模板工程,就其材料用量、人工、费用及工期来说,在混凝土结构工程施工中是十分重要的组成部分,在建筑施工中也占有相当重要的位置。据统计每平方米竣工面积需要配置0.15㎡模板。模板工程的劳动用工约占混凝土工程总用工的1/3。特别是近来城市建设高层建筑增多,现浇钢筋混凝土结构数量增加,据测算约占全部混凝土工程的70%以上,模板工程的重要性更为突出。
(一) 模板的分类及作用
模板按其功能分类,常用的模板主要有5大类。 1. 定型组合模板 2. 墙体大模板 3. 飞模(台模) 4. 滑升模板 5. 一般木模板
(二) 模板的构造和使用材料的性能
一般模板通常由3部分组成:模板面、支撑结构(包括水平支撑结构,如龙骨、桁架、小梁等,以及垂直支承结构,如立柱、结构柱等)和连接配件(包括穿墙螺栓、模板面连结卡扣、模板面与支撑构件以及支撑构件之间连接零配件等)。
模板的结构设计,必须能承受作用于模板结构上的所有垂直荷载和水平荷载(包括混凝土的侧压力、振捣和倾倒混凝土产生的侧压力、风力等)。在所有可能产生的荷载中要选择最不利的组合验算模板整体结构和构件及配件的强度、稳定性和刚度。当然首先在模板结构设计上必须保证模板支撑系统形成空间稳定的结构体系。 模板工程所使用的材料,可以是钢材、木材和铝合金等。 1. 钢材 2. 木材 3. 铝合金材 4. 面板材料
面板除采用钢、木外,可采用胶合板、复合纤维板、塑料板、玻璃钢板等。其中胶合板应符合《混凝土模板用胶合板》(GB/17656—1999)的有关规定。 (1) 覆面木胶合板的规格和技术性能应符合下列规定: 1) 厚度应采用12~18 mm的板材; 2) 其剪切强度应符合下列要求:
不浸泡,不蒸煮 1.4~1.8 N/mm2 室温水浸泡 1.2~1.8 N/mm2 沸水煮24 h 1.2~1.8 N/mm2 含水率 5%~13%
密度 4.5~8.8kN/m3 (2) 覆面竹胶合板应符合下列规定:表面应平整光滑,具有防水、耐磨、耐酸碱的保护膜,厚度不小于15mm。
(3) 复合纤维板应符合下列规定:
1) 表面应平整光滑不变形,厚度应采用12 mm及以上板材; 2) 技术性能应符合下列要求: 72h吸水率 <5% 72h吸水膨胀率 <4%
耐酸碱腐蚀性 在l%苛性钠中浸泡24 h,无软化及腐蚀现象
耐水汽性能 在水蒸气中喷蒸24h,表面无软化及明显膨胀 (三) 荷载规定
设计模板首先要确定模板应承受的荷载。荷载分为: 1. 荷载标准值
(1) 恒荷载标准值。包括模板及其支架自重标准值、新浇筑混凝土自重标准值、钢筋自重标准值当采用内部振捣器时,新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力标准值的确定方法及计算公式。
(2) 活荷载标准值。包括施工人员及设备荷载标准值。 (3) 风荷载标准值。 2. 荷载设计值
计算模板及支架结构或构件的强度、稳定性和连接的强度时,应采用荷载设计值(荷载标准值乘以荷载分项系数)。计算正常使用极限状态的变形时,应采用荷载标准值。 荷载分项系数:永久荷载为1.2,活荷载为1.4。
钢模板及其支架的荷载设计值可乘以系数0.95予以折减。采用冷弯薄壁型钢,其荷载设计值不应折减。 3. 荷载组合
按极限状态设计时,其荷载组合应按两种情况分别选派:
(1) 对于承载能力极限状态,应按荷载效应的基本组合采用。 (2) 对于正常试用极限状态应采用标准组合。模板及其支架荷载效应组合的各项荷载分别按平板和薄壳的模板及支架、梁和拱模板的底板及支架、梁、拱、柱、墙的侧模等分别选取。 变形值的规定。当验算模板及其支架的刚度时,其最大变形值不得超过下列容许值: 对结构表面外露的模板,为模板构件计算跨度的1/400; 对结构表面隐蔽的模板,为模板构件计算跨度的1/250;
