以某案例对清水混凝土大模板施工新工艺设计探讨

[摘要] 以某主厂房框架为清水混凝土结构。该工程大模板采用胶合大模板加贴PVC板形式，柱模加固采用型钢外箍进行加固，梁模板采用钢管外箍加支撑的新工艺，该工艺较传统混凝土模板施工工艺，能有效避免螺杆孔修补色差和模板周转后表面缺陷导致的混凝土面缺陷的优点，能极大的提高混凝土表面整体观感，本文对清水混凝土大模板施工工艺的设计及应用效果进行介绍，供类似工程施工借鉴参考。

[关键词] 清水混凝土 大模板 加固

[abstract] with a main building framework for water concrete structure. This project template used to be huge template agglutination PVC board form, column by the steel die reinforcement hoop are strengthened, the steel tube beam template the hoop new process of increase support, this technology is traditional concrete template construction technology, can effectively avoid screw hole off color and repair template turnover to the surface defects after concrete surface defects of advantage, can greatly increase the concrete surface integral perception, in this paper, the water concrete huge template construction technology design and application effect of this paper, the reference for similar project construction.

[key words] water concrete huge template reinforcement

中图分类号：TU528 文献标识码：A文章编号：

前言：

主厂房为三列布置的现浇混凝土框架结构，框架为清水混凝土。汽机A排、除氧煤仓间B、C排各为一个框架单元，清水砼浇注方量约3210 m3，共计需要支设模板面积约18500 m2。对于清水混凝土以往模板常选用覆膜竹胶大模板，采用对拉螺杆加固的工艺，但该工艺存在混凝土面螺杆孔修补色差和模板周转后表面缺陷导致混凝土面缺陷等缺点，为了消除缺陷，进一步提高清水混凝土表观整体观感质量，该工程大模板采用胶合大模板粘贴PVC板形式，柱模加固采用型钢外箍进行加固，梁模板采用钢管加固的新工艺。

一、清水混凝土模板选用和加工

框架柱、梁大模板选用18mm厚胶合木模板。内衬板选择1～1.2mm厚，硬度适中的PVC板。 PVC板与胶合板粘贴采用环保万能胶。

二、大模板施工加固设计

2.1 柱的加固设计

2.1.1 柱模板侧压力标准值计算

新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值:

其中 ― 混凝土的重力密度，取24.00kN/m3；

― 混凝土初凝时间，根据现场试验资料t0=5.5h；

― 混凝土的浇筑速度，取6.25m/h；

― 模板计算高度，取6.25m；

― 外加剂影响修正系数，取1.20；

― 混凝土坍落度影响修正系数，取1.15。

=0.22×24×5.5×1.2×1.15×6.251/2=100.19KN/m2

＝24×6.25＝150.00KN/m2

计算结果分别为：100.19kN/m2、150.0 kN/m2。

取新浇混凝土作用于模板的最大侧压力标准值F1=100.19kN/m2，倾倒混凝土荷载产生的模板侧压力标准值 F2=2.00kN/m2。选择煤仓间中最大的柱截面，800mm ×2000mm的截面进行验算。

2.1.2 2000mm侧面柱箍槽钢、连接螺杆验算(800mm侧面柱箍槽钢、连接螺杆验算同)

柱箍槽钢按受弯杆件验算，20a槽钢截面抵抗矩 W = 178040mm3、惯性矩 I =17804000mm4；连接螺杆按受拉杆件验算，直径18螺杆截面面积A=254.34 mm2。

柱箍槽钢承载设计值：

=(1.2×100.19 +1.4×2.00) ×0.30 = 36.91KN/m；

柱箍槽钢弯矩设计值：

=0.10×36.91×2.252=18.69kNm；

其中 ―槽钢受弯计算长度，取2.25m；

连接螺杆拉力设计值：

=0.6×36.91×2.25= 49.83kN

2.1.2.1 柱箍槽钢抗弯强度验算

柱箍槽钢截面抗弯强度验算公式

其中 ―槽钢抗弯强度设计值, 取= 210.00 N/mm2；

―槽钢的截面抵抗拒， ；

=18.69×106/ 178040=104.98N/mm2< =210.00N/mm2，强度满足要求!

2.1.2.2 柱箍槽钢挠度验算

其中― 槽钢弹性模量, 取2.06×105 N/mm2；

― 槽钢受弯计算长度，取2.25m；

―槽钢惯性矩，取17804000mm4；

―柱箍最大容许挠度，取 /250；

=0.677×36.91×22504/100×2.06×105×17804000

=1.75mm < [ω] = 2250 / 250 = 9.00 mm,满足要求!

2.1.2.3、连接螺杆抗拉强度验算

连接螺栓抗拉强度验算公式

其中― 连接螺杆抗拉强度设计值, 取215 N/mm2；

― 对拉螺杆净截面积，取254.34mm2；

=49.83×103/254.34=195.92N/mm2 < = 215 N/mm2，满足要求!

