模板工程论文王礼伟.docx

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模板工程论文王礼伟

浅谈建筑工程模板的设计和配制

四川科技职业学院建筑工程系王礼伟

摘要：

我国建筑行业发展进程越来越快，建筑技术不断更新，新材料、新技术层出不穷，从而质量要求越来越高，对建筑施工技术人员和材料要求更高。

建筑工程模板作为我们现在混凝土结构的定型材料，保证建设工程质量，因此在工程中占据重要的位置。

关键词：

建筑发展质量模板支撑系统

随着我国基础设施建设规模的不断发展和壮大，工程技术要求越来越严格，工程的种类和任务越来越多，工程质量要求正在逐年提高，优质工程不断涌现，但是安全问题是我们工程进程最重要的目标。

优秀的建筑成果的取得，无一不是以质量、安全为依托。

质量乃企业立足生存之本，安全则是企业的生命。

模板工程的设计和配制，就在混凝土现浇结构施工阶段中，混凝土现浇结构的外观质量是建设工程质量评定的一个重要方面，混凝土现浇结构的质量很大程度上由模板工程决定，而模板工程则由模板的设计和配制所决定，故模板的设计和配制是混凝土现浇结构质量的关键，我们应当对此加以重视和进行必要的投入，并且应该进行合理的改进，从而符合质量和安全要求，确保混凝土现浇结构的观感和质量，模板工程不仅仅关系到质量问题，而且还关系到施工安全的问题，所以模板工程设计和配制一定要从多个角度来综合考虑。

我在成都市“大湾·学府雅园”项目的模板工程进行了实际的工作，对模板的设计和配制进行有效组织和管理，取得了较好的质量效果和经济效益。

模板的设计和配制需经过以下几个阶段，一是准备工作阶段，其次为设计阶段，最后是配制阶段。

每一阶段都有许多相关的工作要做，对于每一项工作都要进行细致的考虑和设计，选择能达到预期的质量目标和经济效果的最佳方法，以达到最优的方案。

在成都市“大湾·学府雅园”项目的模板工艺上我们首先确定质量目标：

整体质量目标为合格，模板工艺要求达清水混凝土施工工艺，基本做到不抹灰。

围绕这一目标，项目部对模板进行了认真的研究和配制。

一准备工作

成都市“大湾·学府雅园”项目工程共包括2栋建筑，17/16层住宅楼，建筑面积为42000平方米，该工程为框架剪力墙结构，层高为3/3.9米。

由于工程的结构比较统一，没有异型的结构部分，因此在模板设计和配制的时候，难度就不大，但是质量要求就相应提高。

在工程开工前，项目部对模板的组织，管理和配制做了充分的准备工作。

1、召集相关人员开研究会议，总结此前相似工程模板工程施工工艺方面的经验，为此项目部召集了技术负责人、责任工长、模板工长、质检组、施工组、木工工长及小组长等进行研究，对以前所经历过的模板工程方面的经验进行分析和总结，对于本工程在施工工艺方面要求很高，质量和安全尤其重要。

在研讨会上，项目部决定采用浸汁腹模板，并提出奋斗目标力争达到清水混凝土的施工水平，同时明确本工程杜绝使用胶带补缝的传统施工工艺，在模板接缝的时候要注意拼缝的方法，保证接缝严密，模板支撑系统要做到连接稳固、间距合理，符合规范要求。

项目部要求各部门有关人员在模板工程的设计和配制上多下功夫，多想办法。

会议同时还总结到：

以往模板周转次数少，投资相对较多，本工程可以在拆模上进行有效控制，保护好模板，并且还需要养护，制订措施来控制损耗延长周转次数，从而降低投入，提高工程质量和速度，从而提高经济效益。

2、结合本工程的特点和模板施工工艺的发展的要求，本工程决定采用20厚浸汁腹模板与50×100木方配制组合模板及加固系统；对模板的拼缝处全部用刨子进行边角修整，做到接缝严密；对于模板的根部（与下层混凝土交接处），采用预埋对拉螺栓加固，稳定竖向模板之间的距离；对于柱角、梁角的易漏浆部位全部加木锲挤紧，使柱角、梁角不漏浆，做到成型后有棱有角，防止爆模、涨模；对于模板根部混凝土浇筑的时候，开始浇注前采用砂浆进行提前捂堵，有效控制烂根和麻面现象；对于模板的定位采用底部用钢筋焊接，上面采用混凝土预制穿墙块进行限位等等。

3、对人员进行具体的分工和落实。

项目技术负责人及责任工长、施工组负责方案的编制和审批工作；质检组、木工班参考并实施；同时安排专人进行模板翻样和交底；对于拆模，专人盯管和指导，确保模板的完整性和整洁性，提高周转次数。

