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基于PKPM软件在建筑柱模板工程中的应用研究
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内容提示：以某住宅小区柱模板设计与计算为背景,详细介绍了PKPM软件在建筑柱模板工程中的应用,并对模板参数的输入及相关计算作了归纳,经实践证明,应用PKPM软件极大地提高了模板设计的效率和可靠性。
1 工程概况
景苑住宅小区位于嘉兴某县级市,Ⅰ期北区工程总建筑面积42371.02m2,为5跃6层花园洋房,由浙江省建筑设计研究院设计完成。住宅高度为18.232m,建筑层数为5跃6层,层高均为3m,阁楼层高为3.852m,建筑室内±0.000相当绝对标高6.550m,室内外高差为0.450m~0.90m。建筑结构安全等级为二级,抗震设防烈度6度,结构类型为框架。基础采用377夯扩桩,上部结构采用钢筋混凝土异形柱框架结构,楼盖采用现浇梁板式钢筋混凝土体系。混凝土等级:桩采用预应力管桩直径500,400。±0.000以下混凝土强度为C30标号、±0.000以上混凝土强度为C25标号。砌体-2.600m以下采用蒸压灰砂砖,-2.600m以上外墙、楼梯间墙体、分户墙体等采用蒸压轻质砂加气混凝土砌块,其余隔墙均采用轻质隔墙。±0.000以下用M7.5水泥砂浆砌筑,±0.000以上用M5.0混合砂浆砌筑。（参考《建筑中文网》）
2 该工程模板介绍
2.1 材料
主体支模主要采用组合木模板体系,板材采用18mm厚九夹板;龙骨背楞采用60mm×80mm方木;紧固件采用12螺栓或对拉铁片,支撑系统及抱箍采用48钢管脚手架及活动钢管顶撑。注意事项:
1)模板边沿要求顺直方正,拼缝严密,板缝应不大于1.5mm。立模前,模板表面应清理干净,并刷一道隔离剂。2)木方的小面要作刨平处理,以保证与胶合板紧密配合,大面不得弯曲变形,无死节、无裂缝。3)所有柱模板,应在根部开200mm×200mm的检查口,以便在混凝土浇筑前检查模内是否有杂物,确保无杂物,无积水,方可封闭检查口。4)为提高模板周转和安装效率,事先应按工程轴线位置、尺寸将模板编号,以便定位使用。拆除后的模板,应按区段编号整理、堆放,安装操作人员也相应执行定区段、定编号的岗位负责制。
2.2 柱支模
矩形框架柱四个面用大模板拼制而成,每个面一块到顶,并采用钢管作抱箍,设水平及剪刀钢管与承重架形成整体(见图1)。安装:
1)按照放线位置钉好压脚板。2)按柱模板设计图的模板位置,由下至上安装模板,模板之间用楔形插销插紧,转角位置用连接角模将两模板连接。3)安装柱箍:柱箍用钢管制成,柱箍及其间距应根据柱模尺寸、侧压力大小等因素进行设计选择。
3 PKPM软件在柱模板工程的应用
3.1 软件功能
它包括以下子菜单:[布置]、[标注]、[自动配模]、[配模编辑]、[计算参数]和[支撑计算]等内容。有关的内容请参阅[楼板模板]的内容。
大断面柱木模板参数说明:1)柱截面宽度B(mm):需要浇筑的大混凝土柱截面宽度;2)柱截面高度H(mm):需要浇筑的大混凝土柱截面高度;3)柱截面B方向对拉螺栓:柱截面比较大,需要增加对拉螺栓以加强稳定性;4)柱截面H方向对拉螺栓:5)柱计算长度L(mm):用于计算新浇混凝土侧压力标准值,如果不需要计算新浇混凝土侧压力标准值,此参数没有意义,可以柱的浇筑高度作为参考数据;6)新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2);7)倾倒混凝土侧压力标准值(kN/m2);8)柱箍参数:柱箍截面:选择木材作为柱箍,需要输入木材的宽度和高度;每根柱箍支撑楞根数:如果选择钢管作为柱箍,可能需要两根48×3.5夹对拉螺栓,用户这时需要填入2,其他情况柱箍根据具体数量填入1或2;柱箍的间距(mm):柱箍的实际间隔距离;9)模板竖楞截面宽度b(mm):柱箍与胶合板面板之间的竖楞(竖方木)截面宽度,表面贴着胶合板面板的方向为b;10)模板竖楞截面高度h(mm):柱箍与胶合板面板之间的竖楞(竖方木)截面高度;11)模板竖楞间距a(mm):竖楞之间的最大距离,当竖楞之间靠近两端的距离比较小中间距离比较大时,需要输入比较大的数据。
3.2 应用软件计算模板
3.2.1 计算要求
计算面板的强度、抗剪和挠度;计算方木的强度、抗剪和挠度;计算BH方向柱箍的强度和挠度;计算BH方向对拉螺栓。
3.2.2 柱模板荷载标准值的计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
