鋼模板鋼設計管理論文

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1、引言

砼結構的模板工程，是砼構件成型的一個十分重要的組成部份。模板工程的費用在結構砼費用中占非常大的比重。因此設計砼結構的模板工程時，必須進行多方面、多種方案的技術經濟比較。但由于模板材質、種類、型號繁多，加之模板使用部位、形狀、尺寸、結構受力復雜，所以模板設計和方案比較工作量十分繁重。而在模板工程中，鋼楞的設計往往是最煩瑣、最關鍵的環節，且在整個模板的費用組成中占一半以上。本文從常用的內鋼楞的強度和剛度及受力方面，運用鋼楞強度及剛度計算公式，對鋼楞性能作以計算列表，并加以分析，為模板的選擇及其鋼楞的設計提供技術依據，從而使模板的設計簡單化。

2、基本理論

2.1內鋼楞

2.1.1、單跨及兩跨連續的內鋼楞：

按強度計算：公式1

按剛度計算：公式2

2.1.2、三跨以上連續的內鋼楞：

按強度計算：公式3

按剛度計算：公式4

式中：F—砼側壓力

[F]—內鋼楞允許承受的最大均布荷載；

E—內鋼楞彈性模量，取E=206KN/mm2；

—內鋼楞強度設計值，對于熱軋鋼=215MPa，對于冷彎鋼，取=160Mpa；

W—內鋼楞的最小截面抵抗矩；

I—截面慣性矩；

a、b—分別為內鋼楞間距和跨度；

—內鋼楞允許撓度，一般取＝3mm，當為其它值時，相應允許荷載為表中數據乘。

2.2外鋼楞

外鋼楞的計算通式為：

按強度計算：公式5

按剛度計算：公式6

式中：C1、C2為常數，取值與拉條的設置有關，詳見表1，其它符號意義同內鋼楞。

3、計算成果

3.1理論

根據公式1與公式2，選用常用內鋼楞材料計算出單跨及兩跨的內鋼楞允許荷載表如表2與表3。當為三跨以上連續的內鋼楞時，由公式3與公式1、公式4與公式2對比，內鋼楞的允許荷載值為相應單跨內鋼楞允許荷載表數值：強度條件時，乘以1.25系數；剛度條件時，乘以1.953系數即可。

將公式5與公式6中的“a”與“b”互換后，再與公式1和公式2對比，兩者僅相差。由此可知，外鋼楞的計算同樣可查表。在查表時，將表中的內鋼楞的“a”當作外鋼楞的“b”，內鋼楞的“b”當作外鋼楞的“a”，再分別用表中查得的數值乘以常數C1、C2即得外鋼楞的允許荷載。對于常數C1、C2，與模板的拉條設置有關，詳見表1

表1外鋼楞強度、剛度系數表拉條設置方案

強度條件下的C1

剛度條件下的C2

每個交點均設置

/

/

間隔一根內鋼楞設置

4

12.8

間隔二根內鋼楞設置

8

73.6

間隔三根內鋼楞設置

16

243.2

表2雙內鋼楞按強度計算容許荷載表單位：KN/m2間距a(mm)

材料規格

內鋼楞跨度b(mm)

材料

規格

400

500

600

800

900

1000

450

扁鋼

－70×5

194.9

124.8

86.6

48.7

38.5

31.2

角鋼

L80×35×3.0

199.2

127.5

88.5

49.8

39.4

31.9

冷彎槽鋼

[80×40×3.0

390.4

249.9

173.5

97.6

77.1

62.5

槽鋼

[8

1208.8

773.6

537.2

302.2

238.8

193.4

600

扁鋼

－70×5

146.2

93.6

65.0

36.6

28.9

23.4

角鋼

L80×35×3.0

149.4

95.6

66.4

37.4

29.5

23.9

冷彎槽鋼

[80×40×3.0

292.8

187.4

130.1

73.2

57.8

46.8

槽鋼

[8

906.6

580.2

402.9

226.6

179.1

145.1

750

扁鋼

－70×5

117.0

74.9

52.0

29.2

23.1

18.7

角鋼

L80×35×3.0

119.5

76.5

53.1

29.9

23.6

19.1

冷彎槽鋼

[80×40×3.0

234.2

149.9

104.1

58.6

46.3

37.5

槽鋼

[8

725.3

464.2

322.3

181.3

143.3

116.0

表3雙內鋼楞按剛度計算容許荷載表單位：KN/M2

間距a(mm)

