铝合金计算书版本.docx
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铝合金计算书版本
铝合金模板
开启----
建筑低碳环保新时代
陕西天利成建筑科技有限公司
2016年10月
第一章
铝合金模板及支撑体系计算书
一、铝合金模板计算书编制、设计计算依据
GB50009-2012建筑结构载荷规范
GB50010-2010混凝土结构设计规范
GB50017-2003钢结构设计规范
GB50666-2011混凝土结构工程施工规范
GB50429-2007铝合金结构设计规范
JGJ59-2011建筑施工安全检查标准
JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程
JGJ162-2008建筑施工模板安全技术规范
JGJ130-2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范
关于印发《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》建质[2009]254号文；
二、
铝合金模板体系简介
2.1、标准模板单元体系
2.2、楼面处铝合金模板固定体系
2.3、墙、柱处铝合金模板固定体系
对拉螺杆为T18的高强螺杆，背楞上下间距从下往上200mm、600mm、650mm、650mm、550，对拉螺杆水平最大间距800mm。
三、
铝合金模板标准单元
铝合金模板体系类似于组合钢模板体系，都是由标准单元组合拼装而成。
利于工厂标准化设计、制作。
铝合金模板标准单元均为铝合金挤压型材，根据模板宽度分为100mm~400mm不等的标准型材。
实际设计制作时楼面板的通用标准规格为400mm×1100mm,墙、柱模板的标准规格为400mm×2600mm（标准长度根据建筑岑高的差异，略有不同）。
下图为铝合金模板的标准单元示意图
标准墙、柱模板标准楼面板
四、
铝合金模板体系材料说明
4.1、“天利成”铝合金模板材质成分应符合GB/T3190-2008《变形铝及铝合金化学成分》中6061的要求：
牌号
化学成分（质量分数）/%
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Cr
Zn
Ti
其他
Al
单个
合计
6061
0.40~0.8
0.7
0.15~0.4
0.15
0.8~1.2
0.04~0.35
0.25
0.15
0.05
0.15
余量
4.2、“天利成”铝合金模板材质力学性能应符合GB5237.1-2008《铝合金建筑型材》中6061-T6的要求
牌号
状态
抗拉强度（N/mm2）
规定非比例延伸强度（Rp0.2）/（N/mm2）
断后伸长率/%
6061
T6
≧265
≧245
≧8
4.3、“天利成”铝合金模板设计计算应符合GB50249-2008《铝合金结构设计规范》中6061-T6的要求
牌号
状态
抗拉强度（N/mm2）
弹性模量（N/mm2）
6061
T6
≧200
7×104
4.4、“天利成”铝合金模板系统标准模板宽度规格有400mm、350mm、300mm、250mm、200mm、150mm、100mm等标准规格，模板带边框高度均为65mm，模板面板高度4mm。
主要型材截面参数如下表所示：
模板宽度
（mm）
截面积A
（mm2）
X轴截面
惯性矩Ix（mm4）
截面最小
抵抗矩Wx（mm3）
截面简图
400
2544.2
1031495.2
20406.9
350
2344.2
997563.6
20159.4
300
2144.2
957351.9
19852.5
五、
铝合金模板体系施工载荷概述
5.1、施工载荷取值
混凝土结构载荷按照GB50666-2011《混凝土结构工程施工规范》取值。
1、铝模板自重标准值:
0.25KN/m2
2、混凝土自重密度:
24KN/m3
3、钢筋自重标准值1.1KN/m3
4、施工活载标准值:
2.5KN/m2
混凝土浇筑速度1.8m/h；混凝土塌落度160mm~180mm;混凝土施工温度25°C；混凝土施工时外加减水剂。
本工程标准层高2900mm,最大板厚130mm。
5.2、混凝土侧压力荷载
混凝土侧压力根据最新版的《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011要求，按以下公式计算取较小值：
（1）
（2）
其中：
混凝土的重力密度：
=24kN/m3
混凝土的浇筑速度：
=1.8m/h
新浇混凝土的初凝时间：
=5h（
为混凝土的温度oC，取25oC）；
