土木工程施工模板课程设计

大型模板设计及施工方案设计任务书1.1模板支撑课程设计的目的使学生更好地熟悉和掌握专业主干课《土木工程施工》中有关模板支撑的基本理论和主要的设计方法，重点在于：1、熟悉模板设计施工图、支撑系统布置图、细部构造大样图；2、掌握模板荷载组合效应，对模板和支撑系统进行验算；3、掌握模板工程安装和拆除的程序和方法；4、熟悉混凝土的浇捣方法及作业人员的安全措施；5、熟悉按照现场作业条件编写模板工程施工所需要的各类脚手架、作业平台、临边作业及洞口防护的安全需要。1.2课程设计的主要内容1、工程概况和设计依据；2、设计荷载计算；3、模板结构分析；4、模板图纸设计；5、模板用料计算。目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章设计依据 1第二章工程概括 22.1工程设计概况 22.2结构设计特点 22.3建设地点的特点 2第三章柱模板支撑计算 33.1柱模板基本参数 33.2柱模板荷载标注值计算 33.3柱模板面板计算 4第四章梁模板扣件钢管高支撑架计算 104.1梁模板基本参数 104.2模板面板计算 114.3梁底支撑方木的计算 14第五章模板施工方法和要求 185.1基础地梁、承台模板施工 185.2墙模板施工 185.3柱模施工 195.4梁、板模板施工 205.5楼梯施工 235.6特殊部位施工措施 23第六章模板安装与拆除工程安全技术措施 236.1进场模板质量标准 236.2模板安装质量要求 246.3脱模剂及模板堆放、维修 25参考文献 26第26页共26页第一章设计依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中国建筑工业出版社；《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中国建筑工业出版社；《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）中国建筑工业出版社；《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中国建筑工业出版社；《建筑施工计算手册》江正荣著中国建筑工业出版社；《建筑施工手册》第四版中国建筑工业出版社；《建筑工程大模板技术规程》JGJ74-2003；《建筑施工手册》第四版（中国建筑工业出版社）；《建筑施工计算手册》江正荣编著。第二章工程概括2.1工程设计概况该工程由衡阳市天酬房地产开发有限公司筹资开发的商住小区，由3号楼、4号楼、8号楼、9号楼、12号楼、13号楼、15号楼和18号楼组成，总建筑面积28298.53m2，其中12号楼建筑面积7497.9m2，地上层数为11层、地下一层，总高度32.35m。建筑物耐火等级为二级防水等级为Ⅱ级，防水年限15年。建筑体形均呈长方形体型，并平行排列；屋面为深色油毡瓦坡屋面。平面布置为线条形，几何尺寸分别为楼长46.5米，宽13.2米。2.2结构设计特点12号楼的基础为夯扩桩基础桩深为14米，持力层为中风化粉质泥岩，单桩承载力设计值为1300KN～250KN，地耐力为[R]≥1200KPa本二期工程的主体结构多层为砖混，墙厚240，坡屋面。地层架空层、一层和二层的砖砌体采用Mu15普通烧结砖、M10混合砂浆砌筑；三层以上砖砌体采用Mu10普通烧结砖、M7.5混合砂浆砌筑。而12号楼为小高层框架结构，墙厚190，坡屋面，采用砌体采用Mu10加气混凝土块、M7.5混合砂浆砌筑。多层房屋的桩、承台、基础梁、上部柱、梁、板混凝土标号为C25，垫层为C10，其它预制构件为C20。钢筋类别为HPB235、HRB335和HRB400。2.3建设地点的特点原地形为低洼田地，现已平整到设计标高；地下水位较低，对该工程无影响；气温在-5℃至39℃之间，典型的亚温带气候，四季分明，冬雨季时间为本年的11月至第二年4月；主导风向为西北风；风力一般在6级以下。第三章柱模板支撑计算3.1柱模板基本参数柱模板的截面宽度B=500mm，柱模板的截面高度H=500mm，柱模板的计算高度L=3120mm，柱箍间距计算跨度d=500mm。柱箍采用双钢管48mm×3.5mm。柱模板竖楞截面宽度50mm，高度100mm。B方向竖楞3根，H方向竖楞3根。面板厚度20mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm4。木方剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度13.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm4。图3-1柱模板支撑计算简图3.2柱模板荷载标注值计算强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:其中c——混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；t——新浇混凝土的初凝时间，为0时(表示无资料)取200/(T+15)，取4.500h；T——混凝土的入模温度，取150.000℃；V——混凝土的浇筑速度，取2.500m/h；H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取3.120m；1——外加剂影响修正系数，取1.200；2——混凝土坍落度影响修正系数，取1.200。