86系列大模板计算书

拼装式全钢大模板
计算书
西安奥鑫模板有限公司
前言
为配合我公司的企业标准《拼装式全钢大模板》86系列的发布实施，针对本标准的产品，拼装组合成由900～6000mm轴线间的大模板各种情况，进行了一系列的模板挠度值计算。

计算时引进了次变形（挠度）计算，从而得到了模板的最终挠度值。

我们选择了各种情况下的模板最不利（挠度值最大）变形值放进了该标准的附录D中供用户参考。

本计算书摘录了拼装组合的计算过程及结果，仅供使用者进一步参考。

西安奥鑫模板有限公司
2006年6月1日
拼装式全钢大模板（86系列）
计算书
西安奥鑫模板有限公司发布的企业标准《拼装式全钢大模板》86系列是适用于清水混凝土模板。

因此，本计算书的内容是刚度计算及强度验算（变形计算强度验算）。

1．荷载计算
1.1变形计算用的荷载
根据国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》第2.2.3条规定，计算模板变形的荷载标准值只有新浇筑混凝土侧压力这一项。

设：T=20℃β=1.0 β2=1.15 V=2m/h，则侧压力荷载：
F=0.22×24×200/(20+15)×1.0×1.15×=49.1KN/ m2
γcH=24×2.575=61.8KN/ m2，二者取最小值49.1KN/ m2，计算时取50 KN/ m2。

其分布图如下：
1.2强度验算时的荷载，根据规定只须将上述荷载乘以1.2分项系数即可，分布图同图1。

2．模板挠度计算
2.1外荷载作用下的模板挠度计算
2.1.1模板面板在侧压力作用下的挠度计算
一般工程最大板块不足5000mm宽，按5000mm宽计算，模板竖肋间距按300mm计算。

模板面板与竖向肋焊成整体，因此面板两端是固定支承在竖向肋上（边竖肋或中间竖肋），计算跨度l=300 mm。

面板距跨中的挠度：
W= = =9.38q
式中q是沿模板高度方向变化的侧压力，将图1的侧压力值分布图代入，面板的跨中挠度最大值在模板的下端，W=9.83×0.05=0.492 mm。

不同（见表1），竖向肋在平均荷载值作用下的挠度计算简图如图3：
单元模板沿竖向肋的荷载分配系数表
表1 单位：mm
梯形荷载作用下的竖向肋挠度计算应用计算机软件计算。

将边肋的惯性矩I=349063 mm4，中间竖向肋的惯性矩I=76173 mm4，弹性模量E=206000N/ mm2，代入计算。

各单元模板的挠度值如表2所示：
各单元模板竖向肋在荷载作用下的挠度值
表2 单位：mm
注：表中负值表示反挠度值
2.1.3模板背楞的挠度计算
拼装式全钢大模板是用背楞将各单元模板拼装组合在一起，组成整体的全钢大模板。

需要何种单元模板，每种单元模板需要多少块，这完全取决于需要浇注混凝土的长度。

这里考虑了墙体的轴线间距离由900 mm变化到6000 mm，每步加长300 mm，即由18种拼装组合。

拼装组合时的条件是角模固定不变200 mm宽，墙体假定200 mm，穿墙螺栓间距≤1200 mm，第一个穿墙螺栓离角模边150 mm。

拼装式全钢大模板的组合原则是尽量减少拼缝、尽量使穿墙螺栓的间距一致。

背楞的支承是穿墙螺栓，背楞的荷载是由各单元模板竖向肋传来的。

根据上面竖向肋挠度计算可得到各竖向肋传给下端、中间、上端背楞的集中荷载值，也就是下端、中间、上端背楞对竖向肋的支座反力，如表3所示。

各单元模板竖向肋对背楞的作用力表
表3 单位：KN
背楞是采用2个10#槽钢，其惯性矩I=1983000×2=3966000 mm4，弹性模量E=206000 N/ mm2
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由图可知，采用了单元模板1500mm一块、1200mm二块，穿墙螺栓4根，间距均为
图5 背楞挠度计算简图
仍应用计算机计算，可得到背楞在各单元模板竖向肋处的挠度值，如表4所示。

背楞在各单元模板竖向肋处的挠度值表
表4 单位：mm
2.1.4穿墙螺栓的伸长计算
穿墙螺栓的荷载是由背楞传来的，即背楞挠度值计算时，其支座反力就是穿墙螺栓承受的荷载。

本例的穿墙螺栓由图4可知，共有4根，即A、B、C、D。

由上面计算结果得到的下端、中间、上端背楞处的穿墙螺栓承受的荷载值如表5所示。

穿墙螺栓承受的荷载值表
表5 单位：mm
采用M32穿墙螺栓，有效横截面积A=648 mm 2，其计算长度L=550 mm 2，弹性模量E=206000N/ mm 2，其伸长量△L=
将上值代入，得到的变形值如表6所示。