支架的压缩变形或弹性挠度,为相应的结构计算跨度的1/1000。 (四) 设计计算 1. 一般规定
模板及其支架的设计应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件进行。
(1) 模板及其支架的设计应符合的要求
1) 应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,应能可靠地承受新浇混凝土的自重、侧压力和施工过程中所产生的荷载及风荷载。
2) 构造应简单,装拆方便,便于钢筋的绑扎、安装和混凝土的浇筑、养护等要求。 (2) 模板设计应包括的内容
1) 根据混凝土的施工工艺和季节性施工措施,确定其构造和所承受的荷载。 2) 绘制配板设计图、支撑设计布置图、细部构造和异型模板大样图。 3) 按模板承受荷载的最不利组合对模板进行验算。 4) 制定模板安装及拆除的程序和方法。
5) 编制模板及配件的规格、数量汇总表和周转使用计划。 6) 编制模板施工安全、防火技术措施及设计、施工说明书。 2. 钢模板及其支撑的设计
钢模板及其支撑的设计应符合现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ 17-1988)的规定,其截面塑性发展系数取1.0。组合钢模板、大模板、滑升模板等的设计还应符合国家现行标准《组合钢模板技术规范》(GB 50214-2001)、《大模板多层住宅结构设计与施工规程》(JGJ 20-1984)和《液压滑动模板施工技术规范》(GBJ 113-1987)的相应规定。
3. 木模板及其支架的设计
应符合现行国家标准《木结构设计规范》(GBJ 5-1988)的规定,其中受压立杆除满足计算需要外,其梢径不得小于60 mm。 4. 模板结构构件的长细比规定
模板结构构件的长细比应符合下列规定:
(1) 受压构件长细比:支架立柱及桁架不应大于150;拉条、缀条、斜撑等联系构件不应大于200。
(2) 受拉构件长细比:钢杆件不应大于350,木杆件不应大于250。 5. 用扣件式钢管脚手架等作支架立柱规定
用扣件式钢管脚手架作支架柱时应符合下列规定:
(1) 连接扣件和钢管立杆底座应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB 15831-1995)的规定。
(2) 采用四柱形,并于四面两横杆间设有斜缀条时,可按格构式柱计算,否则应按单立杆计算,其荷载应直接作用于四角立杆的轴线上。
(3) 支架立柱为群柱架时,高宽比不应大于5,否则应架设抛撑或缆风绳,保证该方向的稳定。
6. 用门式钢管脚手架作支架立柱规定
用门式钢管脚手架作支架立柱时应符合下列规定:
(1) 几种门架混合使用时,必须取支承力最小的门架作为设计依据。
(2) 荷载宜直接作用在门架两边立杆的轴线上,必要时可设横梁将荷载传于两立杆顶端,且应按单榀门架进行承力计算。 7. 支承楞梁计算
次楞一般为两跨以上连续楞梁,当跨度不等时,应按不等跨连续楞梁或悬臂楞梁设计;主楞可根据实际情况按连续梁、简支梁或悬臂梁设计;同时主次楞梁均应进行最不利抗弯强度与挠度验算。 8. 柱箍
柱箍用于直接支承和夹紧柱模板,应用扁钢、角钢、槽钢和木楞制成,其受力状态为拉弯杆件,按拉弯杆件计算。
9. 钢、木支柱应承受模板结构的垂直荷载
当支柱上下端之间不设纵横向水平拉条或设有构造拉条时,按两端铰接的轴心受压杆件计算,其计算长度L0=L(支柱长度);当支柱上下端之间设有多层不小于40 mm×50 mm的方木或脚手架钢管的纵横向水平拉条时,仍按两端铰接轴心受压杆件计算,其计算长度L0应取支柱上多层纵横向水平拉条之间最大的长度。当多层纵横向水平拉条之间的间距相等时,应取底层。