根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值F1=54.090kN/m2考虑结构的重要性系数0.9，实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=0.9×54.100=48.690kN/m2考虑结构的重要性系数0.9，倒混凝土时产生的荷载标准值F2=0.9×3.000=2.700kN/m2。3.3柱模板面板计算面板直接承受模板传递的荷载，应该按照均布荷载下的连续梁计算，计算如下图3-2面板计算简图面板的计算宽度取柱箍间距0.50m。荷载计算值q=1.2×48.690×0.500+1.40×2.700×0.500=31.104kN/m面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=50.00×2.00×2.00/6=33.33cm3；I=50.00×2.00×2.00×2.00/12=33.33cm4；1、抗弯强度计算f=M/W<[f]其中f——面板的抗弯强度计算值(N/mm2)；M——面板的最大弯距(N.mm)；W——面板的净截面抵抗矩；[f]——面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2；M=0.100ql2其中q——荷载设计值(kN/m)；经计算得到M=0.100×(1.20×24.345+1.4×1.350)×0.225×0.225=0.157kN.m经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.157×1000×1000/33333=4.724N/mm2面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求。2、抗剪计算[可以不计算]T=3Q/2bh<[T]其中最大剪力Q=0.600×(1.20×24.345+1.4×1.350)×0.225=4.199kN截面抗剪强度计算值T=3×4199.0/(2×500.000×20.000)=0.630N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2抗剪强度验算T<[T]，满足要求。3、挠度计算v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250面板最大挠度计算值v=0.677×24.345×2254/(100×6000×333333)=0.211mm面板的最大挠度小于225.0/250,满足要求。4、竖楞木方的计算竖楞木方直接承受模板传递的荷载，应该按照均布荷载下的三跨连续梁计算，计算如下图3-4竖楞木方计算简图竖楞木方的计算宽度取BH两方向最大间距0.194m。荷载计算值q=1.2×36.000×0.194+1.40×2.700×0.194=9.128kN/m按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:均布荷载q=3.651/0.400=9.128kN/m最大弯矩M=0.1ql2=0.1×9.128×0.40×0.40=0.146kN.m最大剪力Q=0.6×0.400×9.128=2.191kN最大支座力N=1.1×0.400×9.128=4.016kN截面力学参数为本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3；I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4；(1)抗弯强度计算抗弯计算强度f=0.146×106/42666.7=3.42N/mm2抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求。(2)抗剪计算[可以不计算]最大剪力的计算公式如下:Q=0.6ql截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]截面抗剪强度计算值T=3×2191/(2×40×80)=1.027N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2抗剪强度计算满足要求。(3)挠度计算最大变形v=0.677×6.994×400.04/(100×9000.00×1706666.8)=0.079mm最大挠度小于400.0/250,满足要求。5、B方向柱箍的计算竖楞木方传递到柱箍的集中荷载P：P=(1.2×36.00+1.40×2.70)×0.194×0.400=3.65kN柱箍按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方传递力。图3-3支撑钢管计算简图图3-5支撑钢管弯矩图(kN.m)图3-6支撑钢管剪力图(kN)变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：图3-7支撑钢管变形计算受力图图3-8支撑钢管变形图(mm)经过连续梁的计算得到最大弯矩Mmax=0.508kN.m最大变形vmax=0.231mm最大支座力Qmax=10.281kN抗弯计算强度f=0.508×106/8496000.0=59.79N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求。