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原文传递厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法

专利名称：	厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法
摘要：	本发明涉及建筑模板设计与施工交叉领域，具体涉及一种厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，采取以下步骤：一、确定模板系统计算模型；二、确定对拉螺栓轴向拉力；三、确定模板系统受力构件材质；四、面板承载力验算；五、次楞承载力验算；六、主楞承载力验算；七、对拉螺栓承载力验算；八、结构钢筋抗拉强度复核验算；九、制作模板；十、制作主楞；十一、制作螺栓及其垫板；十二、螺栓连接；十三、模板就位固定；十四、浇筑混凝土。本发明不仅大幅度降低模板对拉螺栓用量，而且可解决施工难度大、施工周期长的关键性技术难题，并利用混凝土侧压力建立结构钢筋预应力，抵消大体积混凝土部分收缩应力，实现抑制大体积混凝土结构开裂的目的。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东金城建设有限公司
发明人：	贾华远;贾毅;顾学良;马洪军;翟凯;阎孔军
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910098119.X
公开号：	CN109706931A
代理机构：	青岛发思特专利商标代理有限公司
代理人：	耿霞
分类号：	E02D15/02(2006.01);E;E02;E02D;E02D15
申请人地址：	255086 山东省淄博市高新区鲁泰大道30号
主权项：	1.一种厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，采取以下步骤：一、确定模板系统计算模型： 1.1、确定次楞和主楞布置方向与间距：次楞水平布置，间距为200㎜～250㎜；主楞竖向布置，间距为400～600㎜，并与结构钢筋水平间距倍数协调一致； 1.2、确定面板计算模型：面板以次楞为支座，按照三跨等跨连续梁确定计算模型； 1.3、确定次楞计算模型：次楞以主楞为支座，按照三跨等跨连续梁确定计算模型； 1.4、确定主楞计算模型：主楞以对拉螺栓为支座，当混凝土竖向中部无结构钢筋时，按照简支梁确定计算模型；当混凝土竖向中部有一排结构钢筋时，按照二跨等跨连续梁确定计算模型；当混凝土竖向中部有两排及其以上结构钢筋时，按照三跨等跨连续梁确定计算模型； 1.5、确定混凝土一次浇筑厚度：混凝土一次浇筑厚度按照1.0m～2.0m确定；二、确定对拉螺栓轴向拉力： 2.1、确定对拉螺栓间距：对拉螺栓水平间距与主楞间距相等，对拉螺栓竖向间距与结构钢筋竖向间距相等； 2.2、确定对拉螺栓轴向拉力：当主楞为简支梁时，按照主楞支座反力确定对拉螺栓轴向拉力；当主楞为二跨等跨连续梁时，按照主楞中间支座左右剪力绝对值之和确定对拉螺栓轴向拉力；当主楞为三跨等跨连续梁时，按照主楞第二支座左右剪力绝对值之和确定对拉螺栓轴向拉力；三、确定模板系统受力构件材质：采用竹胶合板面板、方木次楞、Q235级槽钢主楞和垫板、HRB400级螺栓和螺母；四、面板承载力验算： 4.1、面板侧压力标准值计算：Gk＝γcH；式中：Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2； γc—混凝土容重，取24KN/m3； H—混凝土一次浇筑厚度，单位m； 4.2、面板均布荷载设计值计算：qm＝(γGGk+γQQk)B；式中：qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m； γG—面板侧压力分项系数，取1.2； Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2； γQ—倾倒混凝土产生的水平荷载分项系数，取1.4； Qk—倾倒混凝土产生的水平荷载标准值，单位KN/m2； B—面板计算单元，取1000㎜； 4.3、面板抗弯强度验算面板最大弯矩计算：面板抗弯强度验算：σ1＝M1max/W1≤[σ1]；式中：M1max—面板最大弯矩值,单位KN·m； KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1； qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m； lm—面板跨度，单位m； σ1—面板抗弯强度计算值，单位N/mm2； W1—面板截面抵抗矩，单位mm3； [σ1]—面板抗弯强度设计值，单位N/mm2； 4.4、面板挠度验算：ω1max＝(Kw3qmlm4)/(100E1I1)≤[ω1]；式中：ω1max—面板最大挠度计算值，单位mm； Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，取0.677； qm—面板均布荷载设计值，单位KN/m； lm—面板跨度，单位mm； E1-面板弹性模量，单位N/mm2； I1—面板截面惯性矩，单位mm4； [ω1]—面板容许挠度值取lm/400，单位mm；五、次楞承载力验算： 