混凝土塌落度影响修正系数：
=1（坍落度为160～180mm）
混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度：
≥3.0m
则有:
=0.28×24kN/m3×5h×1×（1.8）0.5m/h=45KN/m2
≥24kN/m3×3m≥72KN/m2
本工程计算取两者较小值F=45KN/m2，考虑到混凝土振捣产生的水平分力，按规范取2KN/m2，则本工程混凝土侧压力F=45KN/m2+2KN/m2=47KN/m2，
5.3、楼面板荷载
模板及支架的变形验算时的载荷取值
根据规范《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011，在计算模板及支架的变形验算时按最不利的作用效应组合（模板自重+新浇混凝土自重+钢筋自重），本工程楼面最大厚度130mm，楼面处最大施工载荷
P=1.2×（0.25KN/m2+24KN/m3×0.13m+1.1KN/m3×0.13m）
=4.22KN/m2
模板及支架的强度验算时的载荷取值
根据规范《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011，在计算模板及支架的强度时按最不利的作用效应组合（模板自重+新浇混凝土自重+钢筋自重+施工活载荷），本工程楼面最大厚度130mm，，楼面处最大施工载荷
P=1.2×（0.25KN/m2+24KN/m3×0.13m+1.1KN/m3×0.13m）+1.4×2.5KN/m2
=7.72KN/m2
六、
墙、柱处铝合金模板设计计算校核
6.1、墙、柱处铝合金模板整体强度及刚度校核
墙、柱处铝合金模板所受载荷为受混凝土侧压力。
墙、柱处铝合金模板在模板水平方向以不超过800mm的间隔设置背楞。
按最不利情况两跨等跨连续梁计算（JGJ162-2008附录C表C.1-1）
均布载荷下
最大弯矩:
最大挠度:
式中
───恒荷载均布线荷载标准值；按计算书5.2取值
（b取标准模板宽度400mm）
───铝合金弹性模量；E=7×104N/m2,
───400mm模板截面惯性矩；
=1031495.2mm4
───面板计算跨度；
=0.9m
则有：
最大弯矩:
最大挠度:
0.89mm
校核墙、柱处铝合金模板整体强度，则应满足
墙、柱处铝合金模板整体强度满足设计要求
校核墙、柱处铝合金模板整体刚度，则应满足
按规范取计算跨度的1/400，则
墙、柱处铝合金模板整体刚度满足设计要求
6.2、墙、柱处铝合金模板标准单元局部强度及刚度校核
筋板局部强度及刚度校核
标准模板背面焊接梯形筋板，如下图所示，梯形筋板的最大间距400mm。
在铝合金模板整体强度及刚度均符合设计要求的前提下，需进一步校核此处梯形筋板的强度及刚度。
梯形筋板受力截面简化如下图所示：
（梯形筋及面板截面示意图）
此截面Ix=147876.3mm4,W=5298.7mm3,
（b取最大梯形筋板间距400mm）
按简支梁计算，
在均布载荷下，梯形筋板受到的
最大弯矩:
最大挠度:
0.09mm
校核墙、柱处铝合金模板筋板强度，则应满足
墙、柱处铝合金模板筋板强度满足设计要求
校核墙、柱处铝合金模板筋板刚度，则应满足
按规范取计算跨度的1/400，则
墙、柱处铝合金模板筋板刚度满足设计要求
6.2.2、铝合金模板标准单元局部面板强度校核
铝合金模板标准单元局部面板强度按照《机械设计手册》第一卷，平板中的应力部分的说明进行设计校核。
铝合金模板局部面板按周界固定，整个面板受均布载荷计算
；
；
；
面板中心应力
查表可知：
；
；
则有：
面板中心应力
校核墙、柱处铝合金模板面板强度，则应满足
墙、柱处铝合金模板面板强度满足设计要求
6.3、墙、柱处铝合金模板配件强度校核
6.3.1、墙、柱处铝合金模板模板销钉强度校核
铝合金模板标准单元之间通过模板销钉连接，在混凝土侧压力的作用下，每个模板销钉在0.4m（最大模板宽度）×0.3m（模板销钉间距）的范围内受到剪切力。
模板销钉直径16mm,截面积
材质Q235,抗剪设计强度
模板销钉强度应满足：
模板销钉强度满足设计要求。
6.3.2、墙、柱处铝合金模板背楞强度校核
混凝土侧压力通过墙、柱处铝合金模板传递给水平方向设置的背楞，背楞通过对拉螺杆连接。
背楞最大设置间距900mm,对拉螺杆的最大设置间距800mm。
背楞材质为Q235，抗拉设计强度
，由两根80X40X2.5矩形管制作，其抗弯截面系数
。
其截面如下图所示：
均布载荷作用下，
铝合金模板背楞上等效线载荷:
（b取背楞设置间距900mm）
铝合金模板背楞以对拉螺杆为支点，按简支梁计算
铝合金模板背楞上最大弯矩
