CN116861512B - 基于正投影荷载和pkpm分析的楼板模架早拆施工方法 - Google Patents
基于正投影荷载和pkpm分析的楼板模架早拆施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于建筑结构楼板模板支架设计与拆除技术领域，特别涉及一种基于正投影荷载与PKPM分析的楼板模架早拆施工方法。本发明包括：绘制楼板模架施工图；梁板正投影施工荷载组合计算；PKPM建模计算；判定梁板承载力；判定梁板刚度与裂缝；楼板模架拆除。本发明通过梁板正投影荷载输入，PKPM结构软件科学计算后确定满足模架拆除时楼板混凝土强度。具有安全可靠，经济合理，可操作性强的优势。与传统技术相比，三层及以上建筑结构施工可节约一层模板，提前7d左右拆除楼板模板支架，经济效益和社会效益显著，具有广阔推广应用前景，符合高效节能与绿色施工要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于正投影荷载和PKPM分析的楼板模架早拆施工方法，属于建筑结构楼板施工技术领域。
背景技术
目前混凝土框架结构车间、购物广场、办公楼、教学楼等大量兴起。但传统的模架设计方法是采用三层模架连续支撑，其中两层楼板混凝土达到设计强度后方可拆除首层楼板模架，造成模架使用时间长用量大，主体工期延误，模架材料费及人工费严重亏损等问题，已经成为一项亟待解决的全国性关键技术难题。
发明内容
为解决上述关键性技术难题，本发明目的在于：通过科学计算精准确定承载层楼板能够拆除模架时的混凝土强度,从而比传统技术每层提前7d拆除模架，并节约一层模板材料与配模综合费用，大幅度缩短施工周期，节约模架综合费用1/3以上。
本发明所述的基于正投影荷载和PKPM分析的楼板模架早拆施工方法，采取以下步骤：
一、绘制楼板模架施工图
1．确定模架类型及材料
按照进场的钢管类型、次楞和主次楞品种与型号、面板品种与厚度确定模架类型及材料；
2．拟定梁板模架立杆间距
（1）首先在框架梁和次梁横截面中心布置梁底立杆，然后按照距梁侧250mm～500mm布置梁侧立杆，梁跨度方向立杆间距按照600mm～900mm布置；
（2）板底立杆间距按照600mm～900mm布置，并与同向梁跨度方向立杆间距相等；
3．模架计算
（1）采用建书模板设计软件，输入梁截面、立杆间距、高度，模架立杆和主次楞材质型号和面板类型与厚度，地基类型和基本风压后，点击计算自动生成梁模架计算书。
（2）采用建书模板设计软件，输入板厚度，立杆间距、高度，模架主、次楞材质型号和面板类型与厚度，地基类型和基本风压后，点击计算自动生成板模架计算书。
4．绘制模架施工图
（1）当梁模架计算结果满足强度、刚度、稳定性要求时，方可按照计算参数绘制梁模架施工图；
（2）当板模架计算结果满足强度、刚度、稳定性要求时，方可按照计算参数绘制板模架施工图；
二、梁板正投影荷载组合计算
1．梁正投影线荷载标准值组合计算
梁正投影线荷载标准值=梁钢筋混凝土线荷载+梁模板线荷载+梁底立杆等效线荷载；
2．现浇板正投影面荷载标准值组合计算
现浇板正投影面荷载标准值=板钢筋混凝土面荷载+板模板面荷载+板底立杆等效面荷载；
三、PKPM建模计算
1．确定建模区域
选取模架承载层梁板较薄弱范围为建模区域；
2．建立计算模型
（1）输入建模区域柱、梁、板设计参数，先后生成框架柱网、框架柱、框架梁、次梁、现浇板；
（2）点击[荷载]→[恒活设置]，勾选自动计算现浇板自重，将表内恒载和活载调整为零；
（3）在活载栏内点击[梁墙]，分别输入框架梁和次梁正投影线荷载标准值；点击[板]，输入板正投影面荷载标准值；
