[发明专利]空腹夹层板剪力键装配式模板设计与施工方法

权利要求书

1.一种空腹夹层板剪力键装配式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；

二、确定模板系统受力构件材质；

三、面板承载力验算；

四、次楞承载力验算；

五、主楞承载力验算；

六、模板制作；

七、外框主楞制作；

八、模板支撑体系搭设；

九、下肋与剪力键模板安装；

十、下肋与剪力键混凝土浇筑；

十一、上肋与现浇板模板安装；

十二、上肋与现浇板混凝土浇筑；

步骤一中确定模板系统计算模型为

1)确定次楞和主楞布置方向与间距

次楞竖向布置，间距为150㎜～250㎜；主楞水平布置，间距为400mm～600㎜；

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；

3)确定次楞计算模型

次楞以主楞为支座，按照外伸梁确定计算模型；

4)确定主楞计算模型

主楞以相邻的与其垂直的方钢管外框主楞为支座，按照简支梁确定计算模型；

5)确定混凝土一次浇筑厚度

混凝土一次浇筑厚度为剪力键和下肋高度之和；

步骤二中确定模板系统受力构件材质采用木胶合板面板、方木次楞、方钢管主楞、螺栓和螺母；

步骤三中面板承载力验算为

1)面板侧压力标准值计算：G_k＝γ_cH；

式中：G_k—面板侧压力标准值，单位kN/m²；

γ_c—混凝土容重，取24kN/m³；

H—混凝土一次浇筑厚度，单位m；

2)面板均布荷载设计值计算：q_m＝(γ_GG_k+γ_QQ_k)B；

式中：q_m—面板均布荷载设计值，单位kN/m；

γ_G—面板侧压力分项系数，取1.2；

G_k—面板侧压力标准值，单位kN/m²；

γ_Q—倾倒混凝土产生的水平荷载分项系数，取1.4；

Q_k—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㎜；

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＝M_1max/W₁≤[σ₁]；

式中：M_1max—面板最大弯矩值，单位kN·m；

K_M3—三跨等跨连续梁弯矩系数，取0.1；

q_m—面板均布荷载设计值，单位kN/m；

l_m—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)面板挠度验算：ω_1max＝(K_w3q_ml_m⁴)/(100E₁I₁)≤[ω₁]；

