CN109706931B - 厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法 - Google Patents
厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及建筑模板设计与施工交叉领域，具体涉及一种厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，采取以下步骤：一、确定模板系统计算模型；二、确定对拉螺栓轴向拉力；三、确定模板系统受力构件材质；四、面板承载力验算；五、次楞承载力验算；六、主楞承载力验算；七、对拉螺栓承载力验算；八、结构钢筋抗拉强度复核验算；九、制作模板；十、制作主楞；十一、制作螺栓及其垫板；十二、螺栓连接；十三、模板就位固定；十四、浇筑混凝土。本发明不仅大幅度降低模板对拉螺栓用量，而且可解决施工难度大、施工周期长的关键性技术难题，并利用混凝土侧压力建立结构钢筋预应力，抵消大体积混凝土部分收缩应力，实现抑制大体积混凝土结构开裂的目的。
Description
技术领域
本发明提供一种厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，属于建筑模板设计与施工交叉技术领域，适用于设备基础、独立桩承台、板式结构转换层、医用防辐射设备室顶板等厚大混凝土结构侧面模板设计与施工。
背景技术
随着我国建筑技术的快速发展，设备基础、独立桩承台、板式结构转换层、医用防辐射设备室顶板等混凝土结构越来越多，厚度一般在1.5㎜～5.0m区间。但目前尚缺乏厚大混凝土结构侧面模板科学的设计与施工方法，通常采用水平和竖向间距0.4m～0.6m贯通混凝土水平截面的对拉螺栓固定厚大混凝土侧面模板，不仅对拉螺栓用量巨大，而且施工难度大、施工周期长；或者采用钢桁架固定厚大混凝土侧模板，不仅大幅度增加施工综合费用，而且导致厚大混凝土侧面模板变形值超限，成为一项亟待解决的全国性模板设计与施工技术难题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，采用结构钢筋与短螺栓连接形成厚大混凝土侧面模板对拉螺栓，是传统技术通长对拉螺栓钢材用量的1/500，不仅可以解决施工难度大、施工周期长的关键性技术难题，而且可利用混凝土侧压力作用建立结构钢筋预应力，抵消大体积混凝土部分收缩应力，实现抑制大体积混凝土结构开裂的目的；采用两根并列槽钢解决超大跨度主楞强度、刚度不满足要求的关键性技术难题；模板系统可工厂化加工，现场装配式施工，操作简单，施工效率高，质量稳定可靠，符合优势互补、节能降耗与绿色施工要求，具备广阔的推广应用前景和显著的社会与经济效益。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，采取以下步骤：
一、确定模板系统计算模型：
1.1、确定次楞和主楞布置方向与间距：
次楞水平布置，间距为200㎜～250㎜；主楞竖向布置，间距为400～600㎜，并与结构钢筋水平间距倍数协调一致；
1.2、确定面板计算模型：
面板以次楞为支座，按照三跨等跨连续梁确定计算模型；
1.3、确定次楞计算模型：
次楞以主楞为支座，按照三跨等跨连续梁确定计算模型；
1.4、确定主楞计算模型：
主楞以对拉螺栓为支座，当混凝土竖向中部无结构钢筋时，按照简支梁确定计算模型；当混凝土竖向中部有一排结构钢筋时，按照二跨等跨连续梁确定计算模型；当混凝土竖向中部有两排及其以上结构钢筋时，按照三跨等跨连续梁确定计算模型；
1.5、确定混凝土一次浇筑厚度：
混凝土一次浇筑厚度按照1.0m～2.0m确定；
二、确定对拉螺栓轴向拉力：
2.1、确定对拉螺栓间距：
对拉螺栓水平间距与主楞间距相等，对拉螺栓竖向间距与结构钢筋竖向间距相等；
2.2、确定对拉螺栓轴向拉力：
当主楞为简支梁时，按照主楞支座反力确定对拉螺栓轴向拉力；当主楞为二跨等跨连续梁时，按照主楞中间支座左右剪力绝对值之和确定对拉螺栓轴向拉力；当主楞为三跨等跨连续梁时，按照主楞第二支座左右剪力绝对值之和确定对拉螺栓轴向拉力；
三、确定模板系统受力构件材质：
采用竹胶合板面板、方木次楞、Q235级槽钢主楞和垫板、HRB400级螺栓和螺母；
四、面板承载力验算：
4.1、面板侧压力标准值计算：Gk＝γcH；
式中：Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2；
γc—混凝土容重，取24KN/m3；
H—混凝土一次浇筑厚度，单位m；
4.2、面板均布荷载设计值计算：qm＝(γGGk+γQQk)B；
式中：qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m；
γG—面板侧压力分项系数，取1.2；
Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2；
γQ—倾倒混凝土产生的水平荷载分项系数，取1.4；
Qk—倾倒混凝土产生的水平荷载标准值，单位KN/m2；
B—面板计算单元，取1000㎜；
4.3、面板抗弯强度验算
面板最大弯矩计算：
面板抗弯强度验算：σ1＝M1max/W1≤[σ1]；
式中：M1max—面板最大弯矩值,单位KN·m；
KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1；
qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m；
lm—面板跨度，单位m；
σ1—面板抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W1—面板截面抵抗矩，单位mm3；
[σ1]—面板抗弯强度设计值，单位N/mm2；
4.4、面板挠度验算：ω1max＝(Kw3qmlm 4)/(100E1I1)≤[ω1]；