二设计阶段

这一阶段非常关键，技术人员和施工班组首先必须认真全面的阅读和熟悉图纸，详细了解图纸的各轴线之间的尺寸关系，对模板的计划和下料有比较详细的统筹安排。

遇到工程设计变更的时候，必须立即改变模板及支撑系统的方案。

其次，进行计算和绘图。

对于计算可分为四种形式进行：

一是墙柱模板计算；二是梁模板计算；三是楼板模板计算；四是支撑系统和加固措施。

主要计算支撑钢管和模板是否能承受混凝土的恒载和施工中的活荷载等荷载，加固木方的强度、刚度、抗剪、挠度以及扣件抗滑移的计算，支撑系统的稳定性计算最重要。

特别指出，高度超过8米的模板及支撑系统，其方案必须经过专家论证，通过后才能实施。

所谓绘图，是指技术人员将蓝图上的墙、板、柱进行分解，对模板的位置、高程和支撑系统的位置进行放样，绘制成直观详图以便工人进行操作。

作为技术人员放样的时候必须做到认真细致，对每一条墙、每一个柱都不放过，且对墙柱进行有序编号，以便施工操作时按编号顺序进行，对于板厚有高差的地方尤要小心，墙、板的高度也要变（墙、柱、板一起浇注）。

最后，由计算书组成的方案需报送建设主管部门、业主、监理进行审批。

通过后由技术负责人按此方案进行技术交底，各有关部门必须按此执行。

对于放样后所形成的放样图，还需进行认真的核对，核对后形成书面交底交付操作人员进行执行。

三配制阶段

即实施阶段，这一阶段，必须做到以下两点：

一是操作人员必须严格按照放样图和技术交底进行；二是勤检查勤督促，质量员、安全员、施工员、工长等均为检查和督促人员，对于不正确的应当加以制止和改正，对于不到位的应当加以指导和改进。

在本工程的配模过程中，项目做到了细致认真，安排专人进行监督和检查，对每一道环节都有明确的交底和要求；放样的技术人员在现场进行指导和讲解，做到有问必答，问题于现场随时随地进行解决；此次模板的配制做到好中求快，重点是配模的质量，改变以往的一味追求速度的作风；还要注意模板的调配，注意拆模的顺序管理，模板的堆放。

四实施效果

本次配模共花去模板用工的1/4，从此数据来看，虽然超过定额统计的数据，但在施工过程中，节约了模板修整和清理的人工。

总体比较来，模板总用工有所节约，工程主体总体用工有所节省，工程质量比以前迈上一台阶，达到清水混凝土的要求，完成预期质量目标；在拆模工程控制中，制定了不许硬撬硬碰，必须进行软保护的措施，且专人负责进行监督和指导，使模板的损耗大大降低从而延长模板的周转次数，节约工程成本，经济效益显著提高。

取得了质量和经济双丰收。

综上所述，模板的设计和配制对混凝土成型有着很大的影响，是很关键的一个方面，我们应当加以重视，充分尊重科学，充分发挥项目部主观能动性，充分调动各相关人员的积极性，做到事前认真进行组织管理工作，做好准备工作，技术人员的方案力求科学准确、交底明确直观可操作，配制时一丝不苟、严格按要求执行。

只要我们认真进行策划和控制，定能使质量更上一个台阶，经济效益也将会显著提升。

附：

成都市“大湾·学府雅园”项目模板部分计算书。

附件1：

梁模板扣件钢管高支撑架计算书

高支撑架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

支撑高度在4米以上的模板支架被称为扣件式钢管高支撑架，对于高支撑架的计算规范存在重要疏漏，使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。

本计算书还参照《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》，供脚手架设计人员参考。

模板支架搭设高度为2.8米，

基本尺寸为：

梁截面B×D=200mm×400mm，梁支撑立杆的横距（跨度方向）l=0.80米，立杆的步距h=1.20米，

图1梁模板支撑架立面简图

采用的钢管类型为

48×3.5。

一、梁底支撑钢管的计算

作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土梁自重（kN/m）：

q1=25.000×0.400×0.800=8.000kN/m

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q2=1.500×0.800×（2×0.400+0.200）/0.200=6.000kN/m

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN）：

经计算得到，活荷载标准值P1=（1.000+2.000）×0.200×0.800=0.480kN

2.方木楞的支撑力计算：

均布荷载q=1.2×8.000+1.2×6.000=16.800kN/m

集中荷载P=1.4×0.480=0.672kN

方木计算简图

经过计算得到从左到右各方木传递集中力[即支座力]分别为

N1=2.016kN

N2=2.016kN

方木按照三跨连续梁计算，方木的截面力学参数为

本算例中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5.00×10.00×10.00/6=83.33cm3；