支撑钢管的最大挠度小于576.7/150与10mm,满足要求。6、B方向对拉螺栓的计算计算公式:N<[N]=fA其中N——对拉螺栓所受的拉力；A——对拉螺栓有效面积(mm2)；f——对拉螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2；对拉螺栓的直径(mm):12对拉螺栓有效直径(mm):10对拉螺栓有效面积(mm2):A=76.000对拉螺栓最大容许拉力值(kN):[N]=12.920对拉螺栓所受的最大拉力(kN):N=10.281对拉螺栓强度验算满足要求。7、H方向柱箍的计算竖楞木方传递到柱箍的集中荷载P：P=(1.2×36.00+1.40×2.70)×0.194×0.400=3.65kN柱箍按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方传递力。图3-9支撑钢管计算简图图3-10支撑钢管弯矩图(kN.m)图3-11支撑钢管剪力图(kN)变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：图3-12支撑钢管变形计算受力图图3-13支撑钢管变形图(mm)经过连续梁的计算得到最大弯矩Mmax=0.508kN.m最大变形vmax=0.231mm最大支座力Qmax=10.281kN抗弯计算强度f=0.508×106/8496000.0=59.79N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求。支撑钢管的最大挠度小于576.7/150与10mm,满足要求。第四章梁模板扣件钢管高支撑架计算4.1梁模板基本参数高支撑架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。支撑高度在4米以上的模板支架被称为扣件式钢管高支撑架，对于高支撑架的计算规范存在重要疏漏，使计算极容模板支架搭设高度为3.0米，基本尺寸为：梁截面B×D=600mm×900mm，梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=1.00米，立杆的步距h=1.50米，梁底增加1道承重立杆。图4-1梁模板支撑架立面简图采用的钢管类型为48×3.5。4.2模板面板计算面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照多跨连续梁计算。作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。4.2.1荷载的计算：(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：q1=25.000×0.900×1.000=22.500kN/m(2)模板的自重线荷载(kN/m)：q2=0.350×1.000×(2×0.900+0.600)/0.600=1.400kN/m(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)：经计算得到，活荷载标准值P1=(1.000+2.000)×0.600×1.000=1.800kN均布荷载q=1.2×22.500+1.2×1.400=28.680kN/m集中荷载P=1.4×1.800=2.520kN面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=100.00×1.80×1.80/6=54.00cm3；I=100.00×1.80×1.80×1.80/12=48.60cm4；图4-2计算简图图4-3弯矩图(kN.m)图4-4剪力图(kN)图4-5变形图(mm)经过计算得到从左到右各支座力分别为N1=3.227kNN2=13.275kNN3=3.227kN最大弯矩M=0.322kN.m最大变形V=0.4mm4.2.2抗弯强度计算经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.322×1000×1000/54000=5.963N/mm2面板的抗弯强度设计值[f]，取15.00N/mm2；面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求。4.2.3抗剪计算[可以不计算]截面抗剪强度计算值T=3×5377.0/(2×1000.000×18.000)=0.448N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2抗剪强度验算T<[T]，满足要求。4.2.4挠度计算面板最大挠度计算值v=0.419mm面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求。