式中：ω1max—面板最大挠度计算值，单位mm；
Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，取0.677；
qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m；
lm—面板跨度，单位mm；
E1-面板弹性模量，单位N/mm2；
I1—面板截面惯性矩，单位mm4；
[ω1]—面板容许挠度值取lm/400，单位mm；
五、次楞承载力验算：
5.1、次楞均布荷载设计值计算：qc＝(γGGk+γQQk)a；
式中：qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
γG—面板侧压力分项系数，取1.2；
Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2；
γQ—倾倒混凝土产生的水平荷载分项系数取1.4；
Qk—倾倒混凝土产生的水平荷载标准值，单位KN/m2；
a—次楞间距，单位m；
5.2、次楞抗弯强度验算
次楞最大弯矩计算：M2max＝KM3qclc 2；
次楞抗弯强度验算：σ2＝M2max/W2≤[σ2]；
式中：M2max—次楞最大弯矩值,单位KN·m；
KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位m；
σ2—次楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W2—次楞截面抵抗矩，单位mm3；
[σ2]—次楞抗弯强度设计值，单位N/mm2；
5.3、次楞抗剪强度验算：
次楞最大剪力设计值：V＝KV3左qclc；
次楞抗剪强度按下式验算:τ＝(3V/2bh)≤fV；
式中：V—次楞最大剪力设计值，单位KN；
KV3左—三跨等跨连续梁第二支座左侧剪力系数，取0.6；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位m；
τ—次楞剪切应力设计值,单位N/mm2；
b-次楞截面宽度，单位mm；
h—次楞截面高度，单位mm；
fV—次楞抗剪强度设计值,单位N/mm2；
5.4、次楞挠度验算：ω2max＝(Kw3qclc 4)/(100E2I2)≤[ω2]；
式中：ω2max—次楞最大挠度计算值，单位mm；
Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，取0.677；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位mm；
E2-次楞弹性模量，单位N/mm2；
I2—次楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω2]—次楞容许挠度值取lc/400，单位mm；
六、主楞承载力验算：
6.1、主楞为简支梁时的承载力验算
6.1.1、次楞支座反力设计值计算：F＝KV3左右qclc；
式中：F—次楞最大支座反力设计值，单位KN；
KV3左右—三跨等跨连续梁第二支座左右剪力系数绝对值之和，取1.1；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位m；
6.1.2、主楞等效均布荷载设计值计算：qz＝nF/lz
式中：qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
n—次楞根数；
F—次楞最大支座反力设计值，单位KN；
lz—主楞跨度，单位m；
6.1.3、主楞抗弯强度验算
主楞最大弯矩计算：
主楞抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；
式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3；
[σ3]—主楞抗弯强度设计值，单位N/mm2；
6.1.4、主楞挠度验算：
式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位mm；
E3-主楞弹性模量，单位N/mm2；
I3—主楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm；
6.2、主楞为二跨等跨连续梁时的承载力验算
6.2.1、主楞抗弯强度验算
主楞最大弯矩计算：M3max＝KM2qzlz 2；
主楞抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；
式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m；
KM2—二跨等跨连续梁弯矩系数，取0.125；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3；
[σ3]—主楞抗弯强度设计值，单位N/mm2；
6.2.2、主楞挠度验算：ω3max＝(Kw2qzlz 4)/(100E3I3)≤[ω3]；
式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm；
Kw2—二跨等跨连续梁挠度系数，取0.521；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位mm；
E3-主楞弹性模量，单位N/mm2；
I3—主楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm；
6.3、主楞为三跨等跨连续梁时的承载力验算
6.3.1、主楞抗弯强度验算
主楞最大弯矩计算：M3max＝KM3qzlz 2；
