第二章-模板工程

第二章模板工程本章要点本章介绍了模板的构造、分类；模板工程所使用的材料的性能和规格；模板所承受荷载的类别，设计计算的项目和原则；模板结构构造、模板安装的措施及各类模板拆除的措施。重点是编制模板工程专项施工方案的程序和内容。特别是水平混凝土构件的模板支撑体系所选用材料的性能、规格，设计计算原则及构筑特点。本章难点为荷载的类别及模板的设计计算原则。第二章模板工程2.1模板工程概述2.2模板分类2.3模板工程使用的材料2.4荷载2.4.1荷载标准值2.4.2荷载效应组合2.5设计2.5.1一般规定2.5.2模板结构计算2.6模板结构构造2.6.1木立柱模板支架2.6.2扣件式钢管支架2.6.3门式钢管支架2.7模板安装2.7.1施工准备2.7.2一般规定2.7.3各类模板安装2.8模板拆除2.8.1一般规定2.8.2各类模板拆除2.9检查与验收2.9.1扣件式钢管支架的检查与验收2.9.2门式钢管支架的检查与验收2.10管理与维护2.1模板工程概述模板工程是混凝土结构工程施工中的重要组成部分，在建筑施工中也占有相当重要的位置。特别是近年来高层建筑增多，模板工程的重要性更为突出。一般模板通常由三部分组成：模板面、支撑结构(包括水平支承结构，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、模板面联结卡扣、模板面与支承构件以及支承构件之间联结零、配件等)。模板使用时要经过设计计算，主要是模板结构(包括模板面、支撑、体系和连接件)的设计计算，这些计算虽然是技术员的责任，但安全管理人员必须熟悉计算原则和方法。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包括模板面、支撑结构、连接配件的强度、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。模板工程必须经过支撑杆的设计计算，并绘制模板施工图，制定相应的施工安全技术措施。光凭经验去选择模板结构构件的载面尺寸和间距是不行的，特别是当前高层与大跨度水平混凝土构件日益增多，因支撑体系失稳造成模板坍塌事故此起彼伏。为了保证模板工程设计与施工的安全，安全专职人员必须具有一定的基本知识，如混凝土对模板的侧搓力、作用在模板上的荷载、模板材料的物理力学性能和结构及支撑体系计算的基本知识等。了解模板工程的关键所在，才能更好地在施工过程中进行安全监督指导。按照《建筑法》和《建设工程安全生产管理条例》的要求，模板工程施工前应编制专项施工方案，其内容主要包括：(1)该现浇混凝土工程的概况；(2)拟选定的模板种类(部件、种类、面积)；(3)模板及其支撑体系的设计计算及布料点的设置；(4)绘制各类模板的施工图；(5)模板搭设的程序、步骤及要求；(6)浇筑混凝土时的注意事项；(7)模板拆除的程序及要求。2.2模板分类常用的模板按其功能分类，主要有五大类。1．定型组合模板包括定型组合钢模板、钢木定型组合模板、组合铝模板以及定型木模板。目前我国推广应用量较大的是定型组合钢模板。从1987年起我国开始推广钢与木(竹)胶合板组合的定型模板，并配以同定立柱早拆水平支撑和模板面的早拆支撑体系，这是目前我国较先进的一种定型组合模板，也是世界上较先进的一种组合模板。我国在20世纪五六十年代开始应用定型木模板，它是各施工单位利用短、窄、废旧木板拼制而成，各单位按自己的习惯确定其规格、尺寸，全国没有通用的规格尺寸，也没有成为定型的产品在市场上出售。组合铝模板是从美国进口的一种铸铝合金模板，具有刚度大、精度高的优点，但造价高，目前我国难以推广应用。2．一般木模板+钢管(或木立柱)支撑板面采用木板或木胶合板，支承结构采用木龙骨、立柱采用钢管脚手架或木立柱，连接件采用螺栓或铁钉。3．墙体大模板20世纪70年代我国高层剪力墙结构兴起，整体快速周转的工具式墙模板迅速得到推广，从北京前三门大街高层住宅一条街开始发展到上海、天津等其他大城市。墙体大模板有钢制大模板、钢木组合大模板以及由大模板组合而成的筒子模等。4．飞模(台模)飞模是用于楼盖结构混凝土浇筑的整体式工具式模板，具有支拆方便、周转快、文明施工的特点。