I=5.00×10.00×10.00×10.00/12=416.67cm4；

方木强度计算

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和剪应力，计算公式如下:

均布荷载q=2.016/0.800=2.520kN/m

最大弯矩M=0.1ql2=0.1×2.52×0.80×0.80=0.161kN·m

截面应力

=0.161×106/83333.3=1.94N/mm2

方木的计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

方木抗剪计算

最大剪力的计算公式如下:

Q=0.6ql

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力Q=0.6×0.800×2.520=1.210kN

截面抗剪强度计算值T=3×1210/（2×50×100）=0.363N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2

方木的抗剪强度计算满足要求!

方木挠度计算

最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

最大变形v=0.677×2.100×800.04/（100×9500.00×4166666.8）=0.147mm

方木的最大挠度小于800.0/250,满足要求!

3.支撑钢管的强度计算：

支撑钢管按照连续梁的计算如下

计算简图

支撑钢管弯矩图（kN·m）

支撑钢管变形图（mm）

经过连续梁的计算得到

支座反力RA=RB=2.02kN

最大弯矩Mmax=0.806kN.m

最大变形vmax=3.153mm

截面应力

=0.806×106/5080.0=158.740N/mm2

支撑钢管的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

二、梁底纵向钢管计算

纵向钢管只起构造作用，通过扣件连接到立杆。

三、扣件抗滑移的计算:

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；

　　R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

计算中R取最大支座反力，R=2.02kN

单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:

单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；

双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。

四、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式

其中N——立杆的轴心压力设计值，它包括：

横杆的最大支座反力N1=0.00kN（已经包括组合系数1.4）

脚手架钢管的自重N2=1.4×0.149×2.800=0.584kN

N=2.016+0.584+2.240=4.840kN

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；

i——计算立杆的截面回转半径（cm）；i=1.58

A——立杆净截面面积（cm2）；A=4.89

W——立杆净截面抵抗矩（cm3）；W=5.08

——钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

L0——计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，由公式

（1）或

（2）计算

L0=k1uh

（1）

L0=（h+2a）

（2）

k1——计算长度附加系数，按照表1取值为1.167；

u——计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.70

a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.12m；

公式

（1）的计算结果：

=32.13N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

公式

（2）的计算结果：

=15.14N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

L0=k1k2（h+2a）（3）

k2——计算长度附加系数，按照表2取值为1.000；

公式（3）的计算结果：

=18.17N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

五、梁模板高支撑架的构造和施工要求:

除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外，还要考虑以下内容

1.模板支架的构造要求：

a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆；

b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度；

c.梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。

2.立杆步距的设计：

a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置；

b.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；

c.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜，不宜超过1.5m。

3.整体性构造层的设计：

a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时，需要设置整体性单或双水平加强层；

b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且须与立杆连接，设置斜杆层数要大于水平框格总数的1/3；

c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10-15m设置，四周和中部每10-15m设竖向斜杆，使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层；

d.在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）必须设水平加强层。

4.剪刀撑的设计：

a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑；

b.中部可根据需要并依构架框格的大小，每隔10--15m设置。

5.顶部支撑点的设计：

a.最好在立杆顶部设置支托板，其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm；

b.顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜大于200mm；

c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算，当设计荷载N≤12kN时，可用双扣件；大于12kN时应用顶托方式。

6.支撑架搭设的要求：

a.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；

b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求；

c.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的；

d.地基支座的设计要满足承载力的要求。

7.施工使用的要求：

a.精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支撑系统在施工过程中均衡受载，最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式；

b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施，钢筋等材料不能在支架上方堆放；

c.浇筑过程中，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情况及时解决。

附件2：

扣件钢管楼板模板支架计算书

模板支架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

模板支架搭设高度为2.9米，

搭设尺寸为：

立杆的纵距b=1.00米，立杆的横距l=1.00米，立杆的步距h=1.20米。

图1楼板支撑架立面简图

图2楼板支撑架荷载计算单元

采用的钢管类型为

48×3.5。

一、模板支撑方木的计算

方木按照简支梁计算，方木的截面力学参数为

本算例中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5.00×10.00×10.00/6=83.33cm3；

I=5.00×10.00×10.00×10.00/12=416.67cm4；

方木楞计算简图

1.荷载的计算

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

q1=25.000×0.200×0.300=1.500kN/m

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q2=0.400×0.300=0.120kN/m

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN）：

经计算得到，活荷载标准值P1=（1.000+2.000）×1.000×0.300=0.900kN

2.强度计算

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=1.2×1.500+1.2×0.120=1.944kN/m

集中荷载P=1.4×0.900=1.260kN

最大弯矩M=1.260×1.00/4+1.94×1.00×1.00/8=0.558kN.m

最大支座力N=1.260/2+1.94×1.00/2=1.602kN

截面应力

=0.558×106/83333.3=6.70N/mm2

方木的计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

3.抗剪计算

最大剪力的计算公式如下:

Q=ql/2+P/2

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力Q=1.000×1.944/2+1.260/2=1.602kN

　　截面抗剪强度计算值T=3×1602/（2×50×100）=0.481N/mm2

　　截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2

方木的抗剪强度计算满足要求!

