CN113882659A - 一种建筑专用模板组合结构抗变体系 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑工程技术领域,具体为一种建筑专用模板组合结构抗变体系,包括:模板组合体系:所述模板组合体系是由支坐模、墙柱模、梁模、楼板模、支撑体系和卡扣件组成;组合模结构平面定位法:建筑模板安装时,首先使用室内水平转角支坐模的组合,对拉形成90度的区域水平定位后,开始逐步安装;组合模垂角联接法:所述所有模板连接必须定制角体模板,再进行拼装连接;组合模水平角联接法:垂直转换成水平的角,本发明中,将所有建筑模块采用企口挂插连接的方式,便于减少连接构件,安装快捷,缩短建筑工程施工工期,节约能耗,降低模板制造成本,同时所有的建筑模板形成一体,具有自我结构约束的功能,提高了模板的整体性与抗变形能力。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域,具体为一种建筑专用模板组合结构抗变体系。
背景技术
建筑模板是一种临时性支护结构,按设计要求制作,使混凝土结构、构件按规定的位置、几何尺寸成形,保持其正确位置,并承受建筑模板自重及作用在其上的外部荷载,进行模板工程的目的,是保证混凝土工程质量与施工安全、加快施工进度和降低工程成本。
在现有技术中,建筑模板在使用时,在使用时,由于上部混凝土的压力,位于最下侧的模板会产生形变,严重影响建筑模板的使用强度和使用寿命,且在现有的同场景建筑模板施工过程中,安装模板时需要做转角连接扣件,安装时间长,拆除时出现脱不了模的现象,损坏模板,在使用过程中传统的像木模板转角处要用钉子钉,铝制模板要特制角模,安装时需要卡扣螺栓,费时费力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑专用模板组合结构抗变体系,以解决上述背景技术中提出的问题,主要原理是利用模板的自我结构的约束,使之相互约束稳定,且在使用时,安装简便,省时省力。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种建筑专用模板组合结构抗变体系,包括:
1)模板组合体系:所述建筑模板组合体系是由支坐模、墙柱模、梁模、楼板模、支撑体系和卡扣件组成;
2)组合模结构平面定位法:所述建筑模板安装时,首先使用室内水平转角支坐模的组合,对拉形成90°的区域水平定位后,开始逐步安装;
3)组合模垂角联接法:所述模板组合体系中的所有模板连接必须定制角体模板,再进行拼装连接;
4)组合模水平角联接法:所述建筑模板垂直转换成水平的角,即为墙、柱、梁与楼板交集的水平角。
优选的,所述组合模垂角联接法中的模板组合体系是所有角体模板挂插结构自联,用于受到混凝土重力的情况下,所述角体模板相互牵连,且角体模板不会产生变形。
优选的,所述组合模垂角联接法中的模板边框倒角45°,斜肋边开90°+45°+45°直角口,用两块倒角模板拼接形成90°,斜肋处形成的小方口插入方栓铁盖片,联接固定两块倒角模板,防止在外力下滑动变形,影响砼构件的外观。
优选的,所述组合模水平角联接法中的组合膜水平角连接法采用企口挂插原理,墙、柱、梁模与楼板模结合处,为凹槽带斜边,楼板模凸榫带斜边,形成楼板模挂插在墙、柱、梁模上的一种支撑结构模式,在垂直三角连接片的辅助稳定下,从而形成所述模板组合体系中的所述模板组合结构体系。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明中,将所有建筑模块采用企口挂插连接的方式,便于减少连接构件,安装快捷,缩短建筑工程施工工期,节约能耗,降低模板制造成本,同时所有的建筑模板形成一体,具有自我结构约束的功能,提高了模板的整体性与抗变形能力。
附图说明
图1为本发明中网格划分示意图;
图2为本发明中边界条件示意图;
