大钢模板在工程施工中的设计计算

1、大钢模板在工程施工中的设计计算周磊 李小妹 侯杰 张希舜济南建工总承包集团公司随着建筑业的发展和技术的进步，高层建筑越来越多，同时，对工程质量标准和施工工期的要求也逐渐提高。近年来，我公司在剪力墙结构的工程施工中，墙体模板均采用大钢模板，在模板的设计制作、施工应用中均取得了较为成熟的经验，获得了良好的效果。现将大模板的设计计算方法作以下简要介绍。1、大模板的设计校验参数：1.1、大模板：面板采用6钢板，大、小肋采用8号槽钢，围檩用10号槽钢，面板间采用30锥形对拉螺栓，肋间满焊，面板与肋双面焊。1.2、计算目的：确定模板所用材料、规格、尺寸，在新浇砼和施工操作等荷载的作用下，具有足够的强度、刚

2、度。1.3、确定荷载新浇筑砼的容重暂按2500kg/m3计算。影响侧压力的因素很多，如砼材料的组成、施工工艺、工程特点、浇灌速度等。但最主要因素为浇灌速度，在大模板工程中，砼一般以较高速度浇灌，砼侧压力按下式计算：F1=1.8rF1:砼最大侧压力（kg/m2）r:砼容重：取2500kg/m3H :砼浇灌高度（m）取h=3.0m,则F1 =1.82500=4500kg/m2在施工过程中采用布料器布料入模，作用于侧面模板的水平荷载为200kg/m2(查表所得)。因此作用于侧模的最大水平压力为F=4500+200=4700kg/m2=0.47kg/cm22、面板计算：面板与砼直接接触要求其允许挠度不

3、超过2mm，根据砼浇灌情况取最不利区格在满负载下作为计算单位进行验算：强度计算：Lx/Ly=400/550=0.727弯矩：Mxo=KqLx2=0.07220.47402=54.29 kgcmMyo=KqLx2=0.0570.47402=42.86 kgcm截面抵抗矩：Wx=Wy=bh3/6=10.63/6=0.036cm3(h为板厚)板最大压力：x=Mxo/Wx=54.29/0.036=1508kg/cm2=1700kg/cm2面板最大压力:y=Myo/Wy=42.86/0.036=1190kg/cm2=1700kg/cm2因而面板能够承受砼产生的压力。3、挠度验算：根据Lx/Ly=0.72

4、7查荷载与结构静力计算表得钢板中心的最大挠度fmax=0.00208qLx4/BC刚度BC=Eh3/12(1-U2)E钢的弹性模量：2.1106H钢板厚度： 0.6cmU钢的泊桑比： 0.3q线荷载：0.47将数据代入BC=2.11060.63/12(1-0.32)=453600/10.92=41538.46fmax=0.002080.47404/BC=0.06cm0.2cm通过计算、面板在最大荷载作用下其最大变形为0.06mm，完全符合要求。4、小肋计算：大肋间距为400mm，小肋最长为40cm，小肋满焊大肋上，因此按两边固定梁计算，详见上图（计算简图）。强度计算：根据材料学材料特性查表：8

5、号槽钢特性如下：截面面积：A=10.24cm2截面焊性矩：I=101.3cm4形心矩：yo=4cm肋共同作用，确定组合截面形心：Y1=S/A式中S面积矩S=0.6550.3+10.24(8+0.6-4)(8+0.6-4)=57.004cm3A截面面积：A=0.640+10.24=34.24cm2Y1=57.004/34.24=1.66cmY2=8.6-1.66=6.94cmI=550.63/12+550.6(1.66-0.3)2+101.3+10.24(6.94-4)2=251.84cm4W上=I/Y1=251.84/1.66=151.7cm3W下=I/Y2=251.84/6.94=36.29

