铝模板设计计算书

1. 材料性质

（1）. 铝合金部分：6061-T6铝合金GB/T 62-2006

弹性模量  E=205000Mpa

强度设计值[σ]=215Mpa

2. 荷载计算

（1）. 参数说明：

针对本工程的铝合金模板体系计算，考虑剪力墙长方向尺寸，其墙体厚度按最大尺寸1000mm计算，楼板厚度按150mm计算，其标准层高按2650mm(2800-150=2650mm)计算。

（2）. 垂直荷载

模板自重标准值：250N/m2

新浇混凝土自重标准值：24×0.15×1000N/m2=20 N/m2

钢筋自重标准值：1.1×0.15×1000N/m2=121N/m2

施工活荷载标准值：2500N/m2

跨中集中荷载：2500N

两种情况考虑，则有

q1=0.9[1.2×(250+20+121)+1.4×2500]×0.45=2880.846N/m

q1=0.9[1.35×(250+20+121)+1.4×0.7×2500]×0.45

 =2638.514N/m

根据以上两者比较应取q1=2880.846N/m作为设计依据

垂直方向均布荷载设计值：

q=0.9[1.2×(250+20+121)+1.4×2500]=6.40188N/m2

=0.000188 N/mm2

集中荷载设计值：

模板自重线荷载设计值：q2=0.9×0.45×1.2×250 =121.5Nm

跨中集中荷载设计值P=0.9×1.4×2500=3150N

（3）. 侧向荷载

按大模板计算,取F=50  KN/m2

计算取F=1.2×50=60  KN/m2

倾倒混凝土时对垂直面模板产生的水平荷载标准值取: 6 KN/m2

计算取:  1.4×6=8.4 KN/m2 

荷载合计:   P=68.4  KN/m2=0.0684 Mpa

3. 截面特征

（1）. 模板铝型材截面

Ix=1154137.83 mm4 

ex1=45.25 mm,ex2=49.75 mm,故有：

由设计软件solidworks2011知，该截面的抗弯截面系数

Wx=Ix/ex2=14446.01mm4/42.87mm=23198.7504mm3

（2）. 顶板背肋

Ix =  84601.26 mm4

ex1=22.16mm,ex2=17.84mm,故有：

抗弯截面系数Wx=Ix/ex1= 84601.26/22.16 = 3817.74639mm3

（3）. 竖向板背肋

Ix = 14.79×104 mm4

ex1=22.1mm,ex2=27.9mm,故有：

抗弯截面系数Wx=Ix/ex2= 14.79×104/27.9 = 5301.08mm3

（4）. 支撑梁（龙骨）

Ix = 668091.46 mm4

ex1 = 19.56,ex2=45.44mm,故有：

抗弯截面系数Wx=Ix/ex2= 668091.46/45.44 =14702.72mm3

（5）. 工具式立柱（支撑立柱）

D=48mm  t=3mm   [σ]=215Mpa  

4. 楼面铝合金模板验算

（1）. 楼面模板强度验算

施工荷载为均布线荷载：

最大弯矩为

M= q1L2/8=2880.846×1.352/8Nm=656.29Nm

   施工荷载为集中荷载：

   最大弯矩为：

M=q2L/8+PL/4=121.5×1.352/8 +3150×1.35/4Nm=1090.81Nm

取弯矩值大者计算，则有：

σ=M/W=1090810/23198.7504mm3MPa=47.02MPa<[σs]

强度设计要求

（2）. 楼面模板挠度验算

  验算挠度时不考虑可变荷载值，仅考虑永久荷载标准值，故作用效应的线荷载设计值如下：

q=0.45×(250+20+121)=1354.95N/m =1.35495N/mm

按两端简支，受均布荷载计算有：

ωmax=5qL4/384EI=[5×1.35495×12004]/(384×70000×1154137.83)mm=0.45mm<[ω]=1200/500mm=2.4mm

即挠度满足要求

（3）. 楼面模板厚度验算

 由该铝合金楼板模的结构可知，面板强度可按450×225的矩形平板周界固定，整个板面受均布荷载q的双向板计算, 查《建筑工程模板施工手册》（第二版，中国建筑工业出版社出版）P513页表5-9-16，则有：

Lx/ly=225/400=0.5,Kω=0.00258,Mx0=-0.0836,

取1mm宽的板条为计算单元,荷载为:

q=2880.846/450×1=6.40188N/m=0.000188 N/mm

MX= KMXqlY2=0.0836×0.000188×4002=85.632Nmm

WX=ab2/6=1×42/6=2.67 mm3

则:  σ=MX/WX=85.632/2.67=32.07 MPa<[σs]

强度满足要求.

面板挠度计算公式为：ωmax=KfqlY4/B0

B0=Eh3/[12(1-γ2)]= 70000×43/[12×(1-0.32)]= 410256.41 Nmm

ωmax=0.00258×0.000188×2254/410256.41=0.1 mm

<[ω]= lY/500=225/500=0.45 mm

挠度满足要求.