图3为本发明中模板变形计算结果图;
图4为本发明中模板应力计算结果图;
图5为本发明中模板应力计算结果图;
图6为本发明中模板变形计算结果图;
图7为本发明中模板应力计算结果图;
图8为本发明中计算模板位置图;
图9为本发明中模板有限元模型图;
图10为本发明中梁模板所受荷载图;
图11为本发明中混凝土侧压力计算分布图;
图12为本发明中梁模型荷载的确定图;
图13为本发明中模板变形计算结果图;
图14为本发明中模板应力计算结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-14,本发明提供了一种技术方案:
一种建筑专用模板组合结构抗变体系,包括:
1.模板组合体系的形成:模板组合体系是由支坐模、墙柱模、梁模、楼板模、支撑体系和卡扣件组成,它的特点是所有角体挂插结构自联,受到混凝土重力的情况下,角体模板不变形。
2.组合模结构平面定位法:建筑模板安装时,首先使用室内水平转角支坐模的组合,对拉形成90°的区域水平定位后,开始逐步安装。
3.组合模垂角联接法:现有模板连接必须定制角模,再进行拼装连接,我们采用模板边框倒角45°,斜肋边开90°+45°+45°直角口,用两块倒角模板拼接形成90°,斜肋处形成的小方口插入方栓铁盖片,联接固定两块倒角模板,防止在外力下滑动变形,影响砼构件的外观。
4.组合模水平角联接法:垂直转换成水平的角,即为墙、柱、梁与楼板交集的水平角。我们同样采用企口挂插原理,墙、柱、梁模与楼板模结合处,为凹槽带斜边,楼板模凸榫带斜边,形成楼板模挂插在墙、柱、梁模上的一种支撑结构模式,在垂直三角连接片的辅助稳定下,形成模板组合结构体系。
一、模板组合结构力学计算
1、楼板模板受力分析;
1.模板数值计算模型采用通用有限元软件ABAQUS和ANSYS建立,PDCPD模板采用shell单元模拟,钢拉杆采用truss单元模拟,墙体模板模型共划分单元45379个、44255节点,边界条件为:模板底部为固结,即约束模板底部节点的Dx、Dy、Dz三个方向的线位移;约束拉杆端部节点径向的线位移,即Dz方向位移;由于窗户边缘是有侧向模板支撑的,因此约束窗户边缘节点的Dz方向位移,墙体模板的有限元模型如图1所示。
墙模板在混凝土侧压力的变形如图3所示,可以看出,每块模板的变形较大处均位于下部,这是由于混凝土侧压力随浇筑深度增加而变大,下部模板承受的荷载较大,整面墙模板的变形最大值位于转角模板处,这是因为此处为边模板,所受约束相对较小,且模数较大(横向宽度较大),最大位移值为0.22mm,该模板的l横=1000mm,因此f≤l横/400=1000/400=2.5mm,满足要求。
2.应力
墙模板在混凝土侧压力的应力如图4所示,可以看出,模板最大应力为0.53MPa,位于边模板钢拉杆锚固点处,其值远小于PD材料的拉、压强度,满足要求。
3、方栓盖片受力分析;
根据对楼面模板安装构造的分析,选取尺寸最大、跨度最大的一处楼面模板进行分析,选取的模板位置如图4所示,该位置总长5800mm,宽1800mm,共有8块模板,其中①、⑧号模板尺寸为800×1800mm,②~⑦号模板尺寸为700×1800mm,模板的面板厚度均为4mm,长肋的厚度均为10mm,短肋厚度均为15mm。
模板数值计算模型采用通用有限元软件ABAQUS和ANSYS建立,PDCPD模板采用shell单元模拟,模板间的螺栓连接采用节点耦合进行模拟,墙体模板模型共划分单元14275个、13650个节点。8块模板四周分别支撑在墙体和临时支撑梁上,因此可视为四边简支的支撑条件,因此有限元模型的边界条件为:模板四个边约束其上所有节点的Dz方向线位移,墙体模板的有限元模型如图2所示。
二、材料与作用取值
PDCPD的弹性模量为1.8~2.1GPa,密度为1.03kg/m3,拉伸强度为46~52MPa,弯曲强度70~80MPa。