主楞抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；
式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m；
KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3；
6.3.2、主楞挠度验算：ω3max＝(Kw3qzlz 4)/(100E3I3)≤[ω3]；
式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm；
Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，0.677；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位mm；
E3-主楞弹性模量，单位N/mm2；
I3—主楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm；
七、对拉螺栓承载力验算：
7.1、当主楞为简支梁时对拉螺栓承载力验算
7.1.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N1＝qzlz/2；
7.1.2、对拉螺栓抗拉强度验算：
7.2、当主楞为二跨等跨连续梁时对拉螺栓承载力验算
7.2.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N2＝KV2左右qzlz；
7.2.2、对拉螺栓抗拉强度验算：
7.3、当主楞为三跨等跨连续梁时对拉螺栓承载力验算
7.3.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N3＝KV3左右qzlz；
7.3.2、对拉螺栓抗拉强度验算：
上述式中：N1、N2、N3—主楞分别为简支梁、二跨等跨连续梁和三跨等跨连续梁时的对拉螺栓轴向力设计值,单位KN；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
An—对拉螺栓净截面面积，单位mm2；
ft b—对拉螺栓抗拉强度设计值，单位N/mm2；
KV2左右—二跨等跨连续梁中间支座左右剪力系数绝对值之和，取1.25；
KV3左右—三跨等跨连续梁第二支座左右剪力系数绝对值之和，取1.1；
八、结构钢筋抗拉强度复核验算:Ni≤πr2fy；
式中Ni—分别与N1、N2、N3相对应的对拉螺栓轴向力设计值,单位KN；
r—结构钢筋半径，单位mm；
fy—结构钢筋抗拉强度设计值，单位N/mm2；
九、制作模板：
9.1、裁割并组合与混凝土侧面外轮廓宽、高相等的竹胶合板面板；
9.2、裁割并组合长度与混凝土侧面宽度相等的方木次楞；
9.3、采用直径2㎜～3㎜沉头螺丝，将次楞与面板连接为整体，并在面板上打螺栓预留孔形成装配式模板；
十、制作主楞：
裁割与模板高度相等的Q235级槽钢主楞；
十一、制作螺栓及其垫板：
采用HRB400级钢筋套丝制作螺栓；采用Q235级钢板切割制作垫板；
十二、螺栓连接：
12.1、螺栓对应位置的结构钢筋采用直螺纹套筒连接接长，直条结构钢筋两端套丝并安装直螺纹套筒；
12.2、将螺栓拧入直条结构钢筋两端直螺纹套筒内形成模板对拉螺栓；
12.3、将螺栓对应位置的弯钩结构钢筋水平段两端与螺栓轴心对齐后，采用气体保护焊连接形成模板对拉螺栓；
12.4、在对拉螺栓上焊接模板限位器；
十三、模板就位固定：
13.1、采用吊车将模板吊装就位，并将对拉螺栓穿入面板的螺栓预留孔内；
13.2、安装主楞、垫板和螺母后临时固定模板，经校正模板位置和垂直度符合要求后拧紧螺母将模板固定牢固；
十四、浇筑混凝土：
混凝土一次浇筑厚度为1.0m～2.0m，自混凝土平面中部向四周浇筑，下层混凝土初凝前浇筑上层混凝土，依次推进循环到顶，确保浇筑层之间不产生施工冷缝。
其中，优选方案为：
所述步骤九中竹胶合板面板厚度为12㎜～15㎜；方木次楞截面为50㎜×70㎜～60㎜×80㎜；当整根次楞长度小于混凝土宽度时，采用榫卯式胶粘连接接长次楞。
所述步骤十中主楞为两根并列8#～16#槽钢。
所述步骤十一中的螺栓是利用下料剩余短钢筋制作，直径为18㎜～32㎜，长度为主楞截面高度、次楞截面高度与100mm～150mm之和。
所述步骤十一中垫板厚度为10㎜～15㎜、宽度为50㎜～60㎜，长度为两根并列槽钢主楞翼缘宽度与螺栓直径之和。
所述步骤十二中的直条结构钢筋和弯钩结构钢筋统称为结构钢筋。
所述步骤十三中模板限位器为直径10㎜～12㎜，长度为80㎜～120㎜下料剩余短钢筋制作，模板限位器外侧与混凝土外边缘一平。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)为厚大混凝土结构侧面模板工程提供科学的计算模型及设计与施工方法；
2)采用结构钢筋与短螺栓连接形成厚大混凝土侧面模板对拉螺栓，螺栓钢材用量仅为传统技术螺栓钢材用量的1/500，符合节能环保要求；
3)利用短螺栓与结构钢筋连接，不改变结构设计配筋率，可消除传统技术设置密集通长对拉螺栓导致构件超筋脆性破坏的关键性技术难题；
4)利用混凝土侧压力作用建立结构钢筋预应力，可抵消大体积混凝土部分温度收缩应力，实现抑制大体积混凝土结构开裂之目的；
5)利用两根并列槽钢解决超大跨度主楞强度和刚度不满足要求的关键性技术难题；
6)模板可工厂化加工，现场装配式施工，操作简单，施工效率高，质量稳定可靠，符合优势互补、节能降耗与绿色施工要求，具有模板设计与施工技术前瞻引领效应和显著的社会效益与经济效益，推广应用前景广阔。
附图说明
图1是是本发明侧面模板立面示意图；
图2是本发明侧面模板剖面示意图。
