模板方案中山八.docx

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模板方案中山八

中山八站车站主体结构模板工程

施工补充方案二

一、模板与支架材料力学性能

（1）木枋（松木枋）

截面尺寸

抗弯强度值f

弹性模量E

惯性矩I

抵抗矩W

100×100mm

10N/mm2

10000N/mm2

8333333.3mm4

166666.7mm3

（2）18mm厚胶合板

尺寸

弹性模量E

抗弯强度值f

1830×915×18mm

10000N/mm2

10N/mm2

（3）扣件式钢管支架

外径

壁厚

截面积A

惯性矩I

抵抗矩W

回转半径i

每米自重

48mm

3.5mm

489mm2

121500mm4

5078mm3

15.78mm

38.4N

钢管、扣件钢材Q235A（3号）强度极限值

215N/mm2

（直角、旋转）扣件抗滑移承载力设计值

8.5kN

水平杆件（小横杆、大横杆）容许挠度值

3mm

钢管的弹性模量E

210000N/mm2

主要受压构件（立柱）的容许长细比

150

（4）P3015模板

板面厚度

截面面积A

弹性模量E

抗拉、抗弯强度值f

截面惯性矩Ix

截面惯性矩Iz

面积矩Wx

面积矩Wz

2.5mm

10.4cm2

2.1×105N/mm2

215N/mm2

26.97cm4

134.85cm4

5.94cm3

29.7cm3

二、侧墙模板与支架设计、检算（采用木模方案）

（1）设计参数

本方案是针对第三段地下三层侧墙及中板模板方案的细化（其他段的负三层侧墙及中板浇注立模也可参照此方案）。

设计时按墙厚度900mm浇注高度4m来进行计算。

侧墙采用1830×915×18的木模板组合拼装；在木模板外侧设间距300mm的100×100mm方木做为竖带；竖带外侧设间距900mm的100×100mm方木做为横带；支撑系统采用Φ48，t=3.5mm满堂红钢管脚手架，满堂红脚手架的立杆间距1400×600mm，步距900mm（指浇筑范围内），钢管顶在横带外侧；本次浇筑侧墙高度为3.25m，加上中板及地下二层侧墙，检算按4m计。

（2）荷载计算

1）采用内部振捣器，新浇砼作用于模板的最大侧压力采用以下两种计算公式：

公式一：

F1=0.22γct0β1β2V1/2

F1-新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）；

γc-混凝土的重力密度（kN/m3）；

t0-新浇混凝土的初凝时间（h）。

可用t=200/（T+15）计算；

T-混凝土的温度（℃）；

V-混凝土的浇灌速度（m/h）；

H-混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度（m）；

β1-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；

β2-混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50-90mm时，取1.0；110-150mm时，取1.15。