飞模有铝合金桁架与木(竹)胶合板面组成的铝合金飞模，有轻钢桁架与木(竹)胶合板面组成的轻钢飞模，也有用门式钢管脚手架或扣件式钢管脚手架与胶合板或定型模板面组成的脚手架飞模，还有将楼面与墙体模板连成整体的工具式模板——隧道模。5.滑动模板滑动模板是整体现浇混凝土结构施工的一项新工艺。我国从20世纪70年代开始采用，已广泛应用于工业建筑的烟囱、水塔、筒仓、竖井和民用高层建筑剪力墙、框架剪力墙、框架结构施工。滑动模板主要由模板面、围圈、提升架、液压千斤顶、操作平台、支承等组成。滑动模板一般采用钢模板面，也可用木或木(竹)胶合板面，围圈、提升架、操作平台一般为钢结构，支承杆一般用直径+25㎜的圆钢或螺纹钢制成。2.3模板工程使用的材料(1)模板结构的材料宜优先选用钢材，且宜采用Q235钢或Q345钢。模板结构的钢材质量应分别符合下列规定：1)钢材应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB／T700和《低合金高强度结构钢》GB／T1591的规定；2)钢管应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB／Tl3793或《低胜流体输送用烨接钢管》GB／T3092的规定，并应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB／T700中Q235A级钢的规定。不得使用有严重锈蚀、弯曲、压扁及裂纹等疵病的钢管；3)钢铸件应符合现行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》GB／Tll352中规定的ZG200--420、ZC230—450、ZG270--500和ZC310-570号钢的要求；4)连接用的焊条中符合现行国家标准《碳钢焊条》GB／T5117或《低合金钢焊条》GB／T5118中的规定；5)连接用的普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓C级》GB／T5780和《六角头螺栓》GB／T5782的规定；6)组合钢模板及配件制作质量应符合现行国家标准《组合钢模板技术规范》GB50214的规定。(2)模板结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，且焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。(3)当模板结构工作温度不高于-20°C时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧件的合格保证。(4)焊接采用的材料应符合下列规定：1)选择的焊条型号应与主体结构金属力学性能相适应；2)当Q235钢和Q345钢相焊接时．宜采用与Q235钢相适应的焊条。(5)连接件应符合下列规定：1)普通螺栓除应符合现行国家标准《六角头螺栓C级》GB／T5780和《六角头螺栓》GB／T5782的规定外，其机械性能还应符合现行国家标准《紧固件机械件能螺栓、螺钉和螺柱》GB／T3098.1的规定；2)连接薄钢板或其他金属板采用的门攻螺钉腹符合现行国家标准《紧固件机械性能白钻门攻螺钉》GB／T3098.11或《紧固件机械性能门攻螺钉》GB／T3098.5的规定。(6)钢管扣件应使用可锻铸铁制造，其产品质量及规格应符合现行国家标准《钢管脚下架扣件》GBl5831的规定。2.4荷载2.4荷载2.4.1荷载标准值2.4.2荷载效应组合2.4.1荷载标准值(1)模板结构的荷载可分为恒荷载及活荷载。恒荷载包括模板结构自重、钢筋自重、新浇筑混凝土的侧压力。活荷载包括新浇筑混凝土荷载、施工人员及设备荷载、振捣混凝土产生的竖向荷载和水平荷载、倾倒混凝土对侧面板的水平荷载、施工活动对模板结构顶端产生的附加水平荷载、模板结构安装偏差产生的对支架顶部的水平荷载、风荷载。(2)恒荷载标准值应按下列规定取值：1)模板结构自重标准值(G1k)应根据模板设计计算确定。肋梁或无梁楼板的钢、木模板自重标准值可按表2—1采用。2)钢筋自重标准值(G2k)应根据工程设计图确定。