

楼板的钢筋

KN

1.1

1.2

1.32

每立方米混凝土的含量

梁的钢筋

KN

1.5

1.2

1.8

模板及支架

KN/m2

0.75

1.2

0.9

层高≤4m

3施工人员及设备荷载的取值标准:

施工活荷载的取值标准应根据不同的验算对象,对照下表选取,对于大型设备如上料平台、混凝土输送泵、配料机、集料斗等的施工荷载,应根据实际情况计算,并在大型设备的布置点,采取有针对性的加固措施。

施工活荷载标准值和设计值统计表

序号

计算构件名称

荷载类型

单位

标准值

分项系数

设计值

备注

1

模板及直接支撑模板的小楞

均布荷载

KN/m2

2.5

1.4

3.5

比较两者,取较大弯矩值

2

集中荷载

KN

2.5

1.4

3.5

3

支撑小楞构件

均布荷载

KN/m2

1.5

1.4

2.1

指大横杆

4

支架立杆

均布荷载

KN/m2

1.0

1.4

1.4

及支承构件

5

水平模板

振捣荷载

KN/m2

2.0

1.4

2.8

浇筑混凝土

6

垂直模板

振捣荷载

KN/m2

4.0

1.4

5.6

振捣侧压力

7

柱、墙支架

水平荷载

KN/m2

2.0

1.4

2.8

泵送混凝土

4混凝土楼板的施工荷载计算:

现浇混凝土楼面板的施工荷载主要有新浇混凝土、钢筋、模板和支撑系统的自重,以及施工活荷载组成,针对验算的具体对象,采用相应的荷载组合方式,现以100mm厚的混凝土楼面板举例,进行施工荷载组合设计值的计算,依此类推得到不同厚度楼板的施工荷载组合设计值,以便查表应用。

100mm楼板施工阶段恒荷载的计算与统计

材料名称

计算式

恒载标准值

分项系数

恒载设计值

备注

楼板的钢筋混凝土

0.1×(24+1.1)

2.51KN/m2

1.2

3.01KN/m2

100mm楼板

平板的模板及小楞

0.3

0.3 KN/m2

1.2

0.36 KN/m2

木模板

楼板的模板及支架

0.75

0.75 KN/m2

1.2

0.90 KN/m2

层高不大于4m

楼板施工活荷载的计算与统计

序号

验算对象

人员及设备

分项系数

活荷载设计值

备    注

1

模板及

小楞

2.5 KN/m2

1.4

取集中荷载

3.5 KN

验算平模板和小楞时,以集中

荷载进行组合,其弯矩最不利。

2

2.5 KN

1.4

3

大横杆

1.5 KN/m2

1.4

2.1 KN/m2

指直接支承小楞的结构构件

4

立杆

1.0 KN/m2

1.4

1.4KN/m2

支架立柱和其它支承结构构件

100mm楼板的施工荷载组合计算与统计

验算对象

恒荷载设计值

活荷载设计值

荷载组合设计值

备注

平模板

3.01 KN/m2

集中荷载3.5 KN

3.01 KN/m2+3.5 KN

均布加集中荷载

小楞

3.01+0.36 KN/m2

集中荷载3.5 KN

3.37 KN/m2+3.5 KN

均布加集中荷载

大横杆

3.01+0.36 KN/m2

2.1 KN/m2

5.47 KN/m2

均布荷载

立杆

3.01+0.90 KN/m2

1.4 KN/m2

5.31 KN/m2

均布荷载

不同厚度楼板施工荷载组合设计值的统计表

验算

对象

楼板不同厚度(mm)时的施工荷载组合设计值KN/m2

100

120

140

150

160

180

200

220

240

250

260

280

300

模板

3.01

3.61

4.22

4.52

4.82

5.42

6.02

6.63

7.23

7.53

7.83

8.43

9.04

在上述均布荷载的基础上与集中荷载组合    3.5 KN

小楞

3.37

3.97

4.58

4.88

5.18

5.78

6.38

6.99

7.59

7.89

8.19

8.79

9.40

在上述均布荷载的基础上与集中荷载组合    3.5 KN

大横杆

5.47

6.07

6.68

6.98

7.28

7.88

8.48

9.09

9.69

9.99

10.29

10.89

11.50

立杆

5.31

5.91

6.52

6.82

7.12

7.72

8.32

8.93

9.53

9.83

10.13

10.73

11.34

5混凝土梁的施工荷载计算:

现浇混凝土梁的施工荷载主要有新浇混凝土、钢筋、模板和支撑系统的自重,以及振捣混凝土时产生的施工活荷载组成,通过荷载组合,作为梁底板木模板及支架的验算依据,现以300mm×700 mm的混凝土梁举例,进行施工荷载组合设计值的计算,依此类推得到不同截面的混凝土梁施工荷载的组合设计值,以便查表应用。

 

300×700 mm混凝土梁沿长方向施工荷载的计算和组合

材料名称

计算式

荷载标准值

分项系数

荷载设计值

备注

钢筋混凝土梁

0.3×0.7×(24+1.5)

5.36KN/m

1.2

6.43KN/m

梁自重

梁的底、侧模板

0.5×(0.3+0.7×2)

0.85 KN/m

1.2

1.02 KN/m

展开面积

混凝土振捣荷载

2×0.3

.0.60 KN/m

1.4

0.84 KN/m

活荷载

荷载组合值

 

6.81 KN/m

 

8.29 KN/m

线荷载

 

