鋁模板支撐體系的計算與應用

祝 冰 青

(安徽水利水電職業(yè)技術學院，安徽 合肥 231603)

鋁模板支撐體系的計算與應用

祝 冰 青

(安徽水利水電職業(yè)技術學院，安徽 合肥 231603)

以鋁模板支撐體系為研究對象，對該支撐體系的組成、實用計算及工程應用進行了研究探討，以期對鋁模板體系的深化設計起到一定的參考作用。

鋁模板，支撐體系，計算，應用

0 引言

近幾年我國的高層建筑施工中，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)濟效果好、綠色節(jié)約能源的優(yōu)點被建筑業(yè)認可。

在歐美發(fā)達國家，一些質(zhì)量要求高的高層建筑普遍采用鋁模板，而在國內(nèi)，仍然算是一種新的模板技術，但它必將要代替木模板、鋼模板成為主要的模板型式。在鋁模板體系的設計中，結合早拆模技術，設計計算除了要滿足強度、剛度的要求外，對于鋁模的支撐體系還要重點考慮支撐的穩(wěn)定計算。

1 鋁模板支撐體系的組成

鋁模板的支撐體系對于梁、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，桿件的中部可進行桿件高度的調(diào)整，以便保證模板支撐高度調(diào)整；對于剪力墻則設置合理的背楞，背楞之間用對拉螺桿相連，墻體采用兩邊對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)梁的長度和受荷布置在梁的底部，并在澆筑混凝土時設置臨時支撐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拉螺桿相結合，對拉螺桿間距小于0.9 m，整片墻體采用兩邊對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算

根據(jù)JGJ 162—2008建筑施工模板安全技術規(guī)范，模板及其他的支撐體系都要經(jīng)過嚴格的計算，但該規(guī)范中沒有具體針對鋁模板支撐體系的計算方法。現(xiàn)根據(jù)GB 50017—2003鋼結構設計規(guī)范和實際工作經(jīng)驗總結如下：

1)梁模板支撐計算。

梁模板底支撐按照軸心受壓桿件來計算其強度、剛度、穩(wěn)定性。

其中，σ為正應力；N為軸心力設計值；A為毛截面面積；f為支撐的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值；λ為長細比；l0為計算長度；i為回轉(zhuǎn)半徑；[λ]為容許長細比；φ為軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)。

2)板模板支撐計算。

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)軸心受壓構件計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規(guī)范規(guī)定按照工具式鋼管立桿受壓穩(wěn)定性計算其受壓穩(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.混凝土的直接壓應力：板底支撐同時還應考慮支撐負載引起的混凝土層的直接壓應力，滿足Fφ≤0.7ftμmh0的計算。

其中，F(xiàn)φ為支撐的軸向力；ft為混凝土抗拉強度設計值；μm為負載影響的范圍周長；h0為混凝土樓面的有效高度。

混凝土層的直接壓應力示意圖如圖4所示。

c.支撐的穩(wěn)定性：根據(jù)GB 50204—2002混凝土結構工程質(zhì)量驗收規(guī)范(2010年版)混凝土強度達到1.2 N/mm2才能在樓面作業(yè)，根據(jù)經(jīng)驗值，24 h C25混凝土能達到1.2 N/mm2以上，對于快拆體系能滿足要求，另外擬在同條件混凝土試塊達到拆模條件要求時，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，確定支撐的彎曲應力和撓度,其力學模型如圖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。

由計算撓度小于支撐在底座中的允許撓度來判斷支撐的穩(wěn)定。

3)剪力墻模板支撐計算。

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

b.背楞。混凝土側(cè)壓力通過墻、柱處鋁模板傳遞給水平方向設置的背楞，背楞通過對拉螺桿連接。背楞按照多跨連續(xù)梁模型計算，對拉螺桿形成支座，如圖6所示。背楞要計算其彎曲正應力和彎曲剪應力強度、撓度。

c.對拉螺桿。墻、柱處鋁模板對拉螺桿采用高強螺桿，應將對拉螺桿視為對拉桿承載范圍內(nèi)的集中荷載作用下的軸心受力構件。對拉螺桿強度計算為：

d.模板銷釘。鋁模板標準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，故應進行抗剪強度計算,公式為：

其中，τ為剪應力；fv為銷釘?shù)目辜魪姸取?/p>

3 工程應用

某工程地上3層～30層結構層高為2.80m，根據(jù)結構設計特點及鋁模板施工工藝，對于梁、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)鋼管型號為φ48mm×3.0mm，外鋼管型號為φ60mm×2.75mm，在桿件中部可進行桿件高度調(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、長細比滿足受壓桿件長細比要求，穩(wěn)定性滿足軸心受壓桿件的穩(wěn)定計算。

2)板模板支撐。

板模板標準尺寸450mm×900mm，局部按實際結構尺寸配置。鋁板材4mm厚。板底設置單支撐200mm寬鋁梁，支撐間距1 200mm布置。

根據(jù)計算承載力、穩(wěn)定性滿足要求，并且由于設置支撐，產(chǎn)生了支撐負載，負載引起的混凝土層的直接壓應力也滿足要求。

對于支撐穩(wěn)定性的驗算，由力學模型計算出的支撐上的最大力矩產(chǎn)生的彎曲正應力、撓度都滿足要求。

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

3)剪力墻模板支撐。

工程層高為2.80m，剪力墻豎向設置3排背楞，背楞對拉螺桿間距不大于900mm，墻體采用兩邊對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行拼裝。

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

[1]JGJ162—2008，建筑施工模板安全技術規(guī)范[S].

[2]GB50017—2003，鋼結構設計規(guī)范[S].

[3] 吳寶瀛.鋼結構[M].北京：清華大學出版社，2009.

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

[5] 韓 亮.鋁模板技術在新加坡ShentonWay超高層建筑中的應用[J].青島理工大學學報，2010(6)：86-87.

[6]GB50204—2002，混凝土結構工程質(zhì)量驗收規(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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