6、cm3弯矩按两边固定梁计算查表得：M=qL2/12=25.85402/12=3446kgcm组合截面最大应力：=M/W下=3446/36.29=94.95kg/cm2根据值，b/h=550/6=91.67 查表得 b1/h=61 b1=366mmb=550强度验算：b1宽的面板与小肋组成的组合截面形心y1=S1/A面积矩：S1=0.63660.3+10.24(8+0.6-4)=53.69cm3截面积：A=0.636.6+10.24=32.2cm2y1=53.69/32.2=1.667cm y2=8.6-1.667=6.93cm截面惯性矩：I=0.6336.6/12+36.60.6(1.667-

7、0.3)2+101.3+10.24(6.93-4)2 =231.5cm4W上=I/y1=231.5/1.667=138.87cm3W下=I/y2=231.5/6.93=33.405cm3小肋的内力按多跨连续梁查表得m=0.119qL2=0.11925.85402=4921.8kgcm最大应力：=M/W下=4921.8/33.405=147.3kg/cm2 =1700kg/cm2因此小肋具有足够的强度。挠度计算：fmax=KqL4/100EI查表：K=0.973fmax=0.97325.85404/1002.1106231.5 =0.00132cmf=0.2cm因此小肋的变形量几乎没有,完全符合

8、要求。5、大肋计算：大肋、小肋与面板共同工作承受外力，围檩是大肋支承。根据围檩的布置，大肋计算简图如下，大肋为8号槽钢其特性同小肋。大肋强度验算；S=0.6400.3+10.24(8+0.6-4)=54.30cm3A=0.640+10.24=34.24cm2y1=S/A=54.3/34.24=1.59cmy2=8.6-1.59=7.01cmI=400.63/12+400.6(1.59-0.3)2+101.3+10.24(7.01-4)2 =234.73cm4 W上=I/y1=234.73/1.59=147.6cm3 W下=I/y2=134.73/7.01=33.49cm3 M=1/8qL2=0

9、.12518.81202=33840kgcm 组合截面的最大应力： =M/W下=33840/33.49=1010.5kg/cm2 根据值 b/h=400/6=66.67 查表得b1/h=48b=486=288mm=28.8cm强度验算：S=0.628.80.3+10.24(8.6-4)=52.29cm3 A=0.628.8+10.24=27.52cm2 y1=S/A=52.29/27.52=1.9cm y2=8.6-1.9=6.7cm截面惯性矩：I=28.80.63/12+28.80.6(1.9-0.3)2+101.3+10.24(6.7-4)2=220.7cm4 W上=I/y1=220.7/

10、1.9=116.16cm3 W下=I/y2=220.7/6.7=32.94cm3 大肋的最大应力：=M/W下=33840/32.94=10273kg/cm2 =1700kg/cm2 因此大肋具有足够的强度。挠度验算fmax=0.912qL4/100EI=0.91218.81204/6=0.072cmf=0.2cm因此大肋变形在允许范围内，符合要求。6、围檩计算： 围檩采用10号槽钢，其间距最大1200mm，两檩间有3根同方向的小肋，大肋与檩方向不一致，所以只考虑板小肋、檩共同作用，槽钢特性：A=12.74cm2I=198.3cm4 Yo=5cm对拉螺栓作为围檩的支承，根据对拉螺栓的分布计算如图

11、：荷载：q=0.47120=56.4kg/cm（1）、强度验算：S=0.61200.3+10.24(8+0.6-4)3+12.742(8+0.6+5) =509.44cm3 A=0.6120+10.243+12.742=128.2cm2y1=S/A=509.44/128.2=3.97cmy2=10+8+0.6-3.97=14.63cm。I=1200.63/12+1200.6(3.97-0.3)2+10.24(3.97-4.3)32+3101.3+2198.3+12.74(14.63-5)22=3886.64cm4 W上=I/y1=3886.64/3.97=979kg/cm2 W下=I/y2=3886.64/14.63=265.66kg/cm2最大弯矩：M=qL2/2=56.4252/2=17625kgcm组合截面最大应力：=M/W下=17625/265.66=66.34kg/cm2=1700kg/cm2围檩强度满足要求。（2）、挠度验算：围檩为等跨连续梁，查表得：fmax=qL45-24（a/L）2/384EI =56.47045-24(25/70)2/3842.11063