建筑工程地下室柱模板计算书

地下室柱模板计算书
计算依据：建筑施工模板安全技术规范 JGJ 162-2008.下面简称规范
KZ截面1000×1100，柱高5.1m（不包括板厚）。

板厚250。

梁的尺寸及梁与柱的相对位置：
梁柱位置
由于柱截面尺寸较大，决定采用槽钢和对拉螺栓做柱箍：
柱模板材料：15厚胶合板，方木50×80，对拉螺栓φ16，[ 12.6槽钢
由规范 4.1，当采用内部振捣器时，新浇筑混凝土作用于模板的侧压力标准值（G 4K ）,可按下列公式计算，并取其中的较小值：
我们采用（4.1.1-2）计算侧压力。

因为现在混凝土的坍落度往往大于150mm ，此时混凝土坍落度影响系数β2 无数据可查。

此外，当用混凝土泵车浇筑柱时，混凝土上升的速度大于6m/h 。

以本例柱计算，柱混凝土体积为1.1*1*5.1=5.61m 3 。

一台10m 3 的罐车供料，用泵车浇筑，在10分钟内完全可以将柱的混凝土浇筑完毕。

此时，混凝土的上升的速度为 5.1/（10/60）=30.6m/h 。

大于6m/h 。

而公式（4.1.1-1）只适用于混凝土浇筑速度≤6m/h 的情况。

（规范106面，4.1.1条文说明）
所以，我们采用（4.1.1-2）计算混凝土对模板的侧压力： 侧压力标准值 G 4K =γc H=24*5.1=122.4KN/m 2
倾倒混凝土时对垂直面模板产生的水平荷载标准值：Q 3K =2KN/m 2 由规范4.3， 有
结构重要性系数 0.9 荷载组合值系数 0.7 本例，显然恒载起控制作用。

因为G 4K > Q 3K 。

于是 底部荷载设计值 0.9*122.4*1.35=148.72KN/m 2 顶部荷载设计值 0.9*2*0.7*1.4=1.76KN/m 2 侧压力设计值分布图：
)11.1.4(22.02
1
210-=V
t F c ββγ)
21.1.4(-=H F C γ
计算过程见下面的电子表格Excel。

上面的电子表格在Word中不可能看到计算过程。

双击电子表格，回到Excel中便可看到计算过程。

对上面的电子表格Excel 作如下说明：
对槽钢及对拉螺栓，计算时考虑荷载折减系数 0.95。

（规范 4.2.4条）.
按规范5.2.4 2柱箍按拉弯构件计算。

但那仅适用于规范所示柱箍。

对于本例的柱箍，槽钢的计算仅考虑弯矩。

不考虑拉力。

这是因为很多时候对拉螺栓就没有接触方木;同时，即使对拉螺栓紧挨方木，对拉螺栓的侧向刚度很小，不能承受侧向压力。

也就不会对槽钢产生拉力，见下图。

电子表格中，1m 宽胶合板抗弯能力是按胶合板的抗弯强度设计值 f jm =12N/mm 2 计算的:
[M]=1000*152*12*10-6/6=0.45KNm f jm =12N/mm 2 取值见规范83面。

方木的抗弯能力是按方木的抗弯强度设计值f m =13N/mm 2计算的： [M]=50*802*13*10-6/6=0.693KNm f m =13N/mm 2 取值见规范80面。

槽钢的抗弯能力是按按钢材的抗弯强度设计值 f=215N/mm 2计算的： [M]=Wf=62.1*0.215=13.3515KNm f=215N/mm 2 的取值见规范74面。

至于对拉螺栓的允许拉力是查规范35面的表5.2.3得到的。

对拉螺栓侧
向刚度小，不能承受侧向压力
槽钢侧向刚度大，侧向压力由槽钢承受
对拉螺栓不可能对槽钢端部产生拉力
有了上述四个允许承载力值，我们只要计算胶合板、方木、槽钢的弯矩和对拉螺栓的拉力，与上述四个允许承载力值比较，让胶合板、方木、槽钢的弯矩和对拉螺栓的拉力尽可能接近允许值。

设计便完成了。

要做到这一点，只要调整柱箍的间距及方木的间距就可以了。

双击上面的电子表格，回到Excel中，在x处的侧压力、胶合板弯矩、方木弯矩、槽钢弯矩及对拉螺栓拉力五列中，点击任一单元格，便立即可以在编辑栏中看到计算公式。

例如，点击单元格F5，在编辑栏中便立即显示出公式：“=($c$3-E5)/$C$3*$B$5+$C$5”。

这个公式的意思从下面的侧压力计算图中便可清楚看出：
X处高度的侧压力=(5.1-x)/5.1*148.72+1.764
注意，公式中C3、B5、C5都是所谓“绝对引用”
将F5单元格的填充柄往下一拖便立即得到其他高度处的侧压力。