（4）点击[楼层]→[设计参数]，修改地震烈度为不设防；点击[全楼信息]，输入拟定拆模时梁、板混凝土强度等级；点击[楼层组装]，输入楼层高度；
3．PKPM计算
（1）点击[前处理及计算]→[参数定义]，按现行《混凝土结构设计规范》GB50010确定参数定义；
（2）点击[荷载校核]，详细审核框架梁、次梁线荷载标准值和板面荷载标准值是否正确，如不正确应进行调整；
（3）点击[生成数据+全部计算]→[文本及计算书]，生成计算书文本并保存；
（4）点击[砼施工图]→[设钢筋层]→[设计参数]，按现行《混凝土结构设计规范》GB50010
确定设计参数；
（5）点击[施工图生成]，分别生成柱、梁、板施工图，梁、板配筋面积图、挠度图和裂缝图并保存；
四、判定梁板承载力
1．判定梁承载力
当梁的正弯矩、负弯矩计算配筋面积均小于或等于梁设计配筋面积时，即为梁承载力满足要求；
2．判定现浇板承载力
当现浇板的正弯矩、负弯矩计算配筋面积均小于或等于板设计配筋面积时，即为板承载力满足要求；
五、判定梁板挠度与裂缝
1．判定梁挠度与裂缝
当梁的挠度、裂缝计算简图中的最大值，均小于或等于挠度、裂缝设计容许值时，即为梁挠度和裂缝满足要求；
2．判定现浇板挠度与裂缝
当现浇板的挠度、裂缝计算简图中的最大值，均小于或等于挠度、裂缝设计容许值时，即为板的挠度和裂缝满足要求；
六、楼板模架拆除
1．混凝土试块留置与试验
（1）在承载层楼板混凝土浇筑出料口留置3组同条件养护试块。
（2）当采用成熟度法计算获得混凝土达到拟定拆模时梁、板混凝土强度等级时，方可委托具有相应资质的建筑材料检测中心，对其中一组试块做抗压强度试验。
（3）当试验强度大于或等于拟定拆模时梁、板混凝土强度等级时方可拆除承载层模架；
2．承载层楼板模架拆除
（1）当计算仅输入梁线荷载标准值和板面荷载标准值时，在承载层楼板混凝土达到计算强度，且上一层楼板混凝土浇筑完毕方可拆除其模架；
（2）当计算输入梁线荷载标准值、板面荷载标准值和施工活载标准值时，在承载层楼板混凝土达到计算强度时即可拆除模架。
其中：
所述步骤一模架类型及材料，模架钢管直径为48mm、壁厚2.7mm～3.3mm扣件式钢管或轮盘式钢管，面板为厚度12mm～18mm竹或木胶合板。
所述楼板模架早拆是相对于《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011，表4.5.2《底模拆除时的混凝土强度要求》梁板底模拆除时混凝土必须达到的设计强度而言。
所述步骤一模架计算，是采用模板专用设计软件，对楼板模架立杆稳定承载力、面板、次楞和主楞强度、刚度进行验算，然后确认模架设计的安全可靠性、经济合理性和可操作性，以便为正投影荷载计算提供可靠的计算参数。
所述步骤二梁板正投影荷载组合计算，是将承载层的上层梁、板钢筋混凝土荷载、模板荷载、支架荷载之和以正投影的形式分配到承载层的梁、板上。
所述步骤二梁板正投影荷载组合计算，梁模板和板模板分别有梁、板的面板和次楞组成。
所述步骤三模架承载层，是指混凝土达到计算强度并拆除模架后，能够分别承载上层梁钢筋混凝土和板钢筋混凝土荷载+模板荷载+支架荷载的楼板。
所述步骤三模架承载层梁板较薄弱范围，是指模架承载层梁和板配筋面积较小区域。
所述步骤四梁和板正弯矩、负弯矩计算配筋面积，是指模架承载层PKPM建模时，输入上层梁正投影线荷载标准值，板正投影面荷载标准值后，生成梁和板配筋面积图中的正弯矩、负弯矩配筋面积。
所述步骤五挠度、裂缝设计容许值，是分别按现行《混凝土结构设计规范》GB50010表3.4.3《受弯构件的挠度限值》和表3.4.5《结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值》取值。
