CN114961048A - 一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法，具体步骤包括根据实际施工过程中对混凝土浇筑进行受力分析得到侧压力数据；根据得到的侧压力数据，基于力学模型确定主次楞强度刚度性能数据，得到主次楞间距；建立计算模型验算主次楞间距布置方案。本发明通过根据浇筑混凝土速度、混凝土塌落度、浇筑混凝土重力密度、混凝土初凝时间以及模板一次浇筑高度等按照近似流体作用分析作用于外墙免拆复合保温模板侧压力情况下模板力学性能满足施工安全要求。改变了以往经验确定主次楞间排距，准确确定根据不同的实际施工情况下的主次楞间距以满足工程要求的状况。保证了施工安全，提高作业效率和作业质量。

Description

一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法。

背景技术

随着建筑业对节能保温要求的提高，外墙免拆复合保温模板在工程中已得到广泛应用。在施工过程中免拆保温模板不仅可以作为保温作用，同时也充当模板作用。与传统模板比较，免拆复合模板刚度是小于钢模板的刚度，为了保证模板在受到浇筑混凝土侧压力作用下不变形，工程中采用主次楞加持在模板背面与模板共同抵抗荷载，其中对拉锚栓宜为主次楞交点之处。

现有技术的不足之处在于，如果主次楞间距过大，在施工过程中模板跨度过大受到混凝土浇筑的侧压力会发生弯曲变形破坏；如果主次楞布置过小，对拉螺栓预留孔过多导致模板保温效率降低同时出现后期孔洞漏浆现象。合理确定主次楞间距有工程应用背景，但目前主要依靠经验确定，无法满足工程实际需求，选择合理主次楞间距分析模板承受荷载作用有工程实际意义。改变以往经验确定主次楞间排距的方式。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法，具体步骤包括：

S1、根据实际施工过程中对混凝土浇筑进行受力分析得到侧压力数据；

S2、根据得到的侧压力数据，基于力学模型确定主次楞强度刚度性能数据，得到主次楞间距；

S3、建立计算模型验算主次楞间距布置方案。

作为本发明的进一步的方案：所述S1根据实际施工过程中对混凝土浇筑进行受力分析得到侧压力数据的具体步骤包括：

获取施工现场的混凝土一次性浇筑高度H、混凝土浇筑速度V、混凝土塌落度S、浇筑混凝土重力密度γ_c以及混凝土初凝时间t₀；

根据混凝土的侧压力公式计算测压力，所述侧压力公式为：

F₂＝γ_cH；

式中，γ_c为筑混凝土重力密度，单位为kN/m³，t₀为混凝土初凝时间，β₁和β₂分别为外加剂影响修正系数和混凝土坍落度影响修正系数，V为混凝土浇筑速度，单位为m/h，H为混凝土一次性浇筑高度；

当混凝土塌落度S≤180mm或混凝土浇筑速度V≤10m/h时，则侧压力取F₁和F₂最小值；

当混凝土塌落度S＞180mm或混凝土浇筑速度V＞10m/h时，则侧压力取F₂。

作为本发明的进一步的方案：所述S2根据得到的侧压力数据，基于力学模型确定主次楞强度刚度性能数据，得到主次楞间距的具体步骤包括：

根据次楞抗弯强度计算公式和次楞刚度计算公式，分别得到不同测压力下的次楞间距a；

所述次楞抗弯强度计算公式为：

所述次楞刚度计算公式为：

联合所述次楞抗弯强度计算公式和次楞刚度计算公式，得到：

式中，W为截面抵抗矩，单位为mm³，F’和F分别为强度验算模板所受到的测压力和刚度验算模板所受到的侧压力，E为次楞方木弹性模量，单位为MPa，I为惯性矩，单位为mm⁴，f_m为抗弯设计值。

作为本发明的进一步的方案：所述S3建立计算模型验算主次楞间距布置方案的具体步骤包括:

根据建立计算模型和得到的主次楞间距，计算主次楞产生最大挠度，计算公式为：

再计算模板抗弯强度，计算公式为：

式中，W为截面抵抗矩，单位为mm³，E为次楞方木弹性模量，单位为MPa，I为惯性矩，单位为mm⁴，q为次楞承受线荷载，单位为N/mm，M_max为承受最大弯矩，单位为N·mm，ω_max为主次楞产生最大挠度，单位为mm，σ_max为主次楞受到最大应力，单位为N/mm²；

根据上述计算结果验算主次楞间距布置方案是否合理。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

采用上述的技术方案，通过对作用于复合保温模板荷载，可根据浇筑混凝土速度,混凝土塌落度，浇筑混凝土重力密度以及混凝土初凝时间以及模板一次浇筑高度等按照近似流体作用形成侧压力来考虑。依据不同的施工条件确定合理的主次楞间距范围。并通过单向板挠度和强度进行验算主次楞间距布置方案。改变了以往经验确定主次楞间排距，能够满足不同情况下的工程施工要求。从而保证了施工安全，提高施工作业的效率和质量，可广泛应用。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1为本申请公开的一些实施例的主次楞合理间距布置方法的步骤示意图；

