湖北水利水电职业技术学院 教 师 授 课 教 案 课程名称：水利水电工程施工技术 200 年至200 年第 学期第 6 次课 授课班级： 03级水工 编制日期： 年 月 日 课题（章节）：第三章 模板工程 3.1 模板的要求及模板设计  3.2 模板构造  传授主要知识点：  模板的基本要求、模板设计、模板分类、定型组合钢模板、  木模板、滑动模板、其他形式模板  传授主要技能点：   了解模板类型和新型模板的应用  理解模板的受力及荷载组合 （2）理解模板的受力及荷载组合。 （3）掌握砌筑工程施工安全知识。  教学步骤安排： 1、复习上节课内容  2、讲述模板的要求及模板设计  3、讲述模板构造  4、小结本次课内容  授课方式： 1、课堂讲授  2、多媒体演示   3、介绍典型的施工实例  教学手段：  板书、多媒体、相关施工图片  作业布置情况：  利用课后习题进行练习，巩固知识，补充习题。    课后分析与小结：         第3章 模板工程 混凝土在没有凝固硬化以前，是处于一种半流体状态的物质。能够把混凝土做成符合设计图纸要求的各种规定的形状和尺寸模子，称为模板。 在混凝土工程中，模板对于混凝土工程的费用、施工的速度、混凝土的质量均有较大影响。据国内外的统计资料分析表明，模板工程费用一般约占混凝土总费用的25～35％，即使是大体积混凝土也在15～20％左右。因此，对模板结构形式、使用材料、装拆方法以及拆模时间和周转次数，均应仔细研究。以便节约木材，降低工程造价，加快工程建设速度，提高工程质量。 模板与其支撑体系组成模板系统。模板系统是一个临时架设的结构体系，其中模板是新浇混凝土成型的模具，它与混凝土直接接触式混凝土构件具有所要求的形状、尺寸和表面质量；支撑体系是指支撑模板，承受模板、构件及施工中各种荷载的作用，并使模板保持所要求的空间位置的临时结构。 第一节 模板要求及模板设计 一、对模板的基本要求 1.应保证混凝土结构和构件浇筑后的各部分形状和尺寸以及相互位置的准确性。 2.具有足够的稳定性、刚度及强度。 3.装拆方便，能够多次周转使用、形式要尽量做到标准化、系列化。 4.接缝应不易漏浆、表面要光洁平整。 5.所用材料受潮后不易变形。 6.注意节约木材。 二、模板设计 在施工前，施工企业应根据建筑物的实际情况、现场条件、混凝土结构施工与验收规范及有关的模板技术规范进行模板设计，模板设计包括模板面板、支承系统及连接配件的设计。 （一）模板设计的步骤 根据工程实践经验，模板设计大致可分为三个环节： ⒈配板设计并绘制配板图和支承系统布置图； ⒉据施工条件确定荷载并对模板及支承系统进行验算； ⒊编制模板及配件的规格数量汇总表和周转计划，制定模板系统安装与拆除的程序与方法以及施工说明书等。 （二）模板的受力及荷载组合 1、设计荷载 设计荷载分基本荷载和特殊荷载两类。 (1) 基本荷载 ①模板及其支架自重。根据设计图确定。木材的：针叶类按600kg／m3计；阔叶类按800kg／m3计。 ②新浇混凝土重量。按 2.4～2.5t/m3计。 ③钢筋重量。根据设计图确定：对一般钢筋混凝土，钢筋重量可按100kg／m3计。 ④工作人员及浇筑设备、工具的荷载。计算模板及直接支承模板的楞木（围囹）时，可按均布荷载2.5kPa及集中荷载2.5kN计算；计算支承楞木的构件时，可按1.5kPa计算；计算支架立柱时，按1kPa计算。 ⑤振捣混凝土时产生的荷载。可按照1kPa计。 ⑥新浇混凝土的侧压力。是侧面模板承受的主要荷载。侧压力的大小与混凝土浇筑速度、浇筑温度、坍落度、入仓振捣方式及模板变形性能等因素有关。在无实测资料的情况下，可参考《水工混凝土施工规范》附录中的有关规定选用。 (2) 特殊荷载 ⑦风荷载。