5.1、次楞均布荷载设计值计算：qc＝(γGGk+γQQk)a；式中：qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m； γG—面板侧压力分项系数，取1.2； Gk—面板侧压力标准值，单位KN/m2； γQ—倾倒混凝土产生的水平荷载分项系数取1.4； Qk—倾倒混凝土产生的水平荷载标准值，单位KN/m2； a—次楞间距，单位m； 5.2、次楞抗弯强度验算次楞最大弯矩计算：M2max＝KM3qclc2；次楞抗弯强度验算：σ2＝M2max/W2≤[σ2]；式中：M2max—次楞最大弯矩值,单位KN·m； KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1； qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m； lc—次楞跨度，单位m； σ2—次楞抗弯强度计算值，单位N/mm2； W2—次楞截面抵抗矩，单位mm3； [σ2]—次楞抗弯强度设计值，单位N/mm2； 5.3、次楞抗剪强度验算：次楞最大剪力设计值：V＝KV3左qclc；次楞抗剪强度按下式验算:τ＝(3V/2bh)≤fV；式中：V—次楞最大剪力设计值，单位KN； KV3左—三跨等跨连续梁第二支座左侧剪力系数，取0.6； qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m； lc—次楞跨度，单位m； τ—次楞剪切应力设计值,单位N/mm2； b-次楞截面宽度，单位mm； h—次楞截面高度，单位mm； fV—次楞抗剪强度设计值,单位N/mm2； 5.4、次楞挠度验算：ω2max＝(Kw3qclc4)/(100E2I2)≤[ω2]；式中：ω2max—次楞最大挠度计算值，单位mm； Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，取0.677； qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m； lc—次楞跨度，单位mm； E2-次楞弹性模量，单位N/mm2； I2—次楞截面惯性矩，单位mm4； [ω2]—次楞容许挠度值取lc/400，单位mm；六、主楞承载力验算： 6.1、主楞为简支梁时的承载力验算 6.1.1、次楞支座反力设计值计算：F＝KV3左右qclc；式中：F—次楞最大支座反力设计值，单位KN； KV3左右—三跨等跨连续梁第二支座左右剪力系数绝对值之和，取1.1； qc—次楞均布荷载设计值，单位KN/m； lc—次楞跨度，单位m； 6.1.2、主楞等效均布荷载设计值计算：qz＝nF/lz 式中：qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m； n—次楞根数； F—次楞最大支座反力设计值，单位KN； lz—主楞跨度，单位m； 6.1.3、主楞抗弯强度验算主楞最大弯矩计算：主楞抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m； qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m； lz—主楞跨度，单位m； σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2； W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3； [σ3]—主楞抗弯强度设计值，单位N/mm2； 6.1.4、主楞挠度验算：式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm； qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m； lz—主楞跨度，单位mm； E3-主楞弹性模量，单位N/mm2； I3—主楞截面惯性矩，单位mm4； [ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm； 6.2、主楞为二跨等跨连续梁时的承载力验算 6.2.1、主楞抗弯强度验算主楞最大弯矩计算：M3max＝KM2qzlz2；主楞抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m； KM2—二跨等跨连续梁弯矩系数，取0.125； qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m； lz—主楞跨度，单位m； σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2； W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3； [σ3]—主楞抗弯强度设计值，单位N/mm2； 6.2.2、主楞挠度验算：ω3max＝(Kw2qzlz4)/(100E3I3)≤[ω3]；式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm； Kw2—二跨等跨连续梁挠度系数，取0.521； qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m； lz—主楞跨度，单位mm； E3-主楞弹性模量，单位N/mm2； I3—主楞截面惯性矩，单位mm4； [ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm； 