图2为本申请公开的一些实施例的工程施工过程中主次楞间距布置图；

图3为本申请公开的一些实施例的计算模型简化单向板示意图；

图4为本申请公开的一些实施例的单向板挠度计算简化简支梁计算图。

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，显然，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。

请参考图1，本发明实施例中，一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法，具体步骤包括：

本实施例中，保温模板是采用聚氨酯泡沫板或挤塑聚苯板，复合保温模板与常用钢模板比较，强度刚度较低。在施工中选择合理主次楞间距布置，保证模板合理承受浇筑混凝土产生侧压力，如图2所示，图示为工程施工现场主次楞间距排布。图中，1为对拉锚栓，2为次楞，3为主楞，a×b为主次楞间距。

S1、根据实际施工过程中对混凝土浇筑进行受力分析得到侧压力数据，具体步骤包括：

获取施工现场的混凝土一次性浇筑高度H、混凝土浇筑速度V、混凝土塌落度S、浇筑混凝土重力密度γ_c以及混凝土初凝时间t₀；

根据混凝土的侧压力公式计算测压力，所述侧压力公式为：

F₂＝γ_cH；

式中，γ_c为筑混凝土重力密度，单位为kN/m³，t₀为混凝土初凝时间，β₁和β₂分别为外加剂影响修正系数和混凝土坍落度影响修正系数，V为混凝土浇筑速度，单位为m/h，H为混凝土一次性浇筑高度；

当混凝土塌落度S≤180mm或混凝土浇筑速度V≤10m/h时，则侧压力取F₁和F₂最小值；

当混凝土塌落度S＞180mm或混凝土浇筑速度V＞10m/h时，则侧压力取F₂。

具体实施方式中，所述混凝土在浇筑过程中受力分析。考虑结构安全取新浇混凝土最大侧压力计算，侧压力q分析根据现场施工混凝土一次性浇筑高度H、混凝土浇筑速度V、混凝土塌落度S、浇筑混凝土重力密度γ_c以及混凝土初凝时间t₀等综合确定。由混凝土塌落度S大小选择流体压强公式计算模板所受最大侧压力q，在侧压力作用下通过主次楞强度刚度力学性能确定主次楞间距。

S2、根据得到的侧压力数据，基于力学模型确定主次楞强度刚度性能数据，得到主次楞间距，具体步骤包括：

根据次楞抗弯强度计算公式和次楞刚度计算公式，分别得到不同测压力下的次楞间距a；

所述次楞抗弯强度计算公式为：

所述次楞刚度计算公式为：

联合所述次楞抗弯强度计算公式和次楞刚度计算公式，得到：

式中，W为截面抵抗矩，单位为mm³，F’和F分别为强度验算模板所受到的测压力和刚度验算模板所受到的侧压力，E为次楞方木弹性模量，单位为MPa，I为惯性矩，单位为mm⁴，f_m为抗弯设计值。

具体的，所述的模板受力分析的计算模型主次楞间距布置决定。现场对拉锚栓的合理布置支点(最合理的位置也应使模板承载效果最佳，对拉锚栓布置支点宜布置在主、次楞的交点处)。如图3所示，图示为受力分析模型简化为为单向板。单向板挠度计算在PM程序中采用与梁挠度计算相同，取单向板最长边为最大跨度，如图4所示，图示为简支梁计算图。图2和图3中，q为施工过程中浇筑混凝土作用于双向板上荷载，b为主次楞长边方向，a为主次楞短边方向。

S3、建立计算模型验算主次楞间距布置方案，具体步骤包括:

根据保温模板的强度刚度力学性能通过力学模型计算验算主次楞间距布置合理性。

根据建立计算模型和得到的主次楞间距，计算主次楞产生最大挠度，计算公式为：

再计算模板抗弯强度，计算公式为：

式中，W为截面抵抗矩，单位为mm³，E为次楞方木弹性模量，单位为MPa，I为惯性矩，单位为mm⁴，q为次楞承受线荷载，单位为N/mm，M_max为承受最大弯矩，单位为N·mm，ω_max为主次楞产生最大挠度，单位为mm，σ_max为主次楞受到最大应力，单位为N/mm²；

根据上述计算结果验算主次楞间距布置方案是否合理。

工程实施例：

以某危旧房拆迁改造项目为例。拟建住宅楼13栋和2栋配套设施。楼栋三层以上建筑围护结构采用外免拆复合保温模板，墙体内采用内模板。施工过程中安装主次楞与对拉锚栓固定免拆模板，竖向安装50mm×100mm的方木条作为次楞，木材的弹性模量E＝7.0×103Mpa，抗弯设计值f_m＝11Mpa，横向安装钢管作为主楞，主楞截面尺寸为100mm×100mm。XPS复合板的弹性模量E＝980MPa，泊松比v＝0.3，抗弯强度设计值f_m1＝3.03MPa(带连接锚栓B型号的板极限抗弯强度)，抗剪强度设计值fv＝4.5MPa。模板的厚度h＝70mm。