不同载面梁的施工荷载的组合统计表

梁载面尺寸(m)

恒荷载(KN)

活荷载(KN)

荷载组合

设计值(KN)

备注

梁宽

梁高

标准值

设计值

标准值

设计值

0.3

0.7

6.21

7.45

0.6

0.84

8.29

 

0.3

0.9

7.94

9.52

0.6

0.84

10.36

 

0.35

0.9

9.11

10.93

0.7

0.98

11.91

 

0.35

1.0

10.1

12.12

0.7

0.98

13.0

 

0.4

1.0

11.4

13.68

0.8

1.12

14.8

 

0.4

1.2

13.64

16.37

0.8

1.12

17.49

 

0.5

1.2

16.75

20.1

1

1.4

21.5

 

0.5

1.5

20.875

25.05

1

1.4

26.45

 

0.6

1.5

24.75

29.7

1.2

1.68

31.38

 

0.6

1.8

29.64

35.568

1.2

1.68

37.248

 

0.7

1.8

34.28

41.14

1.4

1.96

43.1

 

0.7

2

38.05

45.66

1.4

1.96

47.62

 

0.8

1.8

38.92

46.70

1.6

2.24

48.94

 

0.8

2

43.2

51.84

1.6

2.24

54.08

 

6模板侧压力的计算

依据原《混凝土结构工程施工验收规范》GB50204-92,附录中有关“普通模板及其支架荷载标准值及分项系数”的取值规定,按照新浇混凝土对模板侧压力的两个计算公式进行复核,并取二式中的较小值。

F=0.22γCtOβ1β2

F=γC H

针对推广应用了预拌混凝土,施工现场普遍采用泵送和机械振捣施工工艺的特点,公式中一些原来不确定的参数逐步可以在混凝土配合比设计时预先得到界定。

式中:F-新浇混凝土对模板的最大侧压力(KN/m2);

   γC-混凝土的重力密度,对于普通混凝土可取24KN/m3;

tO-新浇混凝土的初凝时间(h),商品混凝土厂在做配合试验时,一般都能应施工 现场的工艺要求,基本上先设定初凝时间为8~10小时,经过运输到达施工现场后,加之受环境因素的影响,浇筑前所剩余的初凝时间也只有5~8小时,验算时可偏于安全地取tO=8 h;

V-混凝土的浇筑速度(m/h),主要与构件的复杂程度、施工现场的机械设备条件有关,一般在1~5 m/h之间;

β1-外加剂影响修正系数,预拌、泵送混凝土的工艺条件决定了,在混凝土配合比中,必须掺具有缓凝作用的高效减水剂,取1.2;

β2-混凝土坍落度影响修正系数,预抖、泵送混凝土的工艺要求,坍落度一般为100~150mm,取1.15;

H-混凝土侧压力计算位置至新浇混凝土顶面的总高度(m)。

代入求得的可变参数,得到如下两个与浇筑速度和浇筑高度有关的简化计算公式,并可计算出在不同浇筑速度和浇筑高度条件下的模板面侧压力:

F=0.22γCtOβ1β2 =0.22×24×8×1.2×1.15× =58.29×

F=γC H=24 H

按照施工现场实际的混凝土的浇筑速度计算公式,F=58.29× 可得下表:

 

 

 

 

新浇混凝土对模板面的侧压力(KN/m2)

实际浇筑速度V(m/h)

7

侧压力标准值(KN/m2)

58.29

82.43

100.96

116.58

130.34

142.78

154.22

荷载分项系数

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

振捣荷载(KN/m2)

4

4

4

4

4

4

4

活荷载分项系数

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

侧压力设计值(KN/m2)

75.55

104.52

126.75

145.5

162.01

176.94

190.66

按照侧压力计算位置至新浇混凝土顶面实际浇筑高度的计算公式,F==24 H可得下表:

新浇混凝土对模板面的侧压力(KN/m2)

顶面的实际高度H(m)

7

侧压力标准值(KN/m2)

24

48

72

96

108

142

168

荷载分项系数

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

振捣荷载(KN/m2)

4

4

4

4

4

4

4

荷载分项系数

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

侧压力设计值(KN/m2)

34.4

63.2

92.0

120.8

149.6

176.0

207.2

根据上述两个表格,就可绘出混凝土的浇筑速度或浇筑高度,与侧压力设计值的关系曲线,通过对图表的分析,不难看出当混凝土侧压力计算位置至新浇混凝土顶面的总高度不大于6m时,可直接查高度计算公式,反之当高度大6m时应用速度公式,这样可以大大地减化计算过程。

7结束语:

7.1 施工荷载的计算、统计和组合,是模板支撑系统设计的基础工作,是保证经济合理、安全可靠和技术先进的关键数据之一。

7.2 应用统计学原理和数据库模式,采用Excel电子表格,输入计算公式后,只要修改梁、板结构的截面参数,就能准确无误的自动生成施工荷载值;移动鼠标打开插入的批注,就可了解该数据库的使用方法,这样可以很方便地提高了施工荷载计算的工作效率,方便大家推广运用。

7.3 施工恒荷载设计值是验算模板支撑系统刚度的计算参数,施工荷载组合设计值是验算模板支撑系统强度和稳定性的计算参数,同时还要注意应针对不同的验算对象,采用相应的荷载组合形式。

7.4 应用Excel的图表功能,计算和查找新浇混凝土对模板的侧压力,更显得一目了然,这样可以省略过去要通过两个计算公式相对比,然后再取较小值的复杂验算过程。

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