图中：1、面板；2、次楞；3、主楞；4、垫板；5、螺栓；6、螺母；7、气体保护焊；8、弯钩结构钢筋；9、混凝土；10、直螺纹套筒；11、模板限位器；12、直条结构钢筋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1-2所示，本实施例所述厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，采取以下步骤：
一、确定模板系统计算模型：
1.1、确定次楞2和主楞3布置方向与间距：
次楞2水平布置，间距为200㎜～250㎜；主楞3竖向布置，间距为400～600㎜，并与结构钢筋水平间距倍数协调一致；
1.2、确定面板1计算模型：
面板1以次楞2为支座，按照三跨等跨连续梁确定计算模型；
1.3、确定次楞2计算模型：
次楞2以主楞3为支座，按照三跨等跨连续梁确定计算模型；
1.4、确定主楞3计算模型：
主楞3以对拉螺栓为支座，当混凝土9竖向中部无结构钢筋时，按照简支梁确定计算模型；当混凝土9竖向中部有一排结构钢筋时，按照二跨等跨连续梁确定计算模型；当混凝土9竖向中部有两排及其以上结构钢筋时，按照三跨等跨连续梁确定计算模型；
1.5、确定混凝土9一次浇筑厚度：
混凝土9一次浇筑厚度按照1.0m～2.0m确定；
二、确定对拉螺栓轴向拉力：
2.1、确定对拉螺栓间距：
对拉螺栓水平间距与主楞3间距相等，对拉螺栓竖向间距与结构钢筋竖向间距相等；
2.2、确定对拉螺栓轴向拉力：
当主楞3为简支梁时，按照主楞3支座反力确定对拉螺栓轴向拉力；当主楞3为二跨等跨连续梁时，按照主楞3中间支座左右剪力绝对值之和确定对拉螺栓轴向拉力；当主楞3为三跨等跨连续梁时，按照主楞3第二支座左右剪力绝对值之和确定对拉螺栓轴向拉力；
三、确定模板系统受力构件材质：
采用竹胶合板面板、方木次楞、Q235级槽钢主楞和垫板4、HRB400级螺栓和螺母6；
四、面板1承载力验算：
4.1、面板1侧压力标准值计算：Gk＝γcH；
式中：Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2；
γc—混凝土容重，取24KN/m3；
H—混凝土一次浇筑厚度，单位m；
4.2、面板1均布荷载设计值计算：qm＝(γGGk+γQQk)B；
式中：qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m；
γG—面板侧压力分项系数，取1.2；
Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2；
γQ—倾倒混凝土产生的水平荷载分项系数，取1.4；
Qk—倾倒混凝土产生的水平荷载标准值，单位KN/m2；
B—面板计算单元，取1000㎜；
4.3、面板1抗弯强度验算
面板1最大弯矩计算：
面板1抗弯强度验算：σ1＝M1max/W1≤[σ1]；
式中：M1max—面板最大弯矩值,单位KN·m；
KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1；
qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m；
lm—面板跨度，单位m；
σ1—面板抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W1—面板截面抵抗矩，单位mm3；
[σ1]—面板抗弯强度设计值，单位N/mm2；
4.4、面板1挠度验算：ω1max＝(Kw3qmlm 4)/(100E1I1)≤[ω1]；
式中：ω1max—面板最大挠度计算值，单位mm；
Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，取0.677；
qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m；
lm—面板跨度，单位mm；
E1-面板弹性模量，单位N/mm2；
I1—面板截面惯性矩，单位mm4；
[ω1]—面板容许挠度值取lm/400，单位mm；
五、次楞2承载力验算：
5.1、次楞2均布荷载设计值计算：qc＝(γGGk+γQQk)a；
式中：qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
γG—面板侧压力分项系数，取1.2；
Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2；
γQ—倾倒混凝土产生的水平荷载分项系数取1.4；
Qk—倾倒混凝土产生的水平荷载标准值，单位KN/m2；
a—次楞间距，单位m；
5.2、次楞2抗弯强度验算
次楞2最大弯矩计算：M2max＝KM3qclc 2；
次楞2抗弯强度验算：σ2＝M2max/W2≤[σ2]；
式中：M2max—次楞最大弯矩值,单位KN·m；
KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位m；
σ2—次楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W2—次楞截面抵抗矩，单位mm3；
[σ2]—次楞抗弯强度设计值，单位N/mm2；
5.3、次楞2抗剪强度验算：
次楞2最大剪力设计值：V＝KV3左qclc；
次楞2抗剪强度按下式验算:τ＝(3V/2bh)≤fV；
式中：V—次楞最大剪力设计值，单位KN；
KV3左—三跨等跨连续梁第二支座左侧剪力系数，取0.6；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位m；
τ—次楞剪切应力设计值,单位N/mm2；
b-次楞截面宽度，单位mm；
h—次楞截面高度，单位mm；
fV—次楞抗剪强度设计值,单位N/mm2；
5.4、次楞2挠度验算：ω2max＝(Kw3qclc 4)/(100E2I2)≤[ω2]；
式中：ω2max—次楞最大挠度计算值，单位mm；
Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，取0.677；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位mm；
E2-次楞弹性模量，单位N/mm2；
I2—次楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω2]—次楞容许挠度值取lc/400，单位mm；
六、主楞3承载力验算：
6.1、主楞3为简支梁时的承载力验算
6.1.1、次楞2支座反力设计值计算：F＝KV3左右qclc；
式中：F—次楞最大支座反力设计值，单位KN；
KV3左右—三跨等跨连续梁第二支座左右剪力系数绝对值之和，取1.1；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位m；
6.1.2、主楞3等效均布荷载设计值计算：qz＝nF/lz
式中：qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
n—次楞根数；
F—次楞最大支座反力设计值，单位KN；
lz—主楞跨度，单位m；
6.1.3、主楞3抗弯强度验算
主楞3最大弯矩计算：
主楞3抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；
式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3；
[σ3]—主楞抗弯强度设计值，单位N/mm2；
6.1.4、主楞3挠度验算：
式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位mm；
E3-主楞弹性模量，单位N/mm2；
I3—主楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm；
6.2、主楞3为二跨等跨连续梁时的承载力验算
6.2.1、主楞3抗弯强度验算
主楞3最大弯矩计算：M3max＝KM2qzlz 2；
主楞3抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；
式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m；
KM2—二跨等跨连续梁弯矩系数，取0.125；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3；
[σ3]—主楞抗弯强度设计值，单位N/mm2；
6.2.2、主楞3挠度验算：ω3max＝(Kw2qzlz 4)/(100E3I3)≤[ω3]；
式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm；
Kw2—二跨等跨连续梁挠度系数，取0.521；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位mm；
E3-主楞弹性模量，单位N/mm2；
I3—主楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm；
6.3、主楞3为三跨等跨连续梁时的承载力验算
6.3.1、主楞3抗弯强度验算
主楞3最大弯矩计算：M3max＝KM3qzlz 2；
主楞3抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；
式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m；
KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3；
6.3.2、主楞3挠度验算：ω3max＝(Kw3qzlz 4)/(100E3I3)≤[ω3]；
式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm；
Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，0.677；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位mm；
E3-主楞弹性模量，单位N/mm2；
I3—主楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm；
七、对拉螺栓承载力验算：
7.1、当主楞3为简支梁时对拉螺栓承载力验算
7.1.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N1＝qzlz/2；
7.1.2、对拉螺栓抗拉强度验算：
7.2、当主楞3为二跨等跨连续梁时对拉螺栓承载力验算
7.2.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N2＝KV2左右qzlz；
7.2.2、对拉螺栓抗拉强度验算：
7.3、当主楞3为三跨等跨连续梁时对拉螺栓承载力验算
7.3.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N3＝KV3左右qzlz；
7.3.2、对拉螺栓抗拉强度验算：
上述式中：N1、N2、N3—主楞分别为简支梁、二跨等跨连续梁和三跨等跨连续梁时的对拉螺栓轴向力设计值,单位KN；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
An—对拉螺栓净截面面积，单位mm2；
ft b—对拉螺栓抗拉强度设计值，单位N/mm2；
KV2左右—二跨等跨连续梁中间支座左右剪力系数绝对值之和，取1.25；
KV3左右—三跨等跨连续梁第二支座左右剪力系数绝对值之和，取1.1；