（4）. 楼面模板加强筋验算

由该铝合金楼板模的结构可知，加强筋间隔为450mm，按两

端简支计算，得其线荷载为q=0.000188×450=2.88N/mm

l=(450-6-16)/2=214mm

故其最大弯矩为Mmax=ql2/8=2.88×2142/8=186.56Nmm

强度为σ=Mmax/Wx=186.56/3817.74639=4.32Mpa<[σs]

强度满足要求。

挠度为ωmax=5qL4/384EI=5×2.56×2144/（384×70000×84601.26）

=0.012mm<[ω]

挠度满足要求。

5. 竖向铝合金模板验算

（1）. 竖向模板强验算

选用模板最不利的板为下端第二行侧面方格，故选用225×450面板小方格中最不利情况计算，即三面固定，一面简支（短边）计算。

225×450面板小方格按三面固定,一面铰接双向板计算,由于Lx/Ly=225/450=0.5,查《建筑工程模板施工手册》（第二版，中国建筑工业出版社出版）P513页表5-9-16，双向板在均布荷载作用下的内力及变形系数,得最大弯矩系数:  KX0=-0.0836, 最大挠度系数:  Kf=0.00258

取1mm宽的板条为计算单元,最大弯矩为:

MX= KMXqlY2=0.0836×0.0684×2252=2.49Nmm

WX=ab2/6=1×42/6=2.67  mm3

则:  σ=MX/WX=2.49/2.67=108.42  Mpa<[σ]

强度满足要求. 

ωmax=Kwql4/B0

B0=Eh3/[12(1-γ2)]= 70000×43/[12×(1-0.32)]=410256.41Nmm

l=225-11=214mm 

取F=50KN/m2      q=50×1=0.05N/mm

ωmax=Kwql4/B0=0.00258×0.05×2144/410256.41=0.66mm

<[ω]= lY/500=450/500=0.9mm

挠度满足要求.

（2）. 竖向模板加强筋验算

   由该铝合金楼板模的结构可知，取加强筋间隔为600mm，按两端简支计算，得其线荷载为q=0.0684×600=41.04N/mm

l=(450-6-16)/2=214mm

故其最大弯矩为Mmax=ql2/8=41.04×2142/8=234933.48Nmm

强度为σ=Mmax/Wx=234933.48/5301.08=44.32Mpa<[σ]

强度满足要求。

挠度为ωmax=5qL4/384EI=5×41.04×2144/384×70000×14.79×104=0.11mm<[ω]=214/500=0.428mm

挠度满足要求。

（3）. 背楞验算

   选用100×50×3方管,两个一组,共三组,间距最大: 850mm

线荷载: q=0.0684×850=58.14N/mm,

MX=q1l2/8=58.14×0.92/8=5886675   Nmm

WX=22420×2=44840   mm3

σ=MX/WX=5886675/44840=131.3 MPa<[σ]=205  MPa

强度满足要求.

5.4对拉螺栓

查《建筑工程模板施工手册》P448页和P462页得

Fs=P=0.05 KN/mm2

N=abFs,  a=650mm    b=650mm

N=650×650×0.065=21125 N

采用M16的穿墙螺栓,查《建筑工程模板施工手册》P463页表5-4-4得    Ntb=24.5KN

N< Ntb

故650间隔对拉螺栓满足要求.

6. 支撑系统计算

（1）. 撑梁验算

支撑梁按简支梁计算：

      支撑梁最长长度为l=1350mm

得线荷载q=0.000188×125=0.8N/mm

最大弯矩Mmax=ql2/8=182303.54Nmm

故其强度为σ=Mmax/Wx=182303.54/14702.72=12.40Mpa<[σ]

  强度满足要求。

挠度为ωmax=5ql4/384EI=5×0.8×13504/（384×70000×668091.46）=0.74mm<[ω]=1350/500=2.7mm

故挠度满足要求。

（2）. 工具式立柱（顶撑）验算

   由前述计算可知，工具式立柱（顶撑）承受的最大压力为：

荷载q=6.40188kN/m2

按一个顶撑1350×1350平方计算

P =6.40188×1.35×1.35=11.67KN

需要对其抗压强度和压杆稳定性进行验算。

下面先进行压杆稳定性进行验算。

查《机械设计手册》（第五版，第1卷，成大先主编，化学工业出版社出版）P1-168页表1-1-119得σ=P/φA≤σp

A=π（D2-d2）/4=1801.575mm2

φ查《机械设计手册》（第五版，第1卷，成大先主编，化学工业出版社出版）P1-169页表1-1-121得λ=μl/imin=0.699×2650/11.98=154.62，查得φ为0.18

σ=P/φA=11.67×1000/（0.18×1801.575）=35.99Mpa＜[σ]=215Mpa

计算结果表明，不会发生压杆失稳现象。

下面进行插销抗剪计算：

插销抗剪，依据规范公式：

N≤2Anfbv

式中, An—钢插销抗剪强度设计值，取140M/mm2

     fbv--钢插销的净截面面积，=154mm2

N=P=11.67KN≤N3=2Anfbv =2x154x140=43120N=43.12KN

满足强度要求。

插销处钢管壁抗剪强度计验算：

容许抗剪力N4=F•2A=305x2x3x14=25620N=25.62KN≥N=P=11.67KN

计算结果表明，铝合金模板工具式立柱支撑体系下的梁板混凝土施工过程中，工具式立柱支撑杆件截面强度满足规范要求，不会发生压杆失稳现象，不会发生荷载过大失效。

综上述全部计算结果，我们可知，该工程采用的铝合金模板体系是完全满足相应规范要求的强度标准，完全满足该工程施工需要。加之我司在厦门万科华府使用铝模板施工的经验，完全有把握控制好铝模板的各项施工。