材料規格

內鋼楞跨度b(mm)

材料

規格

400

500

600

800

900

1000

450

扁鋼

－70×5

6001.8

2458.3

1186

375.1

234.2

153.6

角鋼

L80×35×3.0

9445.8

3869.0

1866

590.4

368.6

241.8

冷彎槽鋼

[80×40×3.0

18446.4

7555.6

3644

1153

719.7

472.2

槽鋼

[8

42546.0

17426.8

8404

2659

1660

1089

600

扁鋼

－70×5

4501.4

1843.8

889.2

281.3

175.6

115.2

角鋼

L80×35×3.0

7084.4

2901.7

1400

442.8

276.4

181.4

冷彎槽鋼

[80×40×3.0

13834.8

5666.7

2733

864.7

539.8

354.2

槽鋼

[8

31909.5

13070.1

6303

1994

1245

816.9

750

扁鋼

－70×5

3601.1

1475.0

711.3

225.1

140.5

92.2

角鋼

L80×35×3.0

5667.5

2321.4

1120

354.2

221.1

145.1

冷彎槽鋼

[80×40×3.0

11067.8

4533.4

2186

691.7

431.8

283.3

槽鋼

[8

25527.6

10456.1

5043

1596

996.0

653.5

3.2應用中應注意的問題

a、鋼楞帶懸臂時，應另行驗算懸臂的彎距和撓度，并取其最大值；

b、每塊鋼模板上宜有兩處支承，每處支承上宜有兩根鋼楞。因此本文只討論雙鋼楞的計算情況；

c、內鋼楞的間距常用為0.45m、0.6m、0.75m等3種規格尺寸,內鋼楞的常用跨度為0.4m、0.5m、0.6m、0.8m、0.9m、1.0m等6種規格,表2與表3中所列數據只是對部分材料進行列表，讀者可根據需要自行擴充；

d、在內鋼楞的技術參數確定后，選定外鋼楞間距時，其最大間距取決于抗彎強度和撓度，但不宜超過2m。一般來說內、外鋼楞的相關技術參數相同為宜。

e、拉條間距不宜太大，否則將成倍增加模板費用，也不能過密，否則雖降低模板費用，但增加了拉條材料和處理費。一般來說，每隔一根內鋼楞設一根拉條為宜。

f、考慮整個模板的經濟性，在選取內鋼楞間距a和跨度b時，b應大于a，并盡量使，這樣，模板內外鋼楞的綜合用量將最少。

3.3表格推導舉例

用“2”槽鋼作內鋼楞，若內鋼楞間距為0.45m,跨度為0.8m，允許撓度。計算其承受的允許荷載。

（1）單跨及兩跨連續的內鋼楞

按強度計算：應用公式1

按剛度計算：應用公式2

（2）從以上計算得知，當時，，內鋼楞的設置由鋼楞強度控制。

4結論

4.1理論

當內鋼楞允許撓度，內鋼楞的設置僅由強度條件控制，其允許荷載值按表2或表3查找即可，不必用剛度條件校核；只有當其允許撓度時，才考慮剛度條件的影響，即需對表2與表3計算出的允許荷載值進行對比，取其較小者與作用在該模板上的實際荷載進行對選材。