4.3梁底支撑方木的计算4.3.1梁底方木计算按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:均布荷载q=13.275/1.000=13.275kN/m最大弯矩M=0.1ql2=0.1×13.28×1.00×1.00=1.327kN.m最大剪力Q=0.6×1.000×13.275=7.965kN最大支座力N=1.1×1.000×13.275=14.602kN木方的截面力学参数为本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=10.00×10.00×10.00/6=166.67cm3；I=10.00×10.00×10.00×10.00/12=833.33cm4；(1)木方抗弯强度计算抗弯计算强度f=1.327×106/166666.7=7.97N/mm2木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求。(2)木方抗剪计算[可以不计算]最大剪力的计算公式如下:Q=0.6ql截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]截面抗剪强度计算值T=3×7965/(2×100×100)=1.195N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2木方的抗剪强度计算满足要求。(3)木方挠度计算最大变形v=0.677×11.062×1000.04/(100×9500.00×8333333.5)=0.946mm木方的最大挠度小于1000.0/250,满足要求。4.3.2梁底支撑钢管计算(一)梁底支撑横向钢管计算横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方支撑传递力。图4-6支撑钢管计算简图图4-7支撑钢管弯矩图(kN.m)图4-8支撑钢管变形图(mm)图4-9支撑钢管剪力图(kN)经过连续梁的计算得到最大弯矩Mmax=0.363kN.m最大变形vmax=0.258mm最大支座力Qmax=17.711kN抗弯计算强度f=0.363×106/5080.0=71.45N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求。支撑钢管的最大挠度小于600.0/150与10mm,满足要求。(二)梁底支撑纵向钢管计算梁底支撑纵向钢管只起构造作用，无需要计算。4.3.3扣件抗滑移的计算纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):R≤Rc其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；计算中R取最大支座反力，R=17.71kN单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件。当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。4.3.4立杆的稳定性计算立杆的稳定性计算公式其中N——立杆的轴心压力设计值，它包括：横杆的最大支座反力N1=17.71kN(已经包括组合系数1.4)脚手架钢管的自重N2=1.2×0.129×3.000=0.465kNN=17.711+0.465=18.176kN——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；i——计算立杆的截面回转半径(cm)；i=1.58A——立杆净截面面积(cm2)；A=4.89W——立杆净截面抵抗矩(cm3)；W=5.08——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2)；[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；l0——计算长度(m)；如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，由公式(1)或(2)计算l0=k1uh(1)l0=(h+2a)(2)k1——计算长度附加系数，按照表1取值为1.185；u——计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.70a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.00m；公式(1)的计算结果：=188.58N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求。公式(2)的计算结果：=58.85N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求。如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算l0=k1k2(h+2a)(3)k2——计算长度附加系数，按照表2取值为1.000；公式(3)的计算结果：=73.88N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求。模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。第五章模板施工方法和要求5.1基础地梁、承台模板施工基础地梁边模、承台模板采用240厚的砖胎膜，地梁及承台侧砖胎膜砌筑完后铺3厚贴必定P型单面自粘卷材。