其他各列单元格：胶合板弯矩、方木弯矩及对拉螺栓拉力都是类似计算的。

不过，这里要一点简单的力学知识。

注意，方木弯矩的I5及I14的单元格是按悬臂梁计算弯矩的。

方木弯矩的其他单元格是按简支梁计算弯矩的。

胶合板的弯矩也是按简支梁计算弯矩的。

胶合板及方木弯矩是按净跨计算弯矩的。

下面专门谈一下槽钢弯矩的计算。

柱模板平面图如下：
两根对拉螺栓的间距便是槽钢的跨度。

上图中即1406和1306. 对拉螺栓往往没有紧靠方木，有间隙：
为使计算有一个确定的数值，这里我们取方木边到对拉螺栓边距离为50（实际这个距离有大有小,不都是50）。

近似取槽钢荷载为均布荷载（实际是方木传来的集中荷载。

但根据均布荷载计算的结果，误差不大），画出槽钢的计算简图。

由槽钢的计算简图，可以求出槽钢的弯矩为：
M=0.5bqc+0.125qb 2=(0.5c+0.125b)qb
这就是计算槽钢弯矩的公式。

式中，对本例，c就是153，b就是柱截面边长，本例即1000或1100。

q就是槽钢的线荷载。

它等于槽钢的负荷宽度与槽钢所在位置的侧压力的乘积。

对于中间位置的槽钢，槽钢的负荷宽度，就是槽钢上下间距的一半。

双击电子表格，回到Excel,再单击槽钢弯矩列的任一单元格，在编辑栏内，便可看到槽钢弯矩的计算公式，并理解我们在上面所作的说明。

计算槽钢承载力时，我们没有考虑槽钢的整体稳定系数。

这是因为拉紧对拉螺栓后，方木紧靠在槽钢的受压翼缘上，能阻止槽钢受压翼缘的侧向位移。

由于同样的理由，我们也没有考虑槽钢受的压力没有通过槽钢的的弯曲中心而产生的扭矩。

当然，在槽钢的抗弯强度计算中，也没有考虑截面塑性发展系数。

这是因为，当槽钢翼缘发展部分塑性后，槽钢的弯曲变形会加大，会影响柱的截面尺寸。

用电子表格设计柱模板十分方便。

只要先决定材料：胶合板；方木；型钢的规格。

计算出材料的承载能力。

然后定出柱箍间距和方木间距。

在相应的单元格中输入计算公式，利用Excel强大的计算功能，可以很快计算胶合板、方木、槽钢的弯矩及对拉螺栓的拉力。

调整柱箍间距及方木间距，让胶合板、方木、槽钢的弯矩及对拉螺栓的拉力接近允许值，设计便完成了。

这实际上是一个小的设计程序，比那些花钱买的软件更实用。

在“剪力墙小模板的设计”一文中，也是使用和这里同样的方法。

“剪力墙小模板的设计”（三稿）已上传到“爱问”，读者可以免费下载。

从计算过程看，柱模板设计主要受对拉螺栓抗拉能力控制。

当然可以增大对拉螺栓，但槽钢是周转使用的，孔眼的大小及位置都是预先钻好的。

钻好的孔眼不一定能穿过更大直径的对拉螺栓。

这时可以采用双槽钢：
在两根槽钢间放置对拉螺栓。

对拉螺栓直径可以根据需要加大，
例如，用直径
25的对拉螺栓。

这样，柱箍的数量可以减少。

并且，可以让对拉螺栓紧靠方木，减少槽钢的计算跨度。

槽钢也不需要开洞。

设计结果见下面的施工图：
槽钢的变形验算举例如下： 以1.1m 侧面最底下的槽钢为例： 恒载侧压力标准值如下： 计算变形时只考虑恒载G 4K （规范4.3.2条） 最底下槽钢负荷宽度为： 0.13+0.35/2=0.305m 恒载标准值线密度为： q=0.305*119.28=36.38KN/m =36.38N/mm
对照前面的槽钢计算简图， 查静力计算手册，有：
上式中E=2.06×105 N/mm 2 见规范77面表A.1.3.槽钢的惯性矩I 查自型钢手册。

1/400见规范4.4.1条。

二〇一二年 月 日
13侧压力标准值
40016171140610001406100048103911006.23841406110038.36483843
24523
2
2<=
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