對于外鋼楞，在每根鋼楞的交點處都設拉條時，不必進行計算，當間隔一定內鋼楞設拉條時，可按本文所說方法查表按剛度選材即可，不必進行強度驗算，。

4.2采用查表法選取內外鋼楞，大大地簡化了模板設計的計算過程，從而為模板設計的經濟分析比較迅速提供多種可選方案。可因地制宜地選用鋼楞的材型，使模板的設計實現經濟實用的目的。

5應用舉例

某工程的鋼筋砼側墻尺寸為3.95×2.9m（長×寬），施工氣溫為18℃，砼坍落度擬采用5cm，澆筑速度為5m/h,根據同類資料測定，砼內部溫度20℃。施工時采用導管下料，插入式振搗器振搗。擬采用組合模板，由于質量有特殊要求，鋼楞撓度變形限制在1mm之內。擬每間隔一根內鋼楞在內、外鋼楞交點的交點處設一根拉條。試選用內、外鋼楞。

解：第一步，計算砼對模板的最大側壓力F

由已知條件按《砼結構施工及驗收規范》（GB50204－92）計算砼對模板的最大側壓力F：

(1)振搗砼時產生的荷載標準值F1：

(2)新澆砼作用在模板上的最大側壓力F2：

式一：

式二：

按規定取小值，即F2＝70.5KN/m2.

(3)傾倒砼時產生的水平荷載標準值F3：

F3=2KN/m2

(4)荷載組合，計算砼對模板的最大側壓力F：

第二步：查表選取內鋼楞最合理技術參數

明顯，該結構的內鋼楞應按三跨以上的連續內鋼楞計算公式計算。查表選取內鋼楞技術參數：

(1)計算對應表中的允許強度值：按強度計算，表中容許荷載值；按剛度計算時，表中容許荷載值。

(2)查表。先確定一種內鋼楞的材料與間距，再按上一步計算的結果查表，分別選用按強度與剛度條件下的大于或等于該計算所對應的內鋼楞跨度（并盡可能選取最接近的一組），對比該組值，選用跨度b較小的一組作為較合理的內鋼楞技術參數（如下表）。

例：當選材為2根L80×35×3的角鋼，其間距取45cm時。按強度條件控制，應取b=60cm；按剛度控制，應選取b＝110cm，因此該模板的內鋼楞技術參數為：a=45cm，b=60cm。當為其它材料時，可按上述方法選取。材料及規格

間距a(cm)

跨度b(cm)

2根角鋼L80×35×3

45

60

2根冷彎槽鋼[80×40×3

45

90

2根扁鋼－70×5

60

60

……

……

……

(3)經濟分析

在計入內鋼楞材料到場價格與內鋼楞與鋼面板之間的焊接加工費后（有時還要考慮材料回收利用方面），并綜合考慮施工機械設備后，選取經濟實用的一組技術參數作為最合理的內鋼楞技術參數。

由于篇幅有限，本文不作詳細分析。假定經經濟分析后，得出“2根扁鋼－70×5，其技術參數為a=60cm，b=60cm”為最合理方案。

第三步，選定外鋼楞技術參數

對于外鋼楞，由于內鋼楞的間距已定，又已知每間隔一根內鋼楞設一根拉條，所以只需查表選材并經過經濟分析后確定即可。

為方便查表，按“a”與“b”互換的原則，外鋼楞a=60cm，b=60cm。當外鋼楞按強度控制時，表中的數值應大于或等于93×4＝372；當按剛度控制，表中的數值應大于或等于93×3×12.8＝3571.2。查表得外鋼楞可選用：槽鋼2[8或冷彎槽鋼2[100×50×3……經經濟分析后，認為槽鋼2[8最合理（詳細計算略）。因此選用槽鋼2[8作為外鋼楞。

參考書籍：

1、《建筑施工手冊》第二版[Z]，中國建筑工業出版社

2、《組合鋼模技術規范》JGJ214－88[S]

3、《鋼結構設計規范》GBJ17-88[s]

4、《砼結構工程施工及驗收規范》GB50204-92[s]

5、《水利水電工程模板施工規范》DL/T5110-2000[s]