4.挠度计算

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

均布荷载q=1.500+0.120=1.620kN/m

集中荷载P=0.900kN

最大变形v=5×1.620×1000.04/（384×9500.00×4166666.8）+900.0×1000.03/（48×9500.00×4166666.8）=1.007mm

方木的最大挠度小于1000.0/250,满足要求!

二、板底支撑钢管计算

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算

集中荷载P取纵向方木传递力，P=3.20kN

支撑钢管计算简图

支撑钢管弯矩图（kN·m）

支撑钢管变形图（mm）

支撑钢管剪力图（kN）

经过连续梁的计算得到

最大弯矩Mmax=1.078kN.m

最大变形vmax=2.754mm

最大支座力Qmax=11.652kN

截面应力

=1.08×106/5080.0=212.30N/mm2

支撑钢管的计算强度大于205.0N/mm2,不满足要求!

可减少立杆布置间距。

支撑钢管的最大挠度小于1000.0/150与10mm,满足要求!

三、模板支撑系统荷载标准值（轴力）:

作用于模板支撑系统的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容：

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.149×2.880=0.429kN

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.400×1.000×1.000=0.400kN

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25.000×0.200×1.000×1.000=5.000kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=5.829kN。

2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。

经计算得到，活荷载标准值NQ=（1.000+2.000）×1.000×1.000=3.000kN

3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ

四、楼板模板及支撑系统强度的计算:

1.计算楼板强度说明

验算楼板强度时按照最不利考虑,楼板的跨度取4.30m，楼板承受的荷载按照线均布考虑。

宽度范围内配筋2级钢筋，配筋面积As=1593.2mm2，fy=300.0N/mm2。

板的截面尺寸为b×h=4085mm×130mm，截面有效高度h0=110mm。

按照楼板每6天浇筑一层，所以需要验算6天、12天、18天...的承载能力是否满足荷载要求，其计算简图如下：

2.计算楼板在混凝土6天的强度是否满足承载力要求

楼板计算长边4.30m，短边4.30×0.95=4.09m，

楼板计算范围内摆放5×5排脚手架，将其荷载转换为计算宽度内均布荷载。

第2层楼板所需承受的荷载为

q=2×1.2×（0.40+25.00×0.20）+

1×1.2×（0.43×5×5/4.30/4.09）+

1.4×（2.00+1.00）=17.89kN/m2

计算单元板带所承受均布荷载q=4.09×17.89=73.09kN/m

板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算

Mmax=0.0550×ql2=0.0550×73.09×4.092=67.08kN.m

验算楼板混凝土强度的平均气温为19.00℃，查温度、龄期对混凝土强度影响曲线得到6天后混凝土强度达到53.77%，C30.0混凝土强度近似等效为C16.1。

混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=7.74N/mm2

则可以得到矩形截面相对受压区高度：

ξ=Asfy/bh0fcm=1593.15×300.00/（4085.00×110.00×7.74）=0.14

查表得到钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力计算系数为

s=0.130

此层模板及支撑系统所能承受的最大弯矩为：

M1=

sbh02fcm=0.130×4085.000×110.0002×7.7×10-6=49.8kN.m

结论：

由于ΣMi=49.75=49.75

所以第6天以后的楼板不足以承受以上楼层传递下来的荷载，所以第2层以下的模板支撑系统必须保存，第3层以下的模板支撑系统可以拆除。

附件3：

木模板、墙模板计算书

一、墙模板基本参数

墙模板的背部支撑由两层龙骨（木楞或钢楞）组成,直接支撑模板的龙骨为次龙骨,即内龙骨；

用以支撑内层龙骨为外龙骨，即外龙骨组装成墙体模板时，通过穿墙螺栓将墙体两片模板拉结，

每个穿墙螺栓成为外龙骨的支点。

墙模板面板厚度h=20mm，弹性模量E=6000N/mm2，抗弯强度[f]=15N/mm2。

内楞采用方木，截面50×100mm，每道内楞1根方木，间距300mm。