所述步骤六同条件养护混凝土试块，是指混凝土试块放置在代表楼层上，并与楼板混凝土表面采用相同的养护方法。
所述步骤六采用成熟度法计算获得混凝土达到拟定拆模时梁、板混凝土强度等级时，是指按照现行《建筑工程冬期施工规程》JGJT104附录B用成熟度法计算的混凝土早期强度达到拆模时梁、板混凝土强度等级时，对同条件养护试块进行试验，满足强度要求后方可拆除梁板模架；拟定拆模时梁、板混凝土强度等级为C20～C25。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）通过科学计算精准确定承载层楼板能够拆除模架时的混凝土强度,从而比传统技术每层提前7d拆除模架，并节约一层模板材料与配模综合费用，大幅度缩短施工周期，节约模架综合费用1/3以上。
（2）模架承载力计算后绘制施工图，解决了模架设计变更导致自重荷载计算不准确的技术难题。
（3）梁线荷载和板面荷载标准值的组合计算，使梁和板施工荷载分别正投影布置成为可能，解决了荷载布置与施工荷载不一致的关键性技术难题。
（4）选取模架承载层梁板较薄弱范围为建模区域，解决了楼板拆除模架后的承载力计算缺乏代表性和存在技术风险的问题。
（5）采用正投影荷载布置与PKPM建模计算，解决了采用传统的等效均布荷载无法完成楼板施工状态承载力计算的关键性技术难题。
（6）施工层上留置同条件养护试块，并通过委托试验达到拆模计算强度后拆除模架，解决了混凝土抗压强度不具备代表性的关键性技术难题。
（7）颠覆了多年来强制执行的跨度≥8m楼板的混凝土达到设计强度后方可拆除模架的核心技术问题。
（8）为我国楼板模架设计与拆除提供了经济合理，安全可靠，可操作性强的施工方法，具有前瞻引领性和广阔的推广应用前景，社会效益与经济效益显著，符合环保节能与绿色施工的国家技术政策要求。
附图说明
图 1 是本发明梁、板模架施工示意图；
图中：1、框架柱；2、框架梁；3、次梁；4、现浇板；5、板底立杆；6、梁底立杆；7、面板；8、次楞；9、主楞；10、板钢筋混凝土；11、梁钢筋混凝土；12、梁侧立杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
一、绘制楼板模架施工图
1．确定模架类型及材料
按照进场的钢管类型、次楞8、主楞9品种与型号、面板7品种与厚度确定模架类型及材料；
2．拟定梁板模架立杆间距
（1）首先在框架梁2和次梁3横截面中心布置梁底立杆6，然后按照距梁侧250mm～500mm布置梁侧立杆12，梁跨度方向立杆间距按照600mm～900mm布置；
（2）板底立杆5间距按照600mm～900mm布置，并与同向梁跨度方向立杆间距相等；
3．模架计算
（1）采用建书模板设计软件，输入梁截面、立杆间距、高度，模架立杆和次楞8、主楞9材质型号和面板7类型与厚度，地基类型和基本风压后，点击计算自动生成梁模架计算书。
（2）采用建书模板设计软件，输入板厚度，立杆间距、高度，模架次楞8、主楞9材质型号和面板7类型与厚度，地基类型和基本风压后，点击计算自动生成板模架计算书。
4．绘制模架施工图
（1）当梁模架计算结果满足强度、刚度、稳定性要求时，方可按照计算参数绘制梁模架施工图；
（2）当板模架计算结果满足强度、刚度、稳定性要求时，方可按照计算参数绘制板模架施工图；
二、梁板正投影荷载组合计算
1．梁正投影线荷载标准值组合计算
梁正投影线荷载标准值=梁钢筋混凝土11线荷载+梁模板线荷载+梁底立杆6等效线荷载；
2．现浇板正投影面荷载标准值组合计算
现浇板4正投影面荷载标准值=板钢筋混凝土10面荷载+板模板面荷载+板底立杆5等效面荷载；