其中,γ为混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;t为新浇混凝土的初凝时间,为0时(表示无资料)取200/(T+15),取5.714h,T为混凝土的入模温度;V为混凝土的浇筑速度,m/h;H为混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度;β1为外加剂影响修正系数;β2为混凝土坍落度影响修正系数。
3.2.3 柱模板面板计算
方木计算简图见图2。
面板直接承受模板传递的荷载,应该按照均布荷载下的三跨连续梁计算,计算如下:
1)面板强度计算:
支座最大弯矩计算公式:
跨中最大弯矩计算公式:
其中,q为强度设计荷载,kN/m;d为竖向方木的距离。
2)面板抗剪计算:
最大剪力的计算公式为:Q=0.6qd。
截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]。
截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2。
3)面板挠度计算:
最大挠度计算公式:
其中,q为混凝土侧压力的标准值;E为面板的弹性模量,E=6000.0N/mm2;I为面板截面惯性矩;[v]为面板最大允许挠度,[v]=d/250。
3.2.4 柱模板方木计算
方木直接承受模板传递的荷载,应该按照均布荷载下的三跨连续梁计算,计算如下:
1)方木强度计算。
支座最大弯矩计算公式:
跨中最大弯矩计算公式:
其中,q为强度设计荷载,kN/m;d为柱箍的距离。
竖楞方木抗剪计算:
最大剪力的计算公式为:Q=0.6qd;
截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T];
截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2。
2)方木挠度计算。
最大挠度计算公式:
其中,q为混凝土侧压力的标准值;E为方木的弹性模量,E=9500.0N/mm2;I为方木截面惯性矩;[v]为方木最大允许挠度,[v]=d/250。
3.3 输出计算结果
经计算,设计的模板刚度、强度、稳定性符合要求,并导出模板图。
4 展望
使用PKPM软件进行模板设计和计算,和手算相比,极大提高了效率。随着该软件进一步的开发,可靠性和准确性会得到进一步的提高。笔者深信,在建筑施工产业升级、技术升级的大背景下,该软件将会有美好的未来。
参考文献:
[1] 于德成,王 刚.砖混结构的构造柱在PKPM软件计算中的作用[J].山西建筑,2008,34(1):82-83. 来源: 《建筑中文网》.
景苑住宅小区位于嘉兴某县级市,Ⅰ期北区工程总建筑面积42371.02m2,为5跃6层花园洋房,由浙江省建筑设计研究院设计完成。住宅高度为18.232m,建筑层数为5跃6层,层高均为3m,阁楼层高为3.852m,建筑室内±0.000相当绝对标高6.550m,室内外高差为0.450m~0.90m。建筑结构安全等级为二级,抗震设防烈度6度,结构类型为框架。基础采用377夯扩桩,上部结构采用钢筋混凝土异形柱框架结构,楼盖采用现浇梁板式钢筋混凝土体系。混凝土等级:桩采用预应力管桩直径500,400。±0.000以下混凝土强度为C30标号、±0.000以上混凝土强度为C25标号。砌体-2.600m以下采用蒸压灰砂砖,-2.600m以上外墙、楼梯间墙体、分户墙体等采用蒸压轻质砂加气混凝土砌块,其余隔墙均采用轻质隔墙。±0.000以下用M7.5水泥砂浆砌筑,±0.000以上用M5.0混合砂浆砌筑。（参考《建筑中文网》）
2 该工程模板介绍
2.1 材料
主体支模主要采用组合木模板体系,板材采用18mm厚九夹板;龙骨背楞采用60mm×80mm方木;紧固件采用12螺栓或对拉铁片,支撑系统及抱箍采用48钢管脚手架及活动钢管顶撑。注意事项:
1)模板边沿要求顺直方正,拼缝严密,板缝应不大于1.5mm。立模前,模板表面应清理干净,并刷一道隔离剂。2)木方的小面要作刨平处理,以保证与胶合板紧密配合,大面不得弯曲变形,无死节、无裂缝。3)所有柱模板,应在根部开200mm×200mm的检查口,以便在混凝土浇筑前检查模内是否有杂物,确保无杂物,无积水,方可封闭检查口。4)为提高模板周转和安装效率,事先应按工程轴线位置、尺寸将模板编号,以便定位使用。拆除后的模板,应按区段编号整理、堆放,安装操作人员也相应执行定区段、定编号的岗位负责制。
2.2 柱支模
矩形框架柱四个面用大模板拼制而成,每个面一块到顶,并采用钢管作抱箍,设水平及剪刀钢管与承重架形成整体(见图1)。安装:
1)按照放线位置钉好压脚板。2)按柱模板设计图的模板位置,由下至上安装模板,模板之间用楔形插销插紧,转角位置用连接角模将两模板连接。3)安装柱箍:柱箍用钢管制成,柱箍及其间距应根据柱模尺寸、侧压力大小等因素进行设计选择。
3 PKPM软件在柱模板工程的应用