式中：ω_1max—面板最大挠度计算值，单位mm；

K_w3—三跨等跨连续梁挠度系数，取0.677；

q_m—面板均布荷载设计值，单位kN/m；

l_m—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l_m/400，单位mm；

步骤四中次楞承载力验算为

1)次楞均布荷载设计值计算：q_c＝(γ_GG_k+γ_QQ_k)a；

式中：q_c—次楞均布荷载设计值，单位kN/m；

γ_G—面板侧压力分项系数，取1.2；

G_k—面板侧压力标准值，单位kN/m²；

γ_Q—倾倒混凝土产生的水平荷载分项系数取1.4；

Q_k—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；

2)次楞抗弯强度验算

次楞最大弯矩计算：

次楞抗弯强度验算：σ₂＝M_2max/W₂≤[σ₂]；

式中：M_2max—次楞最大弯矩值，单位kN·m；

K_M3—外伸梁弯矩系数，取0.125；

q_c—次楞均布荷载设计值，单位kN/m；

l_c—次楞跨度，单位m；

a—悬挑长度，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；

3)次楞抗剪强度验算：

次楞最大剪力设计值：V＝K_V3右q_cl_c+K_V3左q_ca

次楞抗剪强度按下式验算：τ＝(3V/2bh)≤f_V；

式中：V—次楞最大剪力设计值，单位kN；

K_V3左—外伸梁支座左侧剪力系数，取1；

K_V3右—外伸梁支座右侧剪力系数，取1/2；

q_c—次楞均布荷载设计值，单位kN/m；

l_c—简支长度，单位m；

a—次楞一端外伸长度，单位mm；

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；

f_V—次楞抗剪强度设计值，单位N/mm²；

4)次楞挠度验算：

式中：ω_2max—次楞最大挠度计算值，单位mm；

K_w3—外伸梁梁挠度系数，取1/384；

q_c—次楞均布荷载设计值，单位kN/m；

l_c—简支长度，单位mm；

a—次楞一端外伸长度，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l_c/400，单位mm；

步骤五中主楞承载力验算为

1)次楞支座反力设计值计算：F＝K_V3左右q_cl_c；

式中：F—次楞最大支座反力设计值，单位kN；

K_V3左右—外伸梁支座左右剪力系数，取1；

q_c—次楞均布荷载设计值，单位kN/m；

l_c—次楞跨度，单位m；

2)主楞等效均布荷载设计值计算：q_z＝nF/l_z

式中：q_z—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；

l_z—主楞跨度，单位m；

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＝M_3max/W₃≤[σ₃]；

式中：M_3max—主楞最大弯矩值,单位kN·m；

q_z—主楞等效均布荷载设计值，单位kN/m；

l_z—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；

4)主楞挠度验算：ω_3max＝(5q_zl_z⁴)/(384E₃I₃)≤[ω₃]；

式中：ω_3max—主楞最大挠度计算值，单位mm；

q_z—主楞等效均布荷载设计值，单位kN/m；

l_z—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l_z/400，单位mm；

步骤六中模板制作为

1)裁割并组合长度比十字剪力键混凝土侧面高度长20mm～100mm的方木次楞；

2)采用沉头螺丝，分别将十字剪力键次楞与面板连接为整体，采用沉头螺丝，在相对应的次楞外固定角钢；

步骤七中外框主楞制作为

1)有钢板拐角外框制作

裁割两根长度与剪力键尺寸相匹配的方钢管，一端切割45°角并吻合焊接形成直角，另一端上下面焊接钢板拐角，并在钢板拐角外伸部位预留椭圆孔；

2)无钢板拐角外框制作

裁割两根长度与剪力键尺寸相匹配的方钢管，一端切割45°角并吻合焊接形成直角；

步骤八中模板支撑体系搭设为

1)搭设空腹夹层板下肋模板支撑体系与安装下肋模板，并将立杆与水平杆搭设至上肋和现浇板可调托撑下平高度；

2)在下肋两侧立杆以外平行于下肋跨向铺设木脚手架板，形成空腹夹层板下肋及剪力键混凝土浇筑操作平台；

步骤九中下肋与剪力键模板安装为

1)按照模板支撑体系施工图安装下肋可调托撑、主楞、次楞与面板，然后绑扎下肋与剪力键钢筋，并对下肋支撑体系与模板进行验收，合格后进行下道工序施工；

2)将十字剪力键装配式模板分别吊装就位，并将次楞吻合插至下肋侧模以下20～100mm；

3)分别将装配式单元模板就位后进行吻合拼装，形成十字剪力键整体模板；

4)十字剪力键整体模板调整两对角线偏差≤5mm后，将两个方钢管单元外框承插为一体，并采用螺栓连接牢固；

步骤十中下肋与剪力键混凝土浇筑为

1)下肋、十字剪力键、一字剪力键的模板支撑体系搭设完毕并验收合格后，先浇筑下肋和剪力键混凝土至上肋混凝土下平留设施工缝；

2)待剪力键混凝土达到15MPa及其以上时，对剪力键混凝土上平进行施工缝毛化处理，并采用高压喷雾器吹洗干净施工缝；

步骤十一中上肋与现浇板模板安装为

1)安装上肋和现浇板立杆可调托撑与主楞；

2)安装上肋底模板与侧模及现浇板次楞和面板；

步骤十二中上肋与现浇板混凝土浇筑为

空腹夹层板上肋、现浇板模板支撑体系与钢筋验收合格后，浇筑混凝土前，在剪力键上平施工缝处喷涂混凝土界面剂后，随即铺设30～80mm厚度1:1水泥砂浆，然后浇筑上肋与现浇板混凝土。