6.3、主楞为三跨等跨连续梁时的承载力验算 6.3.1、主楞抗弯强度验算主楞最大弯矩计算：M3max＝KM3qzlz2；主楞抗弯强度验算：σ3＝M3max/W3≤[σ3]；式中：M3max—主楞最大弯矩值,单位KN·m； KM3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1； qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m； lz—主楞跨度，单位m； σ3—主楞抗弯强度计算值，单位N/mm2； W3—主楞截面抵抗矩，单位mm3； 6.3.2、主楞挠度验算：ω3max＝(Kw3qzlz4)/(100E3I3)≤[ω3]；式中：ω3max—主楞最大挠度计算值，单位mm； Kw3—三跨等跨连续梁挠度系数，0.677； qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m； lz—主楞跨度，单位mm； E3-主楞弹性模量，单位N/mm2； I3—主楞截面惯性矩，单位mm4； [ω3]—主楞容许挠度值取lz/400，单位mm；七、对拉螺栓承载力验算： 7.1、当主楞为简支梁时对拉螺栓承载力验算 7.1.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N1＝qzlz/2； 7.1.2、对拉螺栓抗拉强度验算： 7.2、当主楞为二跨等跨连续梁时对拉螺栓承载力验算 7.2.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N2＝KV2左右qzlz； 7.2.2、对拉螺栓抗拉强度验算： 7.3、当主楞为三跨等跨连续梁时对拉螺栓承载力验算 7.3.1、对拉螺栓轴向力设计值计算：N3＝KV3左右qzlz； 7.3.2、对拉螺栓抗拉强度验算：上述式中：N1、N2、N3—主楞分别为简支梁、二跨等跨连续梁和三跨等跨连续梁时的对拉螺栓轴向力设计值,单位KN； qz—主楞等效均布荷载设计值，单位KN/m； lz—主楞跨度，单位m； —对拉螺栓轴向抗拉承载力设计值，单位KN； An—对拉螺栓净截面面积，单位mm2； ftb—对拉螺栓抗拉强度设计值，单位N/mm2； KV2左右—二跨等跨连续梁中间支座左右剪力系数绝对值之和，取1.25； KV3左右—三跨等跨连续梁第二支座左右剪力系数绝对值之和，取1.1；八、结构钢筋抗拉强度复核验算:Ni≤πr2fy；式中Ni—分别与N1、N2、N3相对应的对拉螺栓轴向力设计值,单位KN； r—结构钢筋半径，单位mm； fy—结构钢筋抗拉强度设计值，单位N/mm2；九、制作模板： 9.1、裁割并组合与混凝土侧面外轮廓宽、高相等的竹胶合板面板； 9.2、裁割并组合长度与混凝土侧面宽度相等的方木次楞； 9.3、采用直径2㎜～3㎜沉头螺丝，将次楞与面板连接为整体，并在面板上打螺栓预留孔形成装配式模板；十、制作主楞：裁割与模板高度相等的Q235级槽钢主楞；十一、制作螺栓及其垫板：采用HRB400级钢筋套丝制作螺栓；采用Q235级钢板切割制作垫板；十二、螺栓连接： 12.1、螺栓对应位置的结构钢筋采用直螺纹套筒连接接长，直条结构钢筋两端套丝并安装直螺纹套筒； 12.2、将螺栓拧入直条结构钢筋两端直螺纹套筒内形成模板对拉螺栓； 12.3、将螺栓对应位置的弯钩结构钢筋水平段两端与螺栓轴心对齐后，采用气体保护焊连接形成模板对拉螺栓； 12.4、在对拉螺栓上焊接模板限位器；十三、模板就位固定： 13.1、采用吊车将模板吊装就位，并将对拉螺栓穿入面板的螺栓预留孔内； 13.2、安装主楞、垫板和螺母后临时固定模板，经校正模板位置和垂直度符合要求后拧紧螺母将模板固定牢固；十四、浇筑混凝土：混凝土一次浇筑厚度为1.0m～2.0m，自混凝土平面中部向四周浇筑，下层混凝土初凝前浇筑上层混凝土，依次推进循环到顶，确保浇筑层之间不产生施工冷缝。 2.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤九中竹胶合板面板厚度为12㎜～15㎜；方木次楞截面为50㎜×70㎜～60㎜×80㎜；当整根次楞长度小于混凝土宽度时，采用榫卯式胶粘连接接长次楞。 3.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤十中主楞为两根并列8#～16#槽钢。 4.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤十一中的螺栓是利用下料剩余短钢筋制作，直径为18㎜～32㎜，长度为主楞截面高度、次楞截面高度与100mm～150mm之和。 5.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤十一中垫板厚度为10㎜～15㎜、宽度为50㎜～60㎜，长度为两根并列槽钢主楞翼缘宽度与螺栓直径之和。 6.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤十二中的直条结构钢筋和弯钩结构钢筋统称为结构钢筋。 7.一种根据权利要求1所述的厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法，其特征在于，所述步骤十三中模板限位器为直径10㎜～12㎜，长度为80㎜～120㎜下料剩余短钢筋制作，模板限位器外侧与混凝土外边缘一平。
所属类别：	发明专利