楼面模板主要承受自重及混凝土浇筑时的湿重,混凝土的容重取为26kN/m3,楼面混凝土厚度为150mm,楼面模板自重记为G1,钢筋混凝土自重记为G2,施工人员及设备均布荷载G3=2.5kN/m2,则有限元计算时,作用取值为:
标准恒载:F1=G1+G2
标准活载:F2=G3=2.5kN/m2
恒荷载:F恒=1.2×F1,用于挠度计算
活荷载:F活=1.4×F2=1.4×2.5=3.75kN/m2
总荷载:F=F恒+F活=1.2×F1+3.75,用于强度计算
对于本次分析的楼面模板,挠度不得大于模板构件计算跨度的1/400,模板计算跨度为竖向支撑之间的横向间距l横,因此模板的挠度f应满足:
f≤l横/400
三、原设计计算结果
根据原设计图纸,计算得到标准恒载:F1=3.9kN/m2,恒荷载:F恒=1.2×F1=4.68kN/m2,总荷载:F=F恒+F活=1.2×F1+3.75=8.43kN/m2。
楼面模板在混凝土竖向压力作用下的应力如图5所示,可以看出,模板最大应力为29.3MPa,位于纵肋和横肋与边缘交界处,其值小于PD材料的拉、压强度,强度满足要求。
U型加强钢板,厚3mm
则标准恒载:F1=4.21kN/m2,恒荷载:F恒=1.2×F1=5.06kN/m2,总荷载:F=F恒+F活=1.2×F1+3.75=8.81kN/m2。
1.刚度验算
在恒荷载F恒的作用下,模板的变形如图6所示,可以看出,模板的变形较大值位于边板处区域,最大位移值为3.9mm,该模板的l横=1800mm,因此f<l横/400=1800/400=4.5mm,刚度满足要求。
2.强度验算
在总荷载F的作用下,模板的应力如图7所示,可以看出,模板最大应力为118.3MPa,位于钢板肋跨中底缘,小于钢材的屈服强度,满足要求。PDCPD肋板和面板的应力均比较小,最大为11.8MPa,其值小于PD材料的弯曲强度,强度满足要求。
3.梁模板受力分析;
根据对模板安装构造的分析,选取跨度最大、两侧传递荷载相对最大的一处梁模板进行分析,选取的模板位置如图8中箭头所示,该位置处梁模板的跨度为2800mm,沿跨度方向在侧模和底模交界处采用Q235角钢进行加强,角钢型号为L75×50×10,长边与底模连接,短边与侧模连接。
模板数值计算模型采用通用有限元软件ABAQUS和ANSYS建立,PDCPD模板采用shell单元模拟,模板间的螺栓连接采用节点耦合进行模拟,模板模型共划分单元11931个、11743个节点,边界条件为:梁模板支撑节点处约束相应节点的Dz方向线位移。
四、材料与作用取值
PDCPD的弹性模量为1.8~2.1GPa,密度为1.03kg/m3,拉伸强度为46~52MPa,弯曲强度70~80MPa,浇筑过程中梁模板所受荷载如图10所示。
1.梁模板的侧模承受的侧压力①
最大侧压力F根据规范《建筑施工模板安全规范》(JGJ162-2008),规范4.1.1节第4条规定,当采用内部振捣器时,新浇筑的混凝土作用于模板的侧压力标准值(G4k),可按下列公式计算,并取其中的较小值:
F=γcH (2)
式中:F-新浇混凝土对模板的侧压力计算值(kN/m2);γc-混凝土的重力密度(kN/m3);V-混凝土的浇筑速度(m/h);t0-新浇混凝土的初凝时间(h),可按试验确定;当缺乏试验资料时,可采用t0=200/(T+15)(T为混凝土的温度℃);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;坍落度为50~90mm时,取1.00;坍落度为110~150mm时,取1.15;H-混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度(m);混凝土侧压力的计算分布图形如图11所示,图中h=F/γc,h为有效压头高度。
由式(1)(2)可计算得到F=7.28kN/m2。
2.梁模板的自重及混凝土浇筑时的湿重②