校核墙、柱处铝合金模板筋板强度，则应满足
墙、柱处铝合金模板筋板强度满足设计要求
6.3.3、墙、柱处铝合金模板对拉螺杆强度校核
墙、柱处铝合金模板对拉螺杆，采用T18梯形牙的为高强螺杆，其抗拉设计强度
，对拉螺杆截面面积
。
对拉螺杆承载0.9m×0.8m范围内的集中载荷。
校核墙、柱处铝合金模板对拉螺杆强度，则应满足
墙、柱处铝合金模板对拉螺杆强度满足设计要求
七、
楼面、梁处铝合金模板设计计算校核
7.1、楼面、梁处铝合金模板整体强度及刚度校核
楼面、梁处铝合金模板底部均设置有支撑立柱。
支撑立柱最大设置间距1200mm。
P=7.72KN/m2
按1200mm跨度内简支梁计算标准模板受到的最大弯矩:
400mm标准模板上受到的线载荷
（b取标准板宽度400mm）
P=4.22KN/m2
按1200mm跨度内简支梁计算标准模板受到的最大挠度,
400mm标准模板上受到的线载荷
（b取标准板宽度400mm）
最大挠度:
校核墙、柱处铝合金模板整体强度，则应满足
楼面、梁处铝合金模板整体强度满足设计要求
校核墙、柱处铝合金模板筋板刚度，则应满足
按规范取计算跨度的1/400，则
楼面、梁处铝合金模板整体刚度满足设计要求
7.2、楼面、梁处铝合金模板局部筋板、面板强度及刚度校核
楼面、梁处铝合金模板局部受力情况同墙、柱处铝合金模板。
因楼面、梁处铝合金模板均布载荷远小于墙、柱处。
因此楼面、梁处铝合金模板局部筋板、面板强度同样满足设计要求。
此处不再重复计算。
7.3、楼面主龙骨强度及刚度校核
楼面主龙骨设置在两根立柱之间，其最大长度1200mm。
主龙骨最大设置间距同样也为1200mm。
主龙骨抗弯截面系数
，转动惯量
。
P=7.72KN/m2
按1200mm跨度内简支梁计算标准模板受到的最大弯矩:
主龙骨上受到的线载荷
（b取主龙骨设置间距1200mm）
P=4.22KN/m2
按1200mm跨度内简支梁计算标准模板受到的最大挠度,
400mm标准模板上受到的线载荷
（b取标准板宽度400mm）
最大挠度:
校核墙、柱处铝合金模板整体强度，则应满足
铝合金模板主龙骨强度满足设计要求
校核墙、柱处铝合金模板筋板刚度，则应满足
按规范取计算跨度的1/400，则
铝合金模板主龙骨刚度满足设计要求
7.4、楼面主龙骨拉杆强度校核
楼面主龙骨之间通过龙骨栏杆相连接，其构造如下图所示：
主龙骨拉杆承受来自主龙骨传递来的外力，作用在拉杆上为剪应力。
主龙骨拉杆双面均安装，因此每根拉杆上所受剪切力大小
主龙骨拉杆截面如下图所示：
其截面面积
，
校核主龙骨拉杆强度，则应满足
主龙骨拉杆强度满足设计要求
八、
铝合金模板支撑体系设计计算
8.1、工具式钢支柱的铝合金模板体系整体稳定性计算
本工程标准层高2900mm,模板支撑高度最大只有2800mm,因此采用工具式钢支柱作为铝合金模板体系的支撑系统。
工具式钢支柱具有操作方便，安装、拆卸快捷等特点。
本工程工具式钢立柱（单支撑）之间不需要设置拉结水平杆。
工具式钢支柱主要由两节钢管组成，底部钢管直径60mm,上方为直径48mm钢管。
中间1.7m左右位置，在60钢管顶部焊接有螺纹管用于高度微调。
工具式钢支柱最大设置间距1200mm。
工具式钢支柱的截面特征如下表所示：
表工具式钢支柱截面参数表
项目
外径
（mm）
内径
（mm）
壁厚
（mm）
截面积
（mm2）
截面惯性矩I
（mm4）
抗弯截面系数Wx（mm3）
回转半径
（mm）
插管
48
42
3.0
424.1
107831
4492
15.9
套管
60
55
2.5
451.6
186992
6233
20.3
根据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008,工具式钢管立柱受压稳定性应考虑插管与套管之间因松动而产生的偏心（按偏半个钢管直径计算），应按下式的压弯杆件计算：
（不设置拉杆水平杆的情况下）
式中：
—单根工具式钢支柱所承受的最大压力
—轴心受压立杆的稳定系数,由长细比
查表得到，
其中L=2800mm;i=20.3mm;
（I2为套管惯性矩，I1为插管惯性矩）;n=186992.3/107831.2=1.734
；查表得
=0.273
─等效弯矩系数，此处为
；
─弯矩作用平面内偏心弯矩值，
，
为钢管支柱外径；
此处偏心弯矩
─弯矩作用平面内较大受压纤维的毛截面抵抗矩；
=6233mm3,
─欧拉临界力，
，
钢管弹性模量，E=2.06×105N/mm2,
=35386N
本工程工具式钢支柱整体稳定性满足设计要求
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