则：

F1=0.22γct0β1β2V1/2

=0.22×25×1.2×1.15×0.71/2×200/（25+15）

=31.8kN/m2

混凝土侧压力的计算分布如图1。

图1混凝土侧压力计算分布图

公式二：

F1=γcH

当砼浇筑高度H=2m时，F1=γcH=25×4=100kN/m2

按以上两种方法计算，并取较小值，则F1=31.8kN/m2

有效压头高度：

h=F1/γc=31.8/25=1.3m

2）振捣时的水平荷载F2=4kN/m2

3）模板最大总侧压力为F总=k1F1+k2F2式中权重系数k1取1.2,k2取1.4

F总=31.8×1.2+4×1.4=43.8kN/m2

（3）模板受力检算

1）计算模型与计算荷载

模板按三跨等跨连续梁板计算。

计算跨度按竖带作为支座，跨度为竖带之间的间距，l取0.3m。

模板计算模型见图2。

图2模板计算模型图

模板计算宽度取为1.0m，计算荷载q=43.8kN/m2×1.0m=43.8kN/m。

2）模板最大弯矩

模板的计算最大弯矩：

M=Kmql2，式中弯矩系数Km取0.1

则M=0.1×43.8×0.32=0.3942kN.m=394200N.mm

3）强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

板的截面面积矩：

W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3

则σ=M/W=394200/54000=7.3N/mm2

故：

σ<[f]=10N/mm2，满足强度要求。

4）刚度验算

板模板的挠度：

ωA=Kωql4/（100EI）

式中Kω取0.99，E取10000N/mm2,I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4

则ωA=0.99×43.8×3004/（100×10000×486000）=0.7227mm

故：

ωA<[ω]=300/400=0.75mm，满足刚度要求。

（4）竖带检算

1）计算模型与计算荷载

竖带按三跨等跨连续梁计算。

计算跨度按横带作为支座，跨度为横带之间的间距，l1取0.9m。

横带计算模型见图3。

图3竖带计算模型图

计算宽度取0.3m：

计算荷载q=43.8kN/m2×0.3m=13.14kN/m

2）竖带最大弯矩计算

竖带的计算最大弯矩：

M=Kmql12，式中弯矩系数Km取0.1

则M=0.1×13.14×0.92=1.07kN.m=1070000N.mm

3）强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

竖带截面面积矩：

W=bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3

则σ=M/W=1070000/166666.7=6.42N/mm2

故：

σ<[f]=10N/mm2，满足强度要求。

4）刚度验算

竖带挠度：

ωA=Kωql14/（100EI）

式中Kω取0.99，E取10000N/mm2，l1取0.9m

I=bh3/12=100×1003/12=8333333.3mm4

则ωA=0.99×13.14×9004/（100×10000×8333333.3）=1.025mm

故：

ωA<[ω]=900/400=2.25mm，满足刚度要求。

（5）横带检算

1）计算模型与计算荷载

横带按三等跨连续梁计算。

计算跨度按满堂红脚手架水平杆作为支座，跨度为满堂红脚手架的间距，l2取0.6m，受力为集中荷载。

集中荷载在跨中，横带计算模型见图4。

图4横带计算模型图

中间两道横带集中荷载计算：

F=43.8×0.9×0.3=11.826kN

2）横带最大弯矩计算

横带的计算最大弯矩：

M=KMFl1，式中弯矩系数Km取0.213

则M=0.213×11.826×0.6=1.512kN.m=1512000N.mm

3）强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

横带截面面积矩：

W=bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3

则σ=M/W=1512000/166666.7=9.1N/mm2

故：

σ<[f]=10N/mm2，满足强度要求。

4）刚度验算

横带挠度：

ωA=KωFl13/（100EI）

式中Kω取2.716，E取10000N/mm2，l1取0.6m

I=bh3/12=100×1003/12=8333333.3mm4

则ωA=2.716×11826×6003/（100×10000×8333333.3）=0.833mm

故：

ωA<[ω]=600/400=1.5mm，满足刚度要求。

（6）支架检算

1）计算荷载

将作用于侧模上的均布荷载，简化为满堂红一根横杆上的集中荷载，每一根横杆为受压杆件。

P1=43.8×0.9×0.6=23.7kN。

2）单根压杆的设计荷载计算

计算公式为：

式中：

①N—压杆的设计荷载；

②K2—考虑压杆的平直度、锈蚀程度等因素影响的附加系数，K2取2；

③fy—压杆的设计强度，取170N/mm2;