综上所述，煤仓间中最大的柱截面，800mm ×2000mm的截面长边采用20a槽钢加固，加固螺栓统一采用直径18连接螺杆间距300mm。短边采用14a槽钢加固，加固螺栓采用直径14连接螺杆,间距300mm。

2.2 梁的加固设计

2.2.1、梁模板侧压力标准值计算

采用 的圆钢管，加固间距400mm，截面抵抗矩W =61667mm3、惯性矩 I = 3885000mm4；内加 方木，与梁跨平行，间距100mm。

新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值:

其中 ― 混凝土的重力密度，取24.00kN/m3；

― 混凝土初凝时间，根据现场试验资料t0=5.5h；

― 混凝土的浇筑速度，取6.25m/h；

― 模板计算高度，取1.3m；

― 外加剂影响修正系数，取1.20；

― 混凝土坍落度影响修正系数，取1.15。

=0.22×24×5.5×1.2×1.15×6.251/2=100.19KN/m2

＝24×1.3＝31.2KN/m2

计算结果分别为：54.65kN/m2、31.2kN/m2。

取新浇混凝土作用于模板的最大侧压力标准值F1=31.2kN/m2，倾倒混凝土荷载产生的模板侧压力标准值 F2=2.00kN/m2。选择煤仓间中除煤斗大梁外的最大梁截面700mm ×1300mm的梁进行验算。

2.2.2 700mm×1300mm梁加固验算

梁箍圆钢承载设计值，简化为均布线荷载q，按下列公式计算：

；

其中 ―梁的高度，取1550mm；

计算结果：=(1.2×31.2+1.4×2.00) ×1.55 = 62.372 KN/m

其中― 圆钢管加固间距，取400mm；

梁箍圆钢弯矩设计值，按下列公式计算：

其中― 圆钢管加固间距，取400mm；

计算结果：

2.2.2.1 梁侧方木抗弯强度验算

梁侧危险点呈线性连续分布，其模型可简化成多跨连续梁。梁侧面计算简化模型如下图：

杆单元上每一点即为梁截面最危险点，且跨数 时可当作3跨的超静定连续梁作为计算模型。

梁侧抗弯强度验算公式

其中 ― 方木抗弯强度, 取 ；

― 方木的截面地抗拒， ；

计算结果： N/mm2< =20.00N/mm2，满足要求!

2.2.2.2 梁侧加固钢管扣件抗滑移验算

在柱侧施加的附加钢管，最先产生的破坏是扣件的滑移。而附加钢管的集中力转化为钢管对梁侧的均布荷载，在与模板内混凝土的组合荷载叠加后，竖向钢管受到的非均布线荷载如下简图：

其中 ― 扣件的抗滑移力，按照规范取8.0KN；

―竖向钢管的计算长度，取1550mm；

则钢管顶部受均布荷载 ，钢管底部受 均布荷载。

下部支座设为 ,以上支座为支点，由 得，

显然 ，则扣件抗滑移能力满足要求。

2.2.2.3 梁侧加固钢管抗弯强度验算

应用结构力学求解器的计算如下图所示，最大弯矩是

钢管抗弯强度验算公式：

其中 ― 圆钢管的截面抵抗矩，取5080 mm3；

― 圆钢管的抗弯强度设计值，取 ；

则 ，满足抗弯强度要求。

三、应用效果

序号 指标、功能名称 改进前指标、功能 改进后指标功能

1 混凝土表面平整度 2mm-8mm 1mm-3mm

2 对拉螺栓孔处导致的混凝土色差 有色差 无色差

3 模板表面缺陷（自身缺陷和周转后的破损）导致的混凝土缺陷 随着模板周转次数增加混凝土表面缺陷增多 无模板破损造成的缺陷

4 蝉缝 2mm-5mm 1mm-2mm

5 模板转角拼逢 不严密，有跑浆 严密，基本不跑浆

6 混凝土外观 整体效果一般，局部效果光亮，局部有明显缺陷 整体效果光亮，局部缺陷少

四、结语

1、大模板采用胶合板粘贴PVC板形式，消除了模板表面原有缺陷和模板周转后表面破损的缺陷，并且极大的提高了混凝土的整体表观效果。

2、型钢和钢管外箍的模板加强的新工艺，消除了常用对拉螺杆加固柱模板工艺砼面螺杆孔修补色差，极大提高了混凝土表观细部质量。

3、型钢和钢管外箍模板加强的新工艺能满足柱模的强度、变形要求，变形量小于3mm，各项目指标达到了《清水混凝土应用技术规程JGJ169-2009》表11.3.2关于清水混凝土结构允许偏差的要求。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。