混凝土的容重取为26kN/m3,楼面混凝土厚度为150mm,楼面模板自重记为G1,钢筋混凝土自重记为G2,施工人员及设备均布荷载G3=2.5kN/m2,则有限元计算时,作用取值为:
标准恒载:F1=G1+G2
标准活载:F2=G3=2.5kN/m2
恒荷载:F恒=1.2×F1,用于挠度计算
活荷载:F活=1.4×F2=1.4×2.5=3.75kN/m2
总荷载:F=F恒+F活=1.2×F1+3.75,用于强度计算
3.两侧楼面模板传递过来的荷载③和④
荷载③和④通过其他有限元模型确定:
荷载③为图12a)红色线框中边界的反力值,计算得到该处总的反力为:6.07KN。
荷载为图12b)红色线框中边界的反力值,计算得到该处总的反力为:3.61KN。③均换算为均布荷载施加至梁模型当中。
五、模板变形的限值
根据《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011),模板变形的限值按4.3.9条确定,
对于本次分析的模板,挠度不得大于模板构件计算跨度的1/400,模板计算跨度为支撑之间的间距l横,因此模板的挠度f应满足:
f≤l横/400
六、计算结果
1.变形
梁模板在各荷载作用下的变形如图13所示,可以看出,模板的变形较大值位于跨中区域,最大位移值为1.15mm,该模板的l横=2800mm,因此f<l横/400=2800/400=7mm,满足要求。
2.应力
梁模板在各荷载作用下的应力如图14所示,可以看出,模板最大应力为65.6MPa,位于角钢支撑件上,远小于钢材的屈服强度,PD材料最大应力为1.87MPa,位于侧模板下部,其值小于PD材料的拉、压强度,强度满足要求。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,由于文字表达的有限性,而客观上存在无限的具体结构,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进、润饰或变化,也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合;这些改进润饰、变化或组合,或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种建筑专用模板组合结构抗变体系,其特征在于:包括:
1)模板组合体系:所述建筑模板组合体系是由支坐模、墙柱模、梁模、楼板模、支撑体系和卡扣件组成;
2)组合模结构平面定位法:所述建筑模板安装时,首先使用室内水平转角支坐模的组合,对拉形成90°的区域水平定位后,开始逐步安装;
3)组合模垂角联接法:所述模板组合体系中的所有模板连接必须定制角体模板,再进行拼装连接;
4)组合模水平角联接法:所述建筑模板垂直转换成水平的角,即为墙、柱、梁与楼板交集的水平角。
2.根据权利要求1所述的一种建筑专用模板组合结构抗变体系,其特征在于:所述组合模垂角联接法中的模板组合体系是所有角体模板挂插结构自联,用于受到混凝土重力的情况下,所述角体模板相互牵连,且角体模板不会产生变形。
3.根据权利要求1所述的一种建筑专用模板组合结构抗变体系,其特征在于:所述组合模垂角联接法中的模板边框倒角45°,斜肋边开90°+45°+45°直角口,用两块倒角模板拼接形成90°,斜肋处形成的小方口插入方栓铁盖片,联接固定两块倒角模板,防止在外力下滑动变形,影响砼构件的外观。
4.根据权利要求1所述的一种建筑专用模板组合结构抗变体系,其特征在于:所述组合模水平角联接法中的组合膜水平角连接法采用企口挂插原理,墙、柱、梁模与楼板模结合处,为凹槽带斜边,楼板模凸榫带斜边,形成楼板模挂插在墙、柱、梁模上的一种支撑结构模式,在垂直三角连接片的辅助稳定下,从而形成所述模板组合体系中的所述模板组合结构体系。
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