模板及支撐系統(tǒng)的施工荷載計(jì)算

1、模板及支撐系統(tǒng)的施工荷載計(jì)算摘要：本文是以木模板、鋼管腳手排架的模板支撐系統(tǒng)為研究對象，在泵送、預(yù)拌商品混凝土、機(jī)械振搗的施工工藝條件下，對施工荷載進(jìn)行了計(jì)算，并應(yīng)用了統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，獲得不同截面梁、板的施工荷載值，不僅減化了計(jì)算工作量，并能方便查找應(yīng)用。關(guān)鍵詞：模板鋼管支撐混凝土施工荷載分項(xiàng)系數(shù)側(cè)壓力荷載組合1施工荷載計(jì)算的計(jì)算依據(jù)施工荷載的計(jì)算方法應(yīng)符合建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001的規(guī)定。本文僅適用于木模板、鋼管腳手排架、鋼管頂撐、支撐托的模板支撐系統(tǒng)；采用泵送、預(yù)拌商品混凝土，機(jī)械振搗的施工工藝，并依據(jù)原混凝土結(jié)構(gòu)工程施工驗(yàn)收規(guī)范GB50204-92,附錄中有關(guān)“普通模板及其支架

2、荷載標(biāo)準(zhǔn)值及分項(xiàng)系數(shù)”的取值標(biāo)準(zhǔn)。2模板支撐系統(tǒng)及其新澆鋼筋混凝土自重的計(jì)算參數(shù)：模板及其支架的自重標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)模板設(shè)計(jì)圖確定，新澆混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)實(shí)際重力密度確定，鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定，也可以按下表采用：鋼筋混凝土和模板及其支架自重標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值統(tǒng)計(jì)表材料名稱單位標(biāo)準(zhǔn)值分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)值備注平板的模板KM/m20.31.20.36包括小楞梁的模板KN/m20.51.20.6展開面積普通混凝土KN/m3241.228.8樓板的鋼筋KN1.11.21.32每立方米混凝梁的鋼筋KN1.51.21.8土的含量模板及支架KN/m20.751.20.9層高04m3施工人員及設(shè)備荷載的取值標(biāo)

3、準(zhǔn)施工活荷載的取值標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)不同的驗(yàn)算對象，對照下表選取，對于大型設(shè)備如上料平臺(tái)、混凝土輸送泵、配料機(jī)、集料斗等的施工荷載，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算，并在大型設(shè)備的布置點(diǎn)，采取有針對性的加固措施。施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值統(tǒng)計(jì)表序號計(jì)算構(gòu)件名稱荷載類型單位標(biāo)準(zhǔn)值分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)值備注1模板及直接支撐模板的小楞均布荷載KN/m22.51.43.5比較兩者，取較大彎矩值2集中荷載KN2.51.43.53支撐小楞構(gòu)件均布荷載2KN/m21.51.42.1指大橫桿4支架立桿均布荷載2KN/m21.01.41.4及支承構(gòu)件5水平模板振搗荷載2KN/m22.01.42.8澆筑混凝土6垂直模板振搗荷載2KN/m24.0

4、1.45.6振搗側(cè)壓力7柱、墻支架水平荷載2KN/m22.01.42.8泵送混凝土4混凝土樓板的施工荷載計(jì)算：鋼筋、模板和支撐系統(tǒng)的自重，以及現(xiàn)澆混凝土樓面板的施工荷載主要有新澆混凝土、施工活荷載組成，針對驗(yàn)算的具體對象，采用相應(yīng)的荷載組合方式，現(xiàn)以100mm厚的混凝土樓面板舉例，進(jìn)行施工荷載組合設(shè)計(jì)值的計(jì)算，依此類推得到不同厚度樓板的施工荷載組合設(shè)計(jì)值，以便查表應(yīng)用。100mm樓板施工階段恒荷載的計(jì)算與統(tǒng)計(jì)材料名稱計(jì)算式恒載標(biāo)準(zhǔn)值分項(xiàng)系數(shù)恒載設(shè)計(jì)值備注樓板的鋼筋混凝土0.1X(24+1.1)2.51KN/m21.23.01KN/m2100mm樓板平板的模板及小楞0.30.3KN/m21.20

5、.36KN/m2木模板樓板的模板及支架0.750.75KN/m21.20.90KN/m2層高不大于4m樓板施工活荷載的計(jì)算與統(tǒng)計(jì)序號驗(yàn)算對象人員及設(shè)備分項(xiàng)系數(shù)活荷載設(shè)計(jì)值備注1模板及小楞2.5KN/m21.4取集中荷載3.5KN驗(yàn)算平模板和小楞時(shí)，以集中荷載進(jìn)行組合，其彎矩最不利。22.5KN1.43大橫桿_21.5KN/m1.4-22.1KN/m指直接支承小楞的結(jié)構(gòu)構(gòu)件4立桿一21.0KN/m1.421.4KN/m支架立柱和其它支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件100mm樓板的施工荷載組合計(jì)算與統(tǒng)計(jì)驗(yàn)算對象恒荷載設(shè)計(jì)值活荷載設(shè)計(jì)值荷載組合設(shè)計(jì)值備注平模板3.01KN/m2集中荷載3.5KN3.01KN/m2+3.