④η—0.3（1/100i）2；其中i=15.78mm，

η=0.3（1/100×0.01578）2=0.12

⑤L0—压杆的有效长度，L0=μL。

μ按两端铰接取1，L=1400mm，则L0=1400mm

⑥i—压杆截面的回转半径；i=15.78mm

⑦λ=L0/i—压杆的长细比；λ=L0/i=900/15.78=88.72

⑧An—压杆的净截面面积，取489mm2。

⑨σ—欧拉临界应力σ=π2E/λ2（N/mm2）；

σ=π2×210000/88.722=263.3N/mm2

经计算单根压杆的设计荷载N=33.29KN

3）计算模型

结合结构设计，具体到受力杆件和受力部位，再考虑到荷载的分布和作用形式，横杆按两端铰接的轴心受压杆件计算，计算长度l为立杆间距h。

所有横向荷载均由横杆承受。

横杆计算模型见图5。

图5横杆计算模型图

4）横杆稳定性检算

横杆按两端铰接的轴心受压构件计算，计算长度l取立杆横向间距1.4m。

长细比λ=l/i=1400/15.78=88.8<[λ]=150

查表得轴心受压杆件稳定系数φ=0.667，立杆轴心受压轴向力限值：

[N]=φA[σ]=0.667×489×215=701255N=70kN

Nmax=23.7kN<[N]=70kN。

横杆满足稳定性要求。

5）横杆强度检算

Nmax=23.7kN

（7）结论

经以上验算可知，车站主体结构三段侧墙模板与支架设计满足要求。

二、中板模板与支架设计、检算

（1）设计参数

车站主体结构负二层中板厚400mm。

模板选用18mm厚木胶合板，采用φ48mm扣件式钢管满堂红支架作为承载主体。

满堂红支架由立杆、大横杆、小横杆构成空间网格结构，立杆沿竖向、大横杆沿横向，小横杆沿纵向布置。

楼（顶）板施工时立杆做为主要的受压承载杆件，小横杆和大横杆作为主要受剪杆件和连接杆件，小横杆的横向间距与立杆横向间距一致，竖向间距与大横杆一致；另外设置必要的剪刀撑和斜撑，以保证结构的稳定。