八、结构钢筋抗拉强度复核验算:Ni≤πr2fy；
式中Ni—分别与N1、N2、N3相对应的对拉螺栓轴向力设计值,单位KN；
r—结构钢筋半径，单位mm；
fy—结构钢筋抗拉强度设计值，单位N/mm2；
九、制作模板：
9.1、裁割并组合与混凝土9侧面外轮廓宽、高相等的竹胶合板面板；
9.2、裁割并组合长度与混凝土9侧面宽度相等的方木次楞；
9.3、采用直径2㎜～3㎜沉头螺丝，将次楞2与面板1连接为整体，并在面板1上打螺栓5预留孔形成装配式模板；
十、制作主楞3：
裁割与模板高度相等的Q235级槽钢主楞；
十一、制作螺栓5及其垫板4：
采用HRB400级钢筋套丝制作螺栓5；采用Q235级钢板切割制作垫板4；
十二、螺栓5连接：
12.1、螺栓5对应位置的结构钢筋采用直螺纹套筒10连接接长，直条结构钢筋12两端套丝并安装直螺纹套筒10；
12.2、将螺栓5拧入直条结构钢筋12两端直螺纹套筒10内形成模板对拉螺栓；
12.3、将螺栓5对应位置的弯钩结构钢筋8水平段两端与螺栓5轴心对齐后，采用气体保护焊7连接形成模板对拉螺栓；
12.4、在对拉螺栓上焊接模板限位器11；
十三、模板就位固定：
13.1、采用吊车将模板吊装就位，并将对拉螺栓穿入面板1的螺栓5预留孔内；
13.2、安装主楞3、垫板4和螺母6后临时固定模板，经校正模板位置和垂直度符合要求后拧紧螺母6将模板固定牢固；
十四、浇筑混凝土9：
混凝土9一次浇筑厚度为1.0m～2.0m，自混凝土9平面中部向四周浇筑，下层混凝土9初凝前浇筑上层混凝土9，依次推进循环到顶，确保浇筑层之间不产生施工冷缝。
其中，步骤九中竹胶合板面板厚度为12㎜～15㎜；方木次楞截面为50㎜×70㎜～60㎜×80㎜；当整根次楞2长度小于混凝土9宽度时，采用榫卯式胶粘连接接长次楞2；步骤十中主楞3为两根并列8#～16#槽钢；所述步骤十一中的螺栓5是利用下料剩余短钢筋制作，直径为18㎜～32㎜，长度为主楞3截面高度、次楞2截面高度与100mm～150mm之和。
所述步骤十一中垫板4厚度为10㎜～15㎜、宽度为50㎜～60㎜，长度为两根并列槽钢主楞翼缘宽度与螺栓5直径之和；步骤十二中的直条结构钢筋12和弯钩结构钢筋8统称为结构钢筋；步骤十三中模板限位器11为直径10㎜～12㎜，长度为80㎜～120㎜下料剩余短钢筋制作，模板限位器11外侧与混凝土9外边缘一平。
Claims (7)
1.一种厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，采取以下步骤：
一、确定模板系统计算模型：
1.1、确定次楞和主楞布置方向与间距：
次楞水平布置，间距为200㎜～250㎜；主楞竖向布置，间距为400～600㎜，并与结构钢筋水平间距倍数协调一致；
1.2、确定面板计算模型：
面板以次楞为支座，按照三跨等跨连续梁确定计算模型；
1.3、确定次楞计算模型：
次楞以主楞为支座，按照三跨等跨连续梁确定计算模型；
1.4、确定主楞计算模型：
主楞以对拉螺栓为支座，当混凝土竖向中部无结构钢筋时，按照简支梁确定计算模型；当混凝土竖向中部有一排结构钢筋时，按照二跨等跨连续梁确定计算模型；当混凝土竖向中部有两排及其以上结构钢筋时，按照三跨等跨连续梁确定计算模型；
1.5、确定混凝土一次浇筑厚度：
混凝土一次浇筑厚度按照1.0m～2.0m确定；
二、确定对拉螺栓轴向拉力：
2.1、确定对拉螺栓间距：
对拉螺栓水平间距与主楞间距相等，对拉螺栓竖向间距与结构钢筋竖向间距相等；
2.2、确定对拉螺栓轴向拉力：
当主楞为简支梁时，按照主楞支座反力确定对拉螺栓轴向拉力；当主楞为二跨等跨连续梁时，按照主楞中间支座左右剪力绝对值之和确定对拉螺栓轴向拉力；当主楞为三跨等跨连续梁时，按照主楞第二支座左右剪力绝对值之和确定对拉螺栓轴向拉力；
三、确定模板系统受力构件材质：
采用竹胶合板面板、方木次楞、Q235级槽钢主楞和垫板、HRB400级螺栓和螺母；
四、面板承载力验算：
4.1、面板侧压力标准值计算：Gk＝γcH；
式中：Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2；
γc—混凝土容重，取24KN/m3；
H—混凝土一次浇筑厚度，单位m；
4.2、面板均布荷载设计值计算：qm＝(γGGk+γQQk)B；
式中：qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m；
γG—面板侧压力分项系数，取1.2；
Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2；
γQ—倾倒混凝土产生的水平荷载分项系数，取1.4；
Qk—倾倒混凝土产生的水平荷载标准值，单位KN/m2；
B—面板计算单元，取1000㎜；
4.3、面板抗弯强度验算
面板最大弯矩计算：
面板抗弯强度验算：σ1＝M1max/W1≤[σ1]；
式中：M1max—面板最大弯矩值,单位KN·m；
KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1；
qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m；
lm—面板跨度，单位m；
σ1—面板抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W1—面板截面抵抗矩，单位mm3；
[σ1]—面板抗弯强度设计值，单位N/mm2；
4.4、面板挠度验算：ω1max＝(Kw3qmlm 4)/(100E1I1)≤[ω1]；
式中：ω1max—面板最大挠度计算值，单位mm；
Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，取0.677；
qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m；