6、5KN均布加集中荷載小楞3.01+0.36KN/m2集中荷載3.5KN3.37KN/m2+3.5KN均布加集中荷載大橫桿3.01+0.36KN/m2-22.1KN/m_25.47KN/m均布荷載立桿3.01+0.90KN/m221.4KN/m25.31KN/m均布荷載不同厚度樓板施工荷載組合設(shè)計(jì)值的統(tǒng)計(jì)表驗(yàn)算對象樓板不同厚度（mm）時(shí)的施工荷載組合設(shè)計(jì)值KN/m2100120140150160180200220240250260280300模板3.013.614.224.524.825.426.026.637.237.537.838.439.04在上述均布荷載的基礎(chǔ)上與集中荷載組合3.5KN小

7、楞3.373.974.584.885.185.786.386.997.597.898.198.799.40在上述均布荷載的基礎(chǔ)上與集中荷載組合3.5KN大橫桿5.476.076.686.987.287.888.489.099.699.9910.2910.8911.50立桿5.315.916.526.827.127.728.328.939.539.8310.1310.7311.345混凝土梁的施工荷載計(jì)算：鋼筋、模板和支撐系統(tǒng)的自重，以及振搗現(xiàn)澆混凝土梁的施工荷載主要有新澆混凝土、混凝土?xí)r產(chǎn)生的施工活荷載組成，通過荷載組合，作為梁底板木模板及支架的驗(yàn)算依據(jù)，現(xiàn)以300mmx700mm的混凝土梁舉

8、例，進(jìn)行施工荷載組合設(shè)計(jì)值的計(jì)算，依此類推得到不同截面的混凝土梁施工荷載的組合設(shè)計(jì)值，以便查表應(yīng)用。300X700mm混凝土梁沿長方向施工荷載的計(jì)算和組合材料名稱計(jì)算式荷載標(biāo)準(zhǔn)值分項(xiàng)系數(shù)荷載設(shè)計(jì)值備注鋼筋混凝土梁0.3X0,7X(24+1.5)5.36KN/m1.26.43KN/m梁自重梁的底、側(cè)模板0.5X(0.3+0.7X2)0.85KN/m1.21.02KN/m展開面積混凝土振搗荷載2X0.3.0.60KN/m1.40.84KN/m活荷載荷載組合值6.81KN/m8.29KN/m線荷載不同載面梁的施工荷載的組合統(tǒng)計(jì)表梁載面尺寸(m)恒荷載(KN/m)活荷載(KN/m)荷載組合設(shè)計(jì)值(KN

9、/m)備注梁寬梁高標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)值0.30.76.217.450.60.848.290.30.97.949.520.60.8410.360.350.99.1110.930.70.9811.910.351.010.112.120.70.9813.00.41.011.413.680.81.1214.80.41.213.6416.370.81.1217.490.51.216.7520.111.421.50.51.520,87525.0511.426.450.61.524.7529.71.21.6831.380.61.829.6435,5681.21.6837,2480.71.834.2841

10、.141.41.9643.10.7238.0545.661.41.9647.620.81.838.9246.701.62.2448.940.8243.251.841.62.2454.086模板側(cè)壓力的計(jì)算6.1新澆混凝土對模板側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值：依據(jù)原混凝土結(jié)構(gòu)工程施工驗(yàn)收規(guī)范GB50204-92,附錄中有關(guān)“普通模板及其支架荷載標(biāo)準(zhǔn)值及分項(xiàng)系數(shù)”的取值規(guī)定，按照新澆混凝土對模板側(cè)壓力的兩個(gè)計(jì)算公式進(jìn)行復(fù)核，并取二式中的較小值。F=0.22丫cto3132回F=丫cH針對推廣應(yīng)用了預(yù)拌混凝土，施工現(xiàn)場普遍采用泵送和機(jī)械振搗施工工藝的特點(diǎn)，公式中一些原來不確定的參數(shù)逐步可以在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先得到