5.2墙模板施工（1）工艺流程安装前准备→侧墙模安装就位→安装斜撑→插入穿墙止水螺杆→安装就位另一侧模板→安装斜撑→止水螺杆穿过另一侧模板→调整模板位置→紧固穿墙螺杆→与相邻模板连接→斜撑固定（2）采用18mm厚双面覆膜胶合木模板，40mm×80mm木枋为龙骨，木枋间距250mm，横向背楞为φ48×3.5钢管，对拉螺杆为φ14带止水片的三节式对拉螺杆，水平横向间距为400mm，竖向第一道双钢管距地面200mm，其他的间距为2m以下400mm，2m以上间距600。为防止模板倾覆，加钢管斜撑，斜撑间距1.8m，支撑在基础底板预埋钢筋上，示意图如下：图5-1地下室外墙模板示意图图5-2剪力墙模板示意图图5-3立面示意图剪力墙上洞口模板采用定型组合模板，在施工过程中，将洞口模板封闭在大模板之中。为保证窗下墙的混凝土质量，在模板底侧板上钻透气孔，便于排出振捣时产生的气泡。为了防止模纵向跑模，用短钢筋焊在附加筋上，限制模的位置。5.3柱模施工柱截面尺寸主要为600x600，,650x650，700x700。方柱模板采用18mm厚双面覆膜胶合木模板，其截面尺寸现场拼。模板采用普通钢管抱箍@400mm。柱箍第一步设于离地200mm高位置，竖向采用40mm×80mm木枋，间距为@200mm。当柱截面尺寸大于650x650时，柱双向均设Φ14对拉螺杆。当柱净高大于4m时，应群体或成列同时支模，并应将支撑连成一体，形成整体框架体系。当需单根柱支模时，应每边在同一标高上设置不得少于2根斜撑或水平撑，斜撑与地面的夹角为45°~60°，下端尚应有预埋钢筋的防滑移措施。图5-4框架柱模板示意图5.4梁、板模板施工地下一层顶板梁截面尺寸为600x500，楼板为空心楼盖410、550厚，一层、二层、三层顶板主梁截面尺寸主要为300x800，次梁为250x600，板厚均为100。（1）工艺流程弹控制线→搭设钢管满堂脚手架→调整梁底钢管标高→安装梁底侧模→安装顶撑并调平→安装梁侧模→梁边木枋就位→摆设主次龙骨→铺设楼板模板→支撑架加固（2）梁板模板支架立柱及剪刀撑1.每根立柱底部应设置底座或垫板，垫板厚度不得小于为50mm；2.严禁将上段的钢管立柱与下段钢管立柱错开固定在水平拉杠上；3.满堂模板和共享空间模板支架立柱，在外侧周围应设由下至上竖向连续式剪刀撑；中间在纵横向应每隔10m左右设由下至上的竖向连续式剪刀撑，其宽度为4.5~6m,并在剪刀撑部位的顶部，扫地杠设置水平剪刀撑(如下图所示)。剪刀撑的底端应与地面顶紧，夹角为45°~60°。3）梁板模板配置和设计梁的底模和侧模均采用18mm厚双面覆膜胶合木模板，采用40mm×80mm木枋作为次肋，采用φ48×3.5钢管作为主肋。对于梁高大于800mm的梁，增设φ14对拉螺杆进行加固，螺杆间距为600mm。梁侧向加斜撑以确保梁模稳定，间距为600。地下室顶板主要是410mm和550mm厚的900mm×900mm×h蜂巢芯空腹密肋楼盖以及180mm厚的板；二至三层的主要为100mm厚。楼板模板采用双面覆模胶合木模板（18mm）×小木枋次楞（40mm×80mm）+φ48钢管主楞+可调U托+钢管式满堂架支撑体系，距楼面200mm高设置一道扫地杆，立杆底端布设木枋垫板。本工程首层、屋面、中间楼层均选用满堂红普通钢管脚手架支撑，钢管立杆间距1000mm，步距为1200mm,采用40mm×80mm木枋、间距200mm。地下室顶板选用满堂红普通钢管脚手架支撑，钢管立杆间距1050mm,地下室顶板主梁钢管立杆间距为525mm,步距为1500mm,采用40mm×80mm木枋、间距200mm。跨度大于4m的梁、板，其底模跨中必须起拱，起拱高度为梁跨度的1~3‰。根据房间净尺寸和所采购的木胶合板的规格，制作顶板模板，按设计预留出晚拆模板的位置，并按所使用的位置一一编号。图5-5地上结构梁、板支撑示意图图5-6地下顶板密肋楼盖支模示意图图5-7地下一层顶板主梁的模板示意图5.5楼梯施工（1）工艺流程放样→支设平台模板→支设楼梯底模→弹底板厚度线→弹侧板位置线→支设楼梯侧模板→组装踏步、踢脚模板（2）楼梯模板采用全封闭式支设楼梯模，其模板采用18mm厚的木模板及40×80mm的木枋现场放样后配制，踏步模板用木夹板及40mm×80mm木枋预制成定型木模，使用对拉螺栓加固。5.6特殊部位施工措施5.6.1施工缝的留置要求地下室墙体施工缝设置位置为距地下室底板上表面300mm处，并通长设置钢板止水带，每一楼层柱墙施工缝留设在梁底向上20mm处。5.6.2墙、柱根部处理为确保墙、柱根部不烂根，在安装模板时，所有墙柱根部均需加砂浆找平层，以防止混凝土浇筑时因漏浆而导致烂根。5.6.3模板拼缝处理要求模板接缝平整且缝隙小，模板边线平直，四角规方，接缝平整；梁底边、二次模板接头处和转角处均加垫10mm厚海绵条以防止漏浆。第六章模板安装与拆除工程安全技术措施6.1进场模板质量标准模板要求：（1）技术性能必须符合相关质量标准（通过收存、检查进场木胶合板出厂合格证和检测报告来检验）。（2）外观质量检查标准（通过观察检验）任意部位不得有腐朽、霉斑、鼓泡。不得有板边缺损、起毛。每平方米单板脱胶不大于0.001m2。每平方米污染面积不大于0.005m2（3）规格尺寸标准厚度检测方法：用钢卷尺在距板边20mm处，长短边分别测3点、1点，取8点平均值；各测点与平均值差为偏差。长、宽检测方法：用钢卷尺在距板边100mm处分别测量每张板长、