穿墙螺栓伸长值表
表6
单位：mm
注：由于穿墙螺栓伸长可使两侧模板发生位移，所以一侧模板的位移为伸 长值的一半。

至此，外荷载作用下的单元模板各部件的挠度值均已计算完毕。

但是彼此是独立的，
模板的最终变形还未得到，因为它不是将个部件的挠度值叠加可以得到，而必须计算其次变
形。

2.2模板的次变形计算
2.2.1背楞的次变形（即次挠度）
由于本例4根穿墙螺栓的伸长值是不相等的，所以造成下端、中间、上端背楞的次变形。

由计算机计算得到的背楞在各单元模板竖向肋处的次挠度值如表7所示。

由表4与表7相应位置数求代数和，即为背楞在各单元模板竖向肋处的总挠度值，如表8所示。

背楞在各单元模板竖向肋处的次挠度值表
表7 单位：mm
背楞在各单元模板竖向肋处的总挠度值表
表8 单位：mm
2.2.2竖向肋的次变形
本例计算得到背楞在各单元模板竖向肋处的总挠度值后，即可计算各单元模板竖向肋的次变形。

由计算机计算的各单元模板竖向肋次挠度值如表9所示。

各单元模板竖向肋处的总挠度为表2与表9相应位置的代数和，其结果如表10所示。

各单元模板竖向肋次挠度值表
表9 单位：mm
各单元模板竖向肋总挠度值表
表10 单位：mm
2.2.3面板的次变形
本例计算得到各单元模板竖向肋总挠度值后，即可计算各单元模板面板各跨跨中的次变形，应用有关公式计算得到的各单元模板面板各跨跨中的次挠度值如前页表11所示。

面板各跨跨中次挠度值表
表11 单位：mm
2.3模板挠度计算
因为模板面板的次挠度值包含了穿墙螺栓、背楞、竖向肋的变形要素，所以模板的最终挠度值只须将面板在外荷载作用下的挠度（图2）与次挠度（表11）叠加即可得到。

本算例的模板挠度值（最终挠度）如表12所示。

模板总挠度值表
表12 单位：mm
应用本算例方法可得到各种拼装组合的大模板挠度值。

西安奥鑫模板有限公司企业标准《拼装式全钢大模板》86系列，其附录D（提示的附录）所列出的各单元模板的变形（挠度）参考值，是各种拼装组合的大模板挠度计算值中挑出最大值。

2.4吊环及其连接螺栓的强度验算：
2.4.1设模板自重为：G，则模板每平方米重量为125 KG/ m2*10N=1250N
取5000mm*2920mm模板进行验算，
则此板块重量为G=5000*2920*1250=18250N
2个直径为ф=20mm,Q235钢吊环,则吊环的抗拉强度f=3.14*102*215 N/ m2*2*4=540080 N ,设动系数为1.5.
f/G=540080/（1.5*18250）=19.72>安全系数3.0,
由此得,吊环的抗拉强度可以满足使用。

2.4.3 螺栓的抗剪强度验算：
每件吊环采用1根M16*90国标Q235M16*90螺栓，共2根。

大模板正点常起吊时应4个剪切面同时承受剪力，因此只需比较出本工程螺栓的承载力与国标规定抗剪强度设计值即可。

查表求得，螺栓的净截面A=3.14*82*4=803.84 mm2。

查钢结构计算手册得，螺栓的抗剪强度设计值为[τ]=170N/ mm2，取动载系数为1.5。

计算螺栓的剪切承载力为：τ=A*170N/ mm2=136652.8N
τ/G=136652.8/（1.5*18250）=4.99>安全系数3.0。

故，螺栓抗剪强度可以满足使用。

2.4.4吊环焊缝强度验算：
本工程最大板块不足5000mm宽，按5000mm宽计算，模板竖肋间距按300mm计算。

每个吊环保道焊缝，焊脚高度≥5mm，焊缝长度≥80mm，见图
每块模板两个吊环，共四道焊缝，即简化计算焊缝抗剪强度即可，查钢结构计算手册，焊缝抗剪强度设计值，按最小截面值取130 N/ mm2
δτ=5mm*80mm*4*2*130=416000N
求焊缝抗剪强度为δτ/（1.5*18250）=22.79>安全系数3.0
因此，焊缝强度满足使用。

3.结束语
1）本标准附录D给出的最大单元模板挠度值为1.45 mm，2 m靠尺范围内的平整度为1.45+0.36=1.81 mm。

本算例1500 mm模板最大值为 1.42 mm，2 m范围内的平整度为1.42+0.35=177 mm。

模板刚度较好，满足清水混凝土施工质量要求，优于对模板质量要求最严的国家标准《建筑工程质量检验评定标准》（GBJ301-88）的规定。

2)模板强度均不到强度计值的215 N/ mm2，说明模板强度很富裕，只要验算即可放心使用。