11、界定。式中：F新澆混凝土對模板的最大側(cè)壓力（KN/m2）;丫c混凝土的重力密度，對于普通混凝土可取24KN/m3to-新澆混凝土的初凝時(shí)間（h）,商品混凝土廠在做配合試驗(yàn)時(shí)，一般都能應(yīng)施工現(xiàn)場的工藝要求，基本上先設(shè)定初凝時(shí)間為810小時(shí)，經(jīng)過運(yùn)輸?shù)竭_(dá)施工現(xiàn)場后，加之受環(huán)境因素的影響，澆筑前所剩余的初凝時(shí)間也只有58小時(shí)，驗(yàn)算時(shí)可偏于安全地取to=8h;V-混凝土的澆筑速度（m/h）,主要與構(gòu)件的復(fù)雜程度、施工現(xiàn)場的機(jī)械設(shè)備條件有關(guān)，一般在15m/h之間；31-外加劑影響修正系數(shù)，預(yù)拌、泵送混凝土的工藝條件決定了，在混凝土配合比中，必須摻具有緩凝作用的高效減水劑，取1.2;32混凝土坍落度影響修

12、正系數(shù)，預(yù)抖、泵送混凝土的工藝要求，坍落度一般為100150mm,取1.15;H-混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置至新澆混凝土頂面的總高度（m）。代入求得的可變參數(shù)，得到如下兩個(gè)與澆筑速度和澆筑高度有關(guān)的簡化計(jì)算公式，并可計(jì)算出在不同澆筑速度和澆筑高度條件下的模板面?zhèn)葔毫Γ篎=0.22丫cto3132寸V=0.22X24X8X1.2X1.15XV7=58.29XJVF=丫cH=24H6.2模板側(cè)壓力的荷載效應(yīng)組合：按照原31凝土結(jié)構(gòu)工程施工驗(yàn)收規(guī)范GB50204-92的規(guī)定：對梁、拱、邊長w300mm的柱、厚w100mm的墻，參與側(cè)模板側(cè)壓力的荷載組合項(xiàng)為：振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載和新澆混凝土對模板的側(cè)壓力

13、組成；對大體積混凝土、邊長300mm的柱、厚100mm的墻，參與側(cè)模板側(cè)壓力的荷載組合項(xiàng)為：傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載和新澆混凝土對模板的側(cè)壓力組成；驗(yàn)算模板剛度時(shí)只取新澆混凝土對模板的側(cè)壓力。按照現(xiàn)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑工程大模板技術(shù)規(guī)程JGJ742003、J270-2003的規(guī)定:參與大模板側(cè)壓力的荷載組合項(xiàng)為：傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載、振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載和新澆混凝土對模板的側(cè)壓力組成。筆者認(rèn)為：在采用預(yù)拌、泵送混凝土，機(jī)械振搗施工工藝時(shí)，在泵送混凝土的出料口，一邊傾倒、一邊振的混凝土是常見的，也是不可避免的施工過程。因此模板側(cè)壓力的荷載組合項(xiàng)由：傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載、振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載和

14、新澆混凝土對模板的側(cè)壓力三項(xiàng)組成，方比較切合實(shí)際。按照施工現(xiàn)場實(shí)際的混凝土的澆筑速度計(jì)算公式，F(xiàn)=58.29XJV可得下表：新澆混凝土對模板面的側(cè)壓力（KN/m2）實(shí)際澆筑速度V（m/h）1234567側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m2）58.2982.43100.96116.58130.34142.78154.22荷載分項(xiàng)系數(shù)1.21.21.21.21.21.21.2振搗荷載（KN/m2）4444444傾倒荷載（KN/m2）4444444活荷載分項(xiàng)系數(shù)1.41.41.41.41.41.41.4側(cè)壓力設(shè)計(jì)值（KN/m2）81.15110.12132.35151.10167.61182.54196.26按

15、照側(cè)壓力計(jì)算位置至新澆混凝土頂面實(shí)際澆筑高度的計(jì)算公式，F(xiàn)=24H可得下表:新澆混凝土對模板面的側(cè)壓力（KN/m2）頂面的實(shí)際高度H（m）1234567側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m2）24487296120142168荷載分項(xiàng)系數(shù)1.21.21.21.21.21.21.2振搗荷載（KN/m2）4444444傾倒荷載（KN/m2）4444444荷載分項(xiàng)系數(shù)1.41.41.41.41.41.41.4側(cè)壓力設(shè)計(jì)值（KN/m2）4068.897.6126.4155.2181.6212.8根據(jù)上述兩個(gè)表格，就可繪出混凝土的澆筑速度或澆筑高度，與側(cè)壓力設(shè)計(jì)值的關(guān)系曲線，通過對圖表的分析，不難看出當(dāng)混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置至新澆混凝土頂面的總高度不大于6m時(shí)，可直接查高度計(jì)算公式，反之當(dāng)高度大6m時(shí)應(yīng)用速度公式，這樣可以大大地減化計(jì)算過程。新澆混凝土對模板的側(cè)壓力曲線圖2502001501005002345677結(jié)束語：7.1 施工荷載的計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和組合，是模板支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作，是保證經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠和技術(shù)先進(jìn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)之一。7.2 應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和數(shù)據(jù)庫模式，采用Excel電子表格，輸入計(jì)算公式后，只要修改梁、板結(jié)構(gòu)的