新型建筑模板支撑体系结构设计及应用

新型建筑模板支撑体系结构设计及应用

摘要：随着我国建筑业的飞速发展,建筑新型模板技术应运而生,并得到越来越广泛的应用。建筑模板技术不但可以有效增长施工效益,还可以提高建筑工程质量,最重要的作用是弥补了我国建筑施工技术的不足,加快了我国建筑业的发展,且成效显著。模板首先必须具有足够的强度、刚度和足够的稳定性且便于安装和拆除，另外还需具有表面光滑整齐且拼接缝严密不漏浆等特点。高层建筑中的模板施工要求更多，更为复杂，因此要对建筑新型模板施工工作引起高度的重视。本文就新型建筑模板支撑体系结构设计及应用分析与讨论。

关键词：新型建筑模板；支撑体系；设计；应用

引言

目前,我国建筑工程施工所用的模板支架支撑体系主要为扣件式钢管脚手架支撑系统和碗扣式模板支架支撑系统。随着我国建筑行业的迅猛发展，现有的模板支架支撑体系的不足也凸显出来，因此，要对建筑工程模板进行改造，保证建筑工程的施工质量。

一、新型模板支撑组合系统的构成

1.模板支架是由焊接于立杆上的连接盘和水平杆杆端直插头组成（如图1.）

图1.盘销节点

1—连接盘；2—直插头；3—水平杆；4—立杆；5—插销孔

立杆:是在一定长度的焊管上每隔600mm焊接一只连接盘或且焊有连接套管的竖向支撑杆件。

水平杆：水平杆是以300mm为模数设置，在焊管两端焊有直插头，用于与立杆连接的水平杆件。

连接盘：连接盘是焊接于立杆上可连接4个方向直插头的圆环形孔板。

直插头：直插头是焊接于水平杆两端，正立面为下部窄上部宽的锲形、侧面为弧形且圆弧与立杆外表一致，用于与立杆上的连接盘快速连接的插头。

2.基本形式

立杆设计有带连接套管立杆和不带连接套管立杆两种规格，不带连接套管的标准立杆长度为2500mm，适用于层高为2.7~3.Om楼层；带连接套管的立杆长

度为600mm、900mm、1200mm、1800mm、2400mm、3000ram的规格尺寸，可分别适用于不同高度的楼层搭配使用。

水平杆的规格尺寸按300mm的模数进行设置，长度为300mm、600mm、900mm、1200醒、450min主要规格，此外还设有450mm的规格，以方便调节立杆与墙体之间的距离。

可调托座：立杆顶部插入的可调托座可分为UT-500(长度500mm)、UT-600(长度600mm)两种规格。

3.基本原理

水平杆与立杆连接原理：施工时，把带直插头的水平杆插入立杆上捍接的连接盘上相应的模长孔内，向下敲击水平杆插头即可达到锁紧的目的，然后再用插销插入直插头下部的圆孔中，保证支架在工作过程中水平杆与立杆更加连接紧密。每个连接盘上可以同时在水平方向上连接4根水平杆，立杆顶部插入另一根立杆尾部的连接套管内，可达到在垂直方向加高的目的。

荷载传递原理：直插盘销式模板支架釆用立杆顶端插入可调托座的中心传力方式向下传递轴向力，从而使各节点立杆的轴向荷载传递始终在一条竖线上。水平杆通过杆端的直插头自身的结构设计和直插头上的插销孔用插销固定，达到水平杆和立杆的轴线交汇于盘销节点的中心，从而提高模板支架的刚度和整体性。

二、主要构件的设计计算

1.结构设计计算

1.1直插盘销式模板支架结构设计应依据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068)、《建筑结构荷载规范》（GB50009)及《钢结构设计规范》(GB50017)的规定，应按概率极限状态设计法的要求，釆用分项系数设计表达式。