三、PKPM建模计算
1．确定建模区域
选取模架承载层梁板较薄弱范围为建模区域；
2．建立计算模型
（1）输入建模区域柱、梁、板设计参数，先后生成框架柱网、框架柱1、框架梁2、次梁3和现浇板4；
（2）点击[荷载]→[恒活设置]，勾选自动计算现浇板4自重，将表内恒载和活载调整为零；
（3）在活载栏内点击[梁墙]，分别输入框架梁2和次梁3正投影线荷载标准值；点击[板]，输入板正投影面荷载标准值；
（4）点击[楼层]→[设计参数]，修改地震烈度为不设防；点击[全楼信息]，输入拟定拆模时梁、板混凝土强度等级；点击[楼层组装]，输入楼层高度；
3．PKPM计算
（1）点击[前处理及计算]→[参数定义]，按现行《混凝土结构设计规范》GB50010确定参数定义；
（2）点击[荷载校核]，详细审核框架梁2、次梁3线荷载标准值和板面荷载标准值是否正
确，如不正确应进行调整；
（3）点击[生成数据+全部计算]→[文本及计算书]，生成计算书文本并保存；
（4）点击[砼施工图]→[设钢筋层]→[设计参数]，按现行《混凝土结构设计规范》GB50010
确定设计参数；
（5）点击[施工图生成]，分别生成柱、梁、板施工图，梁、板配筋面积图、挠度图和裂缝图并保存；
四、判定梁板承载力
1.定梁承载力
当梁的正弯矩、负弯矩计算配筋面积均小于或等于梁设计配筋面积时，即为梁承载力满足要求；
2.判定现浇板承载力
当现浇板4的正弯矩、负弯矩计算配筋面积均小于或等于板设计配筋面积时，即为板承载力满足要求；
五、判定梁板挠度与裂缝
1.判定梁挠度与裂缝
当梁的挠度、裂缝计算简图中的最大值，均小于或等于挠度、裂缝设计容许值时，即为梁挠度和裂缝满足要求；
2.判定现浇板挠度与裂缝
当现浇板4挠度、裂缝计算简图中的最大值，均小于或等于挠度、裂缝设计容许值时，即为板的挠度和裂缝满足要求；
六、楼板模架拆除
1.混凝土试块留置与试验
（1）在承载层楼板混凝土浇筑出料口留置3组同条件养护试块。
（2）当采用成熟度法计算获得混凝土达到拟定拆模时梁、板混凝土强度等级时，方可委托具有相应资质的建筑材料检测中心，对其中一组试块做抗压强度试验。
（3）当试验强度大于或等于拟定拆模时梁、板混凝土强度等级时方可拆除承载层模架；
2．承载层楼板模架拆除
（1）当计算仅输入梁线荷载标准值和板面荷载标准值时，在承载层楼板混凝土达到计算强度，且上一层楼板混凝土浇筑完毕方可拆除其模架；
（2）当计算输入梁线荷载标准值、板面荷载标准值和施工活载标准值时，在承载层楼板混凝土达到计算强度时即可拆除模架。
其中：
所述步骤一模架类型及材料，模架钢管直径为48mm、壁厚2.7mm～3.3mm扣件式钢管或轮盘式钢管，面板7为厚度12mm～18mm竹或木胶合板。
所述楼板模架早拆是相对于《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011，表4.5.2《底模拆除时的混凝土强度要求》梁板底模拆除时混凝土必须达到设计强度而言。
所述步骤一模架计算，是采用模板专用设计软件，对楼板模架立杆稳定承载力、面板7、次楞8和主楞9的强度、刚度进行验算，然后确认模架设计的安全可靠性、经济合理性和可操作性，以便为正投影荷载计算提供可靠的计算参数。
所述步骤二梁板正投影荷载组合计算，是将承载层的上层梁钢筋混凝土11、板钢筋混凝土10荷载、模板荷载、支架荷载之和以正投影的形式分配到承载层的梁、板上。
所述步骤二梁板正投影荷载组合计算，梁模板和板模板分别有梁、板的面板7和次楞8组成。
所述步骤三模架承载层，是指混凝土达到计算强度并拆除模架后，能够分别承载上层梁钢筋混凝土11和板钢筋混凝土10荷载+模板荷载+支架荷载的楼板。