lm—面板跨度，单位mm；
E1-面板弹性模量，单位N/mm2；
I1—面板截面惯性矩，单位mm4；
[ω1]—面板容许挠度值取lm/400，单位mm；
五、次楞承载力验算：
5.1、次楞均布荷载设计值计算：qc＝(γGGk+γQQk)a；
式中：qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
γG—面板侧压力分项系数，取1.2；
Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2；
γQ—倾倒混凝土产生的水平荷载分项系数取1.4；
Qk—倾倒混凝土产生的水平荷载标准值，单位KN/m2；
a—次楞间距，单位m；
5.2、次楞抗弯强度验算
次楞最大弯矩计算：M2max＝KM3qclc 2；
次楞抗弯强度验算：σ2＝M2max/W2≤[σ2]；
式中：M2max—次楞最大弯矩值,单位KN·m；
KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位m；
σ2—次楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W2—次楞截面抵抗矩，单位mm3；
[σ2]—次楞抗弯强度设计值，单位N/mm2；
5.3、次楞抗剪强度验算：
次楞最大剪力设计值：V＝KV3左qclc；
次楞抗剪强度按下式验算:τ＝(3V/2bh)≤fV；
式中：V—次楞最大剪力设计值，单位KN；
KV3左—三跨等跨连续梁第二支座左侧剪力系数，取0.6；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位m；
τ—次楞剪切应力设计值,单位N/mm2；
b-次楞截面宽度，单位mm；
h—次楞截面高度，单位mm；
fV—次楞抗剪强度设计值,单位N/mm2；
5.4、次楞挠度验算：ω2max＝(Kw3qclc 4)/(100E2I2)≤[ω2]；
式中：ω2max—次楞最大挠度计算值，单位mm；
Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，取0.677；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位mm；
E2-次楞弹性模量，单位N/mm2；
I2—次楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω2]—次楞容许挠度值取lc/400，单位mm；
六、主楞承载力验算：
6.1、主楞为简支梁时的承载力验算
6.1.1、次楞支座反力设计值计算：F＝KV3左右qclc；
式中：F—次楞最大支座反力设计值，单位KN；
KV3左右—三跨等跨连续梁第二支座左右剪力系数绝对值之和，取1.1；
qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m；
lc—次楞跨度，单位m；
6.1.2、主楞等效均布荷载设计值计算：qz＝nF/lz
式中：qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
n—次楞根数；
F—次楞最大支座反力设计值，单位KN；
lz—主楞跨度，单位m；
6.1.3、主楞抗弯强度验算
主楞最大弯矩计算：
主楞抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；
式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3；
[σ3]—主楞抗弯强度设计值，单位N/mm2；
6.1.4、主楞挠度验算：
式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位mm；
E3-主楞弹性模量，单位N/mm2；
I3—主楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm；
6.2、主楞为二跨等跨连续梁时的承载力验算
6.2.1、主楞抗弯强度验算
主楞最大弯矩计算：M3max＝KM2qzlz 2；
主楞抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；
式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m；
KM2—二跨等跨连续梁弯矩系数，取0.125；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3；
[σ3]—主楞抗弯强度设计值，单位N/mm2；
6.2.2、主楞挠度验算：ω3max＝(Kw2qzlz 4)/(100E3I3)≤[ω3]；
式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm；
Kw2—二跨等跨连续梁挠度系数，取0.521；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位mm；
E3-主楞弹性模量，单位N/mm2；
I3—主楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm；
6.3、主楞为三跨等跨连续梁时的承载力验算
6.3.1、主楞抗弯强度验算
主楞最大弯矩计算：M3max＝KM3qzlz 2；
主楞抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；
式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m；
KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2；