根据步骤S1中的混凝土的侧压力公式计算测压力，所述侧压力公式为：

F₂＝γ_cH；

式中，γ_c为筑混凝土重力密度，单位为kN/m³，t₀为混凝土初凝时间，β₁和β₂分别为外加剂影响修正系数和混凝土坍落度影响修正系数，V为混凝土浇筑速度，单位为m/h，H为混凝土一次性浇筑高度；

其中，t₀可按t₀＝200/T+15计算(T为混凝土浇筑时温度，℃)；

当混凝土塌落度S≤180mm或混凝土浇筑速度V≤10m/h时，则侧压力取F₁和F₂最小值；

当混凝土塌落度S＞180mm或混凝土浇筑速度V＞10m/h时，则侧压力取F₂。

测得数据为所用混凝土的重力密度γ_c＝25kN/m³，混凝土的塌落度S＝200±20mm，混凝土浇筑速度V＝2.0m/h，浇筑高度H＝2m，混凝土初凝时间为t₀＝4h。进行刚度计算：F＝50kN/m²，进行强度验算：F＝60+5.6＝65.6kN/m²；

按照强度验算模板所受到的侧压力F’＝65.6kN/m²，按照刚度验算模板所受到的侧压力F＝50kN/m²，联合次楞抗弯强度计算公式和次楞刚度计算公式，得到主次楞间距a＝200mm，b＝500mm。

挠度计算采用本发明所述计算模型，根据主次楞间距a×b选择计算模型中a＝200mm，b＝500mm；对拉锚栓即主次楞间排距比值b/a＝2.5，比值大于2，计算模型可作为单向板处理。

根据模板刚度计算公式进行模板刚度验算，计算主次楞产生最大挠度，计算公式为：

再计算模板抗弯强度，计算公式为：

式中，W为截面抵抗矩，单位为mm3，矩形：W＝bh²/6，E为次楞方木弹性模量，单位为MPa，I为惯性矩，单位为mm⁴，矩形：I＝bh³/12，q为次楞承受线荷载，单位为N/mm，M_max为承受最大弯矩，单位为N·mm，ω_max为主次楞产生最大挠度，单位为mm，σ_max为主次楞受到最大应力，单位为N/mm²；

最后判断得到保温模板满足施工安全要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法，其特征在于，具体步骤包括：

S1、根据实际施工过程中对混凝土浇筑进行受力分析得到侧压力数据；

S2、根据得到的侧压力数据，基于力学模型确定主次楞强度刚度性能数据，得到主次楞间距；

S3、建立计算模型验算主次楞间距布置方案。

2.根据权利要求1所述一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法，其特征在于，所述S1根据实际施工过程中对混凝土浇筑进行受力分析得到侧压力数据的具体步骤包括：

获取施工现场的混凝土一次性浇筑高度H、混凝土浇筑速度V、混凝土塌落度S、浇筑混凝土重力密度γ_c以及混凝土初凝时间t₀；

根据混凝土的侧压力公式计算测压力，所述侧压力公式为：

F₂＝γ_cH；

式中，γ_c为筑混凝土重力密度，单位为kN/m³，t₀为混凝土初凝时间，β₁和β₂分别为外加剂影响修正系数和混凝土坍落度影响修正系数，V为混凝土浇筑速度，单位为m/h，H为混凝土一次性浇筑高度；

当混凝土塌落度S≤180mm或混凝土浇筑速度V≤10m/h时，则侧压力取F₁和F₂最小值；

当混凝土塌落度S＞180mm或混凝土浇筑速度V＞10m/h时，则侧压力取F₂。

3.根据权利要求1所述一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法，其特征在于，所述S2根据得到的侧压力数据，基于力学模型确定主次楞强度刚度性能数据，得到主次楞间距的具体步骤包括：

根据次楞抗弯强度计算公式和次楞刚度计算公式，分别得到不同测压力下的次楞间距a；

所述次楞抗弯强度计算公式为：

所述次楞刚度计算公式为：

联合所述次楞抗弯强度计算公式和次楞刚度计算公式，得到：

式中，W为截面抵抗矩，单位为mm³，F’和F分别为强度验算模板所受到的测压力和刚度验算模板所受到的侧压力，E为次楞方木弹性模量，单位为MPa，I为惯性矩，单位为mm⁴，f_m为抗弯设计值。

4.根据权利要求1所述一种基于施工过程的主次楞合理间距布置方法，其特征在于，所述S3建立计算模型验算主次楞间距布置方案的具体步骤包括:

根据建立计算模型和得到的主次楞间距，计算主次楞产生最大挠度，计算公式为：

再计算模板抗弯强度，计算公式为：

式中，W为截面抵抗矩，单位为mm³，E为次楞方木弹性模量，单位为MPa，I为惯性矩，单位为mm⁴，q为次楞承受线荷载，单位为N/mm，M_max为承受最大弯矩，单位为N·mm，ω_max为主次楞产生最大挠度，单位为mm，σ_max为主次楞受到最大应力，单位为N/mm²；

根据上述计算结果验算主次楞间距布置方案是否合理。

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