1.2直插盘销式模板支架为框架式支撑结构体系，应釆用半刚性节点连接的无剪刀撑或有剪刀撑框架式支撑结构计算模型，其节点转动刚度值k可取20kN.m/rad。

1.3直插盘销式模板支架结构设计应包括下列内容：

1.3.1模板、主次楞梁等构件的强度与挠度验算；

1.3.2支架立杆稳定性验算；

1.3.3抗倾覆验算；

1.3.4地基承载力验算。

1.4模板支架立杆的长细比不应大于150,受拉构件及剪刀撑的长细比不应大于250。

1.5模板支架宜采用立杆杆端插入可调托座的中心传力方式，当梁下釆用水平杆扣件传递荷载方式时，立杆应按不小于50mm的偏心距进行承载力计算。

1.6模板支架立杆为可调托座中心传力方式且不考虑风荷载时，应按轴向受压杆件计算；当考虑风荷载或水平杆扣件传递荷载方式时，应按压弯杆件计算。

1.7模板支架结构构件应按短暂设计状况进行承载力计算。承载力计算应符合下式要求：

（1）

式中：r。——结构重要性系数，对重要的模板及支架宜取r。≥l.0，对一般的模板及支架宜取r。≥0.9；

S——荷载基本组合计算的效应设计值；

R——结构构件的承载力设计值；

rR——承载力设计值调整系数，应根据模板支架重复使用情况取用，不应小于1.0。

1.8当模板支架四周为全封闭密目式安全网脚手架时，可不考虑风荷载对模板支架的影响；当模板支架四周全高为敞开式状况，应考虑风荷载对模板支架的影响。

2.模板、主次楞梁设计计算

2.1模板与支承模板的主次楞梁应进行跨中与悬臂端的抗弯强度验算与晓度验算。模板宜按三跨连续梁计算，当楞梁连续跨数超过三跨时宜按三跨连续梁计算；当榜梁连续跨数小于三跨时，应按实际跨连续梁计算。

2.2模板、主次楞梁的抗弯强度验算应按下式计算：

（2）

式中：M——模板、主次榜梁的弯矩设计值（N.mm)；

W——模板与楞梁的截面模量（mm3)；

f——模板与楞梁的抗弯强度设计值（N/mm2)。

2.3主次楞梁釆用木方时，应按下式进行抗剪强度验算：

（3）

式中：V——主次榜梁的剪力设计值（N)；

S0——主次楞梁的面积矩（mm3）；

I——主次榜梁的截面惯性矩（mm4）；

b——主次楞梁的截面宽度(mm)；

fv——木材顺纹抗剪强度设计值（N/mm2）。

2.4模板、主次楞梁变形验算应按下式计算：

（4）

式中：v——挠度（mm)；

[v]——受弯构件容许挠度（mm)；

2.5验算模板、主次榜梁的刚度时，其最大变形值不得超过下列容许值：

2.5.1对结构表面外露的模板、主次榜梁，为构件计算跨度的1/400；

2.5.2对结构表面隐蔽的模板、主次榜梁，为构件计算跨度的1/250。

三、工程应用

1.基本概况

某物馆工程位于某区科技工业园三赢路与双岛路交汇处，属于公共建筑，总建筑面积17809m2，建筑地下面积4012m2,地上面积13797m2,建筑总高18.4m。建筑地上4层，地下1层；主体框架结构，采用型钢混凝土组合结构，结构设计使用年限50年，抗震设防类别丙类，抗震设防烈度7度，地下室、车库、重要设备房耐火等级一级，其余二级。

基础及主体混凝土强度等级为C30，其中型钢柱采用掺有HEA微膨胀剂的自密实混凝土。筏板、地下室外墙混凝土抗渗等级为S6。钢筋选用HRB400级钢筋，钢筋直径16nmr20mm垂直方向连接采用电渣压力焊，水平方向连接采用闪光对焊，直径22皿和25mm钢筋采用直螺纹连接接头。