W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3；
6.3.2、主楞挠度验算：ω3max＝(Kw3qzlz 4)/(100E3I3)≤[ω3]；
式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm；
Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，0.677；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位mm；
E3-主楞弹性模量，单位N/mm2；
I3—主楞截面惯性矩，单位mm4；
[ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm；
七、对拉螺栓承载力验算：
7.1、当主楞为简支梁时对拉螺栓承载力验算
7.1.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N1＝qzlz/2；
7.1.2、对拉螺栓抗拉强度验算：
7.2、当主楞为二跨等跨连续梁时对拉螺栓承载力验算
7.2.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N2＝KV2左右qzlz；
7.2.2、对拉螺栓抗拉强度验算：
7.3、当主楞为三跨等跨连续梁时对拉螺栓承载力验算
7.3.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N3＝KV3左右qzlz；
7.3.2、对拉螺栓抗拉强度验算：
上述式中：N1、N2、N3—主楞分别为简支梁、二跨等跨连续梁和三跨等跨连续梁时的对拉螺栓轴向力设计值,单位KN；
qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m；
lz—主楞跨度，单位m；
An—对拉螺栓净截面面积，单位mm2；
ft b—对拉螺栓抗拉强度设计值，单位N/mm2；
KV2左右—二跨等跨连续梁中间支座左右剪力系数绝对值之和，取1.25；
KV3左右—三跨等跨连续梁第二支座左右剪力系数绝对值之和，取1.1；
八、结构钢筋抗拉强度复核验算:Ni≤πr2fy；
式中Ni—分别与N1、N2、N3相对应的对拉螺栓轴向力设计值,单位KN；
r—结构钢筋半径，单位mm；
fy—结构钢筋抗拉强度设计值，单位N/mm2；
九、制作模板：
9.1、裁割并组合与混凝土侧面外轮廓宽、高相等的竹胶合板面板；
9.2、裁割并组合长度与混凝土侧面宽度相等的方木次楞；
9.3、采用直径2㎜～3㎜沉头螺丝，将次楞与面板连接为整体，并在面板上打螺栓预留孔形成装配式模板；
十、制作主楞：
裁割与模板高度相等的Q235级槽钢主楞；
十一、制作螺栓及其垫板：
采用HRB400级钢筋套丝制作螺栓；采用Q235级钢板切割制作垫板；
十二、螺栓连接：
12.1、螺栓对应位置的结构钢筋采用直螺纹套筒连接接长，直条结构钢筋两端套丝并安装直螺纹套筒；
12.2、将螺栓拧入直条结构钢筋两端直螺纹套筒内形成模板对拉螺栓；
12.3、将螺栓对应位置的弯钩结构钢筋水平段两端与螺栓轴心对齐后，采用气体保护焊连接形成模板对拉螺栓；
12.4、在对拉螺栓上焊接模板限位器；
十三、模板就位固定：
13.1、采用吊车将模板吊装就位，并将对拉螺栓穿入面板的螺栓预留孔内；
13.2、安装主楞、垫板和螺母后临时固定模板，经校正模板位置和垂直度符合要求后拧紧螺母将模板固定牢固；
十四、浇筑混凝土：
混凝土一次浇筑厚度为1.0m～2.0m，自混凝土平面中部向四周浇筑，下层混凝土初凝前浇筑上层混凝土，依次推进循环到顶，确保浇筑层之间不产生施工冷缝。
2.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤九中竹胶合板面板厚度为12㎜～15㎜；方木次楞截面为50㎜×70㎜～60㎜×80㎜；当整根次楞长度小于混凝土宽度时，采用榫卯式胶粘连接接长次楞。
3.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤十中主楞为两根并列8#～16#槽钢。
4.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤十一中的螺栓是利用下料剩余短钢筋制作，直径为18㎜～32㎜，长度为主楞截面高度、次楞截面高度与100mm～150mm之和。
5.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤十一中垫板厚度为10㎜～15㎜、宽度为50㎜～60㎜，长度为两根并列槽钢主楞翼缘宽度与螺栓直径之和。
6.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤十二中的直条结构钢筋和弯钩结构钢筋统称为结构钢筋。
7.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤十三中模板限位器为直径10㎜～12㎜，长度为80㎜～120㎜下料剩余短钢筋制作，模板限位器外侧与混凝土外边缘一平。
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- 2019-01-31 CN CN201910098119.XA patent/CN109706931B/zh active Active
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| CN109706931A (zh) | 2019-05-03 |
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