3.1 软件功能
它包括以下子菜单:[布置]、[标注]、[自动配模]、[配模编辑]、[计算参数]和[支撑计算]等内容。有关的内容请参阅[楼板模板]的内容。
大断面柱木模板参数说明:1)柱截面宽度B(mm):需要浇筑的大混凝土柱截面宽度;2)柱截面高度H(mm):需要浇筑的大混凝土柱截面高度;3)柱截面B方向对拉螺栓:柱截面比较大,需要增加对拉螺栓以加强稳定性;4)柱截面H方向对拉螺栓:5)柱计算长度L(mm):用于计算新浇混凝土侧压力标准值,如果不需要计算新浇混凝土侧压力标准值,此参数没有意义,可以柱的浇筑高度作为参考数据;6)新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2);7)倾倒混凝土侧压力标准值(kN/m2);8)柱箍参数:柱箍截面:选择木材作为柱箍,需要输入木材的宽度和高度;每根柱箍支撑楞根数:如果选择钢管作为柱箍,可能需要两根48×3.5夹对拉螺栓,用户这时需要填入2,其他情况柱箍根据具体数量填入1或2;柱箍的间距(mm):柱箍的实际间隔距离;9)模板竖楞截面宽度b(mm):柱箍与胶合板面板之间的竖楞(竖方木)截面宽度,表面贴着胶合板面板的方向为b;10)模板竖楞截面高度h(mm):柱箍与胶合板面板之间的竖楞(竖方木)截面高度;11)模板竖楞间距a(mm):竖楞之间的最大距离,当竖楞之间靠近两端的距离比较小中间距离比较大时,需要输入比较大的数据。
3.2 应用软件计算模板
3.2.1 计算要求
计算面板的强度、抗剪和挠度;计算方木的强度、抗剪和挠度;计算BH方向柱箍的强度和挠度;计算BH方向对拉螺栓。
3.2.2 柱模板荷载标准值的计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
其中,γ为混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;t为新浇混凝土的初凝时间,为0时(表示无资料)取200/(T+15),取5.714h,T为混凝土的入模温度;V为混凝土的浇筑速度,m/h;H为混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度;β1为外加剂影响修正系数;β2为混凝土坍落度影响修正系数。
3.2.3 柱模板面板计算
方木计算简图见图2。
面板直接承受模板传递的荷载,应该按照均布荷载下的三跨连续梁计算,计算如下:
1)面板强度计算:
支座最大弯矩计算公式:
跨中最大弯矩计算公式:
其中,q为强度设计荷载,kN/m;d为竖向方木的距离。
2)面板抗剪计算:
最大剪力的计算公式为:Q=0.6qd。
截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]。
截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2。
3)面板挠度计算:
最大挠度计算公式:
其中,q为混凝土侧压力的标准值;E为面板的弹性模量,E=6000.0N/mm2;I为面板截面惯性矩;[v]为面板最大允许挠度,[v]=d/250。
3.2.4 柱模板方木计算
方木直接承受模板传递的荷载,应该按照均布荷载下的三跨连续梁计算,计算如下:
1)方木强度计算。
支座最大弯矩计算公式:
跨中最大弯矩计算公式:
其中,q为强度设计荷载,kN/m;d为柱箍的距离。
竖楞方木抗剪计算:
最大剪力的计算公式为:Q=0.6qd;
截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T];
截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2。
2)方木挠度计算。
最大挠度计算公式:
其中,q为混凝土侧压力的标准值;E为方木的弹性模量,E=9500.0N/mm2;I为方木截面惯性矩;[v]为方木最大允许挠度,[v]=d/250。
3.3 输出计算结果
经计算,设计的模板刚度、强度、稳定性符合要求,并导出模板图。
4 展望
使用PKPM软件进行模板设计和计算,和手算相比,极大提高了效率。随着该软件进一步的开发,可靠性和准确性会得到进一步的提高。笔者深信,在建筑施工产业升级、技术升级的大背景下,该软件将会有美好的未来。
参考文献:
[1] 于德成,王 刚.砖混结构的构造柱在PKPM软件计算中的作用[J].山西建筑,2008,34(1):82-83. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201011/14422.htm
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