对一般梁板结构每立方米钢筋混凝土的钢筋自重标准值：楼板可取1．1kN；梁可取l.5kN。3)当采用内部振捣器时，新浇筑混凝土对侧面板的水平荷载标准值(G3k)可按下列公式计算，并取其较小值：(3)活荷载标准值应按下列规定取值：长期以来，国内、外都把混凝土的重量规定为作用于模板结构的恒荷载，而且不考虑施工过程中混凝土浇筑设备的振动作用以及模板安装偏差产生的水平荷载。由于近年来模板结构在混凝土浇筑过程中，倒塌事故时有发生，最近由住房和城乡建设部质量安全司委托北京交通大学对某奥运工程模板支架进行了实际测试。对混凝土浇筑施工过程中模板结构的应力测试表明：模板结构上作用的水平力比较大，浇筑过程中模板结构所受荷载适应的离散性很大，混凝土浇筑顺序对模板结构产生和荷载差异很大，这些因素都不可忽视。混凝土荷载的加载过程具有活荷载的特征。模板结构的使用周期一般只有l～2个月，而最不利的状态通常出现在混凝土浇筑过程中，这一事实已被多次大型模板坍塌事故所证明。因此，在北京交通大学课题验收时，与会者一致认为在模板工程中将新浇混凝土荷载视为活荷载较为合理。1)把新浇筑混凝土荷载由恒荷载改变为活荷载。由于目前还未对浇筑混凝土过程中荷载产生的动力效应进行充分研究，其值仍取混凝土自重的标准值不变。2)增加两项活荷载：施工过程中设备和人员活动对模板结构顶层产生的水平荷载Q5k；模板结构安装偏差产生的对其顶部的水平荷载Q6k。①新浇筑混凝土荷载标准值(Q1k)对普通混凝土应采用24kN／m3，其他混凝土应根据实际重力密度确定。②施工人员及设备荷载标准值(Q2k)a．取均布荷载：2．5kN／㎡；b．当计算面板和直接支承面板的小梁时，还应考虑跨中作用集中荷载2．5kN。当单块面板宽度小于150㎜时，集中荷载可分布于相邻的两块面板上；C．采用大型浇筑设备，如上料平台、布料机、混凝土输送泵等按实际情况计算。3)振捣混凝土时产生的竖向荷载和水平荷载标准值(Q3k)对水平面板应采用2．0kN／m2；对侧面板应采用40kN／m2(作用在新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度范围之内)。4)倾倒混凝上对侧面板的水平荷载标准值(Q4k)应按表2-2采用。注：作用在有效压头高度范围以内。5)施工活动对模板结构顶端产生的附加水平荷载(Q5k)由于振动及布料机，输送泵冲击荷载不均匀等复杂因素对模板支承结构顶端的附加水平荷载标准值应取模板结构竖向荷载标准值总和的2．5％。6)模板结构安装偏差产生的对支架顶部的水平荷载(Q6k)其标准值应取模板结构竖向荷载标准值总和的l％。7)风荷载标准值Wk应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》CB50009中的规定计算，其中基本风压值Wo按《建筑结构荷载规范》附表D.4中n=10年的规定采用，行取风振系数J8=1．0。2.4.2荷载效应组合(1)模板结构承载能力的极限状态，应采用荷载效应的最不利组合进行设计，并应采用下列设计表达式：2.5设计2.5设计2.5.1一般规定2.5.2模板结构计算2.5.1一般规定(1)模板结构中的钢构件设计成符合现行国家标准《钢结构设计规范》CB50017和《冷弯薄板型钢结构技术规范》GB50018的规定。(2)组合钢模板设计应符合国家现行标准《组合钢模板技术规范》CB50214和规定。(3)模板结构中的木构件设计应符合现行国家标准《木结构设计规范》GB50005的规定。(4)模板结构应是空间几何不变体系的稳定结构。其承载能力应进行下列设计计算：1)面板、次梁、主梁(或桁架)以及其他受弯构件的强度和扣件式支架的节点抗滑计算；2)模板结构直柱、立杆以及受压构件的稳定性计算；3)模板支架的高宽比不宜大于l.5。当高宽比大于1.5时，其支架必须进行风荷载及其他水平荷载组合作用下立杆稳定性验算和整体抗倾覆验算。当模板支架高宽比大于2.0时，应进行专门设计；4)支架立柱的地基承载力计算；5)模板结构支承在建筑结构上时，应对建筑结构的承载能力进行验算。(5)计算构件的强度、稳定性与节点连接强度时应采用荷载效应的基本组合。恒荷载分项系数应取1.2，活荷载分项系数应取l.4。验算变形时，应采用荷载的标