(五) 模板的安装 1. 模板安装的规定
(1) 对模板施工队进行全面的安全技术交底,施工队应是具有资质的队伍。 (2) 挑选合格的模板和配件。
(3) 模板安装应按设计与施工说明书循序拼装。
(4) 竖向模板和支架支承部分安装在基土上时,应加设垫板,如钢管垫板上应加底座。垫板应有足够强度和支承面积,且应中心承载。基土应坚实,并有排水措施。对湿陷性黄土应有防水措施;对特别重要的结构工程可采用混凝土、打桩等措施防止支架柱下沉。对冻胀性土应有防冻融措施。
(5) 模板及其支架在安装过程中,必须设置有效防倾覆的临时固定设施。
(6) 现浇钢筋混凝土梁、板,当跨度大于4m时,模板应起拱;当设计无具体要求时,起拱高度宜为全跨长度的1/1000~3/1000。
(7) 现浇多层或高层房屋和构筑物,安装上层模板及其支架应符合下列规定: 1) 下层楼板应具有承受上层荷载的承载能力或加设支架支撑。 2) 上层支架立柱应对准下层支架立柱,并于立柱底铺设垫板。
3) 当采用悬臂吊模板、桁架支模方法时,其支撑结构的承载能力和刚度必须符合要求。 (8) 当层间高度大于5m时,宜选用桁架支模或多层支架支模。当采用多层支架支模时,支架的横垫板应平整,支柱应垂直,上下层支柱应在同一竖向中心线上,且其支柱不得超过二层,并必须待下层形成整体空间后,方允许支安上层支架。 (9) 模板安装作业高度超过2.0m时,必须搭设脚手架或平台。 (10)模板安装时,上下应有人接应,随装随运,严禁抛掷。且不得将模板支搭在门窗框上,也不得将脚手板支搭在模板上,并严禁将模板与井字架脚手架或操作平台连成一体。 (11)五级风及其以上应停止一切吊运作业。
(12)拼装高度为2 m以上的竖向模板,不得站在下层模板上拼装上层模板。安装过程中应设置足够的临时固定设施。
(13)当支撑成一定角度倾斜,或其支撑的表面倾斜时,应采取可靠措施确保支点稳定,支撑底脚必须有防滑移的措施。
(14)除设计图另有规定者外,所有垂直支架柱应保证其垂直。其垂直允许偏差,当层高不大于5 m时为6 mm,当层高大于5 m时为8 mm。
(15)已安装好的模板上的实际荷载不得超过设计值。已承受荷载的支架和附件,不得随意拆除或移动。
2. 单立柱做支撑要求
单立柱做支撑应符合下列要求:
(1) 木立柱宜选用整料,当不能满足要求时,立柱的接头不宜超过两个,并应采用对接夹板接头方式。立柱底部可采用垫块垫高,但不得采用单码砖垫高。
(2) 立柱支撑群(或称满堂架)应沿纵、横向设水平拉杆,其间距按设计规定;立杆上、下两端20 cm处设纵、横向扫地杆;架体外侧每隔6 m设置一道剪刀撑,并沿竖向连续设置,剪刀撑与地面的夹角应为45°~60°。当楼层高超过10 m时,尚应设置水平方向剪刀撑。拉杆和剪刀撑必须与立柱牢固连接。 (3) 单立柱支撑的所有底座板或支撑顶端都应与底座和顶部模板紧密接触,支撑头不得承受偏心荷载。
(4) 采用扣件式钢管脚手架作立柱支撑时,立杆接长必须采用对接,主立杆间距不得大于1m,纵横杆步距不应大于1.2m。
(5) 门式钢管脚手架(简称门架)作支撑时,跨距和间距宜小于1.2m;支撑架底部垫木上应设固定底座或可调底座。支撑宽度为4跨以上或5个间距及以上时,应在周边底层、顶层、中间每5列、5排于每门架立杆根部设Φ48×3.5通长水平加固杆,并应用扣件与门架立杆扣牢。
支撑高度超过10m时,应在外侧周边和内部每隔15 m间距设置剪刀撑,剪刀撑不应大于4个间距,与水平夹角应为45°~60°,沿竖向应连续设置,并用扣件与门架立杆扣牢。
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