楼（顶）板模板与支架施工设计参数见表1。

表1中板模板与支架施工设计参数

结构板厚（mm）

第一道木枋（松木枋）

第二道钢管

支架系统（φ48扣件式钢管）

尺寸（mm）

间距（m）

尺寸（mm）

间距（m）

立杆纵向间距（m）

立杆横向间距（m）

大横杆竖向间距（m）

400

100×100

0.3

φ48

1.4

0.6

1.4

0.9

（2）荷载计算

板的计算荷载包括钢筋砼自重、模板自重、施工人员及设备荷载、振捣砼产生的荷载。

计算时施工荷载按均布荷载考虑。

1）钢筋砼自重：

q1=k1γh，k1取1.2，q1=1.2γh

Ø板厚400mm时，q1=1.2×25×0.4=12kN/m2

2）模板自重：

q2=k2×0.5，k2取1.2，q2=1.2×0.5=0.6kN/m2

3）施工人员及设备荷载：

q3=k3×2.5，k3取1.4，q3=1.4×2.5=3.5kN/m2

4）振捣砼产生的荷载：

q4=k4×2.5，k4取1.4，q4=1.4×2=2.8kN/m2

模板及支架受力计算时荷载为：

q=q1+q2+q3+q4

Ø板厚400mm时，q=12+0.6+3.5+2.8=19kN/m2

（3）模板受力检算

1）计算模型与计算荷载

模板按三跨等跨连续梁板计算。

计算跨度按第一层木枋作为支座，跨度为第一层两木枋之间的间距，l0取0.3m。

模板计算模型见图1。

图1模板计算模型图

模板按1m宽计算，计算荷载q取：

板厚400mm时19kN/m。

2）模板最大弯矩计算

模板的计算最大弯矩：

M=Kmql2，式中弯矩系数Km取0.1

Ø板厚为400mm时，M=0.1×19×0.32=0.171kN.m=171000N.mm

3）强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

板的截面面积矩：

W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3

Ø板厚为400mm时，σ=171000/54000=3.17N/mm2

故：

σ

4）刚度验算

板模板的挠度：

ωA=Kωql4/（100EI）

式中Kω取0.99，E取10000N/mm2，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4

Ø板厚400mm时，ωA=0.99×19×3004/（100×10000×486000）=0.314mm

故：

ωA<[ω]=300/400=0.75mm，满足刚度要求。

（4）第一层木枋检算

1）计算模型与计算荷载

第一层木枋按三跨等跨连续梁计算。

计算跨度按第二层钢管作为支座，跨度为第二层钢管之间的间距，l1取1.4m。

第一层木枋计算模型见图2。

图2第一层木枋计算模型图

计算荷载q为：

Ø板厚400mm时，q=19kN/m2×0.3m=5.7N/m

2）第一层木枋最大弯矩计算

第一层木枋的计算最大弯矩：

M=Kmql2，式中弯矩系数Km取0.1

Ø板厚400mm时，M=0.1×5.7×1.42=1.1172kN.m=1117200N.mm

3）强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W

第一层木枋截面面积矩：

W=bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3

Ø板厚400mm时，σ=1117200/166666.7=6.71N/mm2

故：

σ

4）刚度验算

第一层木枋的挠度：

ωA=Kωql14/（100EI）

式中Kω取0.99，E取9000N/mm2，I=bh3/12=100×1003/12=8333333.3mm4

Ø板厚400mm时，ωA=0.99×5.7×14004/（100×9000×8333333.3）=2.89mm

故：

ωA<[ω]=1400/400=3.5mm，满足刚度要求。

（5）第二层钢管检算

1）计算模型与计算荷载

第二层钢管按三跨等跨连续梁计算。

计算跨度按脚手架作为支座，跨度为脚手架立杆之间的纵向间距。

第二层钢管计算模型见图3。

图3第二层钢管计算模型图

计算荷载P为：

Ø板厚400mm时，P=5.7kN/m×1.4m=7.98kN

2）第二层钢管最大弯矩计算

第二层钢管计算最大弯矩：

M=KmPl2，式中Km为弯矩系数，l2取0.6m，Km=0.213

Ø板厚400mm时，M=0.213×7.98×0.6=1.02kN.m=1020000N.mm

3）强度验算

抗弯拉应力：

σ=M/W，W=5078*2=10156mm3

Ø板厚400mm时，σ=1020000/5078*2=100.5N/mm2

故：

σ<[σ]=215N/mm2，满足强度要求。

4）刚度验算

第二层钢管的挠度：

ωA=KωPl23/（100EI）

式中挠度系数Kω取2.716，E取9000N/mm2，l2=0.6m

Ø板厚400mm时，ωA=2.716×7980×6003/（100×210000×121500*2）=0.92mm

故：

ωA<[ω]=600/400=1.5mm，满足刚度要求。

（6）支架检算

1）支架的设计

第二层木枋下采用满堂红支架作为承载主体。

支架采用φ48mm扣件式钢管支架,间距为：

纵向间距0.6m，横向间距1.4m，横杆每0.9m设置一层。

2）计算荷载

将用于木坊上的线性均布荷载，最后简化为每一根立柱上的集中荷载。

Ø板厚400mm时，P1=19×1.4×0.6=15.96kN。

3）单根压杆的设计荷载计算

计算公式为：

式中：

①N—压杆的设计荷载；

②K2—考虑压杆的平直度、锈蚀程度等因素影响的附加系数，K2取2；

③fy—压杆的设计强度，取170N/mm2;

④η—0.3（1/100i）2；其中i=15.78mm，

η=0.3（1/100×0.01578）2=0.12

⑤L0—压杆的有效长度，L0=μL。

μ按两端铰接取1，L=900mm，则L0=900mm

⑥i—压杆截面的回转半径；i=15.78mm

⑦λ=L0/i—压杆的长细比；λ=L0/i=900/15.78=57

⑧An—压杆的净截面面积，取489mm2。

⑨σ—欧拉临界应力σ=π2E/λ2（N/mm2）；

σ=π2×210000/572=638N/mm2

经计算单根压杆的设计荷载N=36KN

4）计算模型

结合结构设计，具体到受力杆件和受力部位，再考虑到荷载的分布和作用形式，立杆按两端铰接的轴心受压杆件计算，计算长度l为大横杆步距h。

同时立杆的轴心力计算值满足钢管支架允许荷载。

所有竖向荷载均由立杆承受。

立杆计算模型见图4。

图4立柱计算模型图

5）立杆稳定性检算

立杆按两端铰接的轴心受压构件计算，计算长度l取横杆竖向间距0.9m。

长细比λ=l/i=900/15.78=57<[λ]=150

查表得轴心受压杆件稳定系数φ=0.817，立杆轴心受压轴向力限值：

[N]=φA[σ]=0.817×489×215=85895N=86kN

Nmax=15.96kN<[N]=86kN。

立杆满足稳定性要求。

6）立杆强度检算

Nmax=15.96kN

（7）结论

经以上验算可知，车站主体及停车线明挖段结构顶板（楼）板模板与支架设计满足要求。

广州轨道交通五号线

中铁一局中山八站项目部

2006年8月13日