所述步骤三模架承载层梁板较薄弱范围，是指模架承载层梁和板配筋面积较小区域。
所述步骤四梁和板的正弯矩、负弯矩计算配筋面积，是指模架承载层PKPM建模时，输入上层梁正投影线荷载标准值，板正投影面荷载标准值后，生成梁和板配筋面积图中的正弯矩、负弯矩配筋面积。
所述步骤五挠度、裂缝设计容许值，是分别按现行《混凝土结构设计规范》GB50010表3.4.3《受弯杆件挠度限值》和表3.4.5《结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值》取值。
所述步骤六同条件养护混凝土试块，是指混凝土试块放置在代表楼层上，并与楼板混凝土表面采用相同的养护方法。
所述步骤六采用成熟度法计算获得混凝土达到拟定拆模时梁、板混凝土强度等级时，是指按照现行《建筑工程冬期施工规程》JGJT104附录B用成熟度法计算的混凝土早期强度达到拆模时梁、板混凝土强度等级时，对同条件养护试块进行试验，满足强度要求后方可拆除梁板模架；拟定拆模时梁、板混凝土强度等级为C20～C25。
Claims (8)
1.一种基于正投影荷载和PKPM分析的楼板模架早拆施工方法，特征在于，采取以下步骤：
一、绘制楼板模架施工图
1.确定模架类型及材料
按照进场的钢管类型、次楞和主楞品种与型号、面板品种与厚度确定模架类型及材料；
2.拟定梁板模架立杆间距
(1)首先在框架梁和次梁横截面中心布置梁底立杆，然后按照距梁侧250mm～500mm布置梁侧立杆，梁跨度方向立杆间距按照600mm～900mm布置；
(2)板底立杆间距按照600mm～900mm布置，并与同向梁跨度方向立杆间距相等；
3.模架计算
(1)采用建书模板设计软件，输入梁截面、立杆间距、高度，模架立杆和次楞、主楞材质型号和面板类型与厚度，地基类型和基本风压后，点击计算自动生成梁模架计算书；
(2)采用建书模板设计软件，输入板厚度，立杆间距、高度，模架主、次楞材质型号和面板类型与厚度，地基类型和基本风压后，点击计算自动生成板模架计算书；
4.绘制模架施工图
(1)当梁模架计算结果满足强度、刚度、稳定性要求时，方可按照计算参数绘制梁模架施工图；
(2)当板模架计算结果满足强度、刚度、稳定性要求时，方可按照计算参数绘制板模架施工图；
二、梁板正投影荷载组合计算
1.梁正投影线荷载标准值组合计算
梁正投影线荷载标准值＝梁钢筋混凝土线荷载+梁模板线荷载+梁底立杆等效线荷载；
2.现浇板正投影面荷载标准值组合计算
现浇板正投影面荷载标准值＝板钢筋混凝土面荷载+板模板面荷载+板底立杆等效面荷载；
三、PKPM建模计算
1.确定建模区域
选取模架承载层梁板薄弱范围为建模区域；
2.建立计算模型
(1)输入建模区域柱、梁、板设计参数，先后生成框架柱网、框架柱、框架梁、次梁、现浇板；
(2)点击[荷载]→[恒活设置]，勾选自动计算现浇板自重，将表内恒载和活载调整为零；
(3)在活载栏内点击[梁墙]，分别输入框架梁和次梁正投影线荷载标准值；点击[板]，输入板正投影面荷载标准值；
(4)点击[楼层]→[设计参数]，修改地震烈度为不设防；点击[全楼信息]，输入拟定拆模时梁、板混凝土强度等级；点击[楼层组装]，输入楼层高度；
3.PKPM计算
(1)点击[前处理及计算]→[参数定义]，按现行《混凝土结构设计规范》GB50010确定参数定义；
(2)点击[荷载校核]，详细审核框架梁、次梁线荷载标准值和板面荷载标准值是否正确，如不正确应进行调整；
(3)点击[生成数据+全部计算]→[文本及计算书]，生成计算书文本并保存；
(4)点击[砼施工图]→[设钢筋层]→[设计参数]，按现行《混凝土结构设计规范》GB50010确定设计参数；
(5)点击[施工图生成]，分别生成柱、梁、板施工图，梁、板配筋面积图、挠度图和裂缝图并保存；
四、判定梁板承载力
1.判定梁承载力
当梁的正弯矩、负弯矩计算配筋面积均小于或等于梁设计配筋面积时，即为梁承载力满足要求；
2.判定现浇板承载力
当现浇板的正弯矩、负弯矩计算配筋面积均小于或等于板设计配筋面积时，即为板承载力满足要求；
五、判定梁板挠度与裂缝
1.判定梁挠度与裂缝
当梁的挠度、裂缝计算简图中的最大值，均小于或等于挠度、裂缝设计容许值时，即为梁挠度和裂缝满足要求；
2.判定现浇板挠度与裂缝
当现浇板的挠度、裂缝计算简图中的最大值，均小于或等于挠度、裂缝设计容许值时，即为板的挠度和裂缝满足要求；
六、楼板模架拆除
1.混凝土试块留置与试验
(1)在承载层楼板混凝土浇筑出料口留置3组同条件养护试块；
(2)当采用成熟度法计算获得混凝土达到拟定拆模时梁、板混凝土强度等级时，方可委托具有相应资质的建筑材料检测中心，对其中一组试块做抗压强度试验；
(3)当试验强度大于或等于拟定拆模时梁、板混凝土强度等级时方可拆除承载层模架；
2.承载层楼板模架拆除
(1)当计算仅输入梁线荷载标准值和板面荷载标准值时，在承载层楼板混凝土达到计算强度，且上一层楼板混凝土浇筑完毕方可拆除其模架；
(2)当计算输入梁线荷载标准值、板面荷载标准值和施工活载标准值时，在承载层楼板混凝土达到计算强度时即可拆除模架。
2.根据权利要求1所述基于正投影荷载和PKPM分析的楼板模架早拆施工方法，其特征在于，所述步骤一模架类型及材料，模架钢管直径为48mm、壁厚2.7mm～3.3mm扣件式钢管或轮盘式钢管，面板为厚度12mm～18mm竹或木胶合板。
3.根据权利要求1所述基于正投影荷载和PKPM分析的楼板模架早拆施工方法，其特征在于，所述楼板模架早拆是相对于《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011，表4.5.2《底模拆除时的混凝土强度要求》梁板底模拆除时混凝土必须达到的设计强度而言。
4.根据权利要求1所述基于正投影荷载和PKPM分析的楼板模架早拆施工方法，其特征在于，所述步骤二梁板正投影荷载组合计算，是将承载层的上层梁钢筋混凝土、板钢筋混凝土荷载、模板荷载、支架荷载之和以正投影的形式分配到承载层的梁、板上。
5.根据权利要求1所述基于正投影荷载和PKPM分析的楼板模架早拆施工方法，其特征在于，所述步骤二梁板正投影荷载组合计算，梁模板和板模板分别有梁、板的面板和次楞组成。
6.根据权利要求1所述基于正投影荷载和PKPM分析的楼板模架早拆施工方法，其特征在于，所述步骤三模架承载层，是指混凝土达到计算强度并拆除模架后，能够分别承载上层梁和板钢筋混凝土荷载、模板荷载及支架荷载的楼板。
7.根据权利要求1所述基于正投影荷载和PKPM分析的楼板模架早拆施工方法，其特征在于，所述步骤五挠度、裂缝设计容许值，是分别按现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2010，表3.4.3《受弯构件的挠度限值》和表3.4.5《结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值》取值。
8.根据权利要求1所述基于正投影荷载和PKPM分析的楼板模架早拆施工方法，其特征在于，所述步骤六同条件养护试块，是指混凝土试块放置在代表楼层上，并与楼板混凝土表面采用相同的养护方法。
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