根据现行《工业与民用建筑物荷载规范》确定。 ⑧其他荷载。可按实际情况计算。如平仓机、非模板工程的脚手架、工作平台、超过规定堆放的材料重量等。 2、设计荷载组合及稳定核核 (1)荷载组合 在计算模板及支架的强度和向度时，根据承重模板和侧面模板（竖向模板）受力条件的不同，其荷载组合按表3-1进行。表列6项基本荷载，除侧压力为水平荷载之外，其余5项均为垂直荷载。表列之外的特殊荷载，按可能发生的情况计算，如在振捣混凝土的同时卸料入仓，则应计算卸料对模板的水平冲击力（kPa），可根据入仓工具的容量大小，按2～6kPa计。 (2)稳定校核 ①在计算承重模板及支架的抗倾稳定性时，应分别计算下列三项荷载产生的倾覆力矩，并取其中最大值。三项荷载为：风荷载；实际可能发生的最大水平作用力；作用于承重模板边缘的1.5kN／m水平力。 表3-1 模板结构的荷载组合 项次 模板种类 基本荷载组合    计算强度用 计算刚度用  1 承重模板 板、薄壳的模板及支架 梁、其它混凝土结构（厚于0.4m）的底模支架  （1）＋（2）＋（3）＋（4） （1）＋（2）＋（3）＋（4）  （1）＋（2）＋（3） （1）＋（2）＋（3）  2 竖向荷载 （6）或（5）＋（6） （6）  模板及支架（包括同时安装的钢筋在内）自重产生的稳定力矩，则应乘以0.8的折减系数。 承重模板及支架的抗倾稳定系数应大于1.4。 ②竖向模板及内侧模板，必须设置内部支撑或外部拉杆，当其最低处高于地面10m时，应考虑各方向风荷载作用的抗倾稳定。 第二节 模板构造 一、模板的分类 1.按模板形状分有平面模板和曲面模板。平面模板又称为侧面模板，主要用于结构物垂直面。曲面模板用于廊道、隧洞、溢流面和某些形状特殊的部位，如进水口扭曲面、蜗壳、尾水管等。 2.按模板材料分有木模板、竹模板、钢模板、混凝土预制模板、塑料模板、橡胶模板等。 3.按模板受力条件分有承重模板和侧面模板。承重模板主要承受混凝土重量和施工中的垂直荷载；侧面模板主要承受新浇混凝土的侧压力。侧面模板按其支承受力方式，又分为简支模板、悬臂模板和半悬臂模板。 4.按模板使用特点分有固定式、拆移式、移动式和滑动式。固定式用于形状特殊的部位，不能重复使用。后三种模板都能重复使用，或连续使用在形状一致的部位。但其使用方式有所不同：拆移式模板需要拆散移动；移动式模板的车架装有行走轮，可沿专用轨道使模板整体移动（如隧洞施工中的钢模台车）；滑动式模板是以千斤顶或卷扬机为动力，可在混凝土连续浇筑的过程中，使模板面紧贴混凝土面滑动（如闸墩施工中的滑模）。 二、定型组合钢模板 定型组合钢模板系列包括钢模板、连接件、支承件三部分。其中，钢模板包括平面钢模板和拐角模板；连接件有U形卡、L形插销、钩头螺栓、紧固螺栓、蝶形扣件等；支承件有圆钢管、薄壁矩形钢管、内卷边槽钢、单管伸缩支撑等。 钢模板的规格和型号 钢模板包括平面模板、阳角模板、阴角模板和连接角模，如图3-1。单块钢模板由面板、边框和加劲肋焊接而成。面板厚2.3mm或2.5mm，边框和加劲肋上面按一定距离（如150mm）钻孔，可利用U形卡和L形插销等拼装成大块模板。 钢模板的宽度以50mm进级，长度以150mm进级，其规格和型号已做到标准化、系列化。如型号为P3015的钢模板，P表示平面模板，3015表示宽×长为300mm×500mm。又如型号为Y1015的钢模板， Y表示阳角模板，1015表示宽×长为100mm×1500mm。如拼装时出现不足模数的空隙时，用镶嵌木条补缺，用钉子或螺拴将木条与板块边框上的孔洞连接。 表3-2 平面钢模板规格表 宽度 (mm) 代号 尺寸 (mm) 每块面积(m2) 每块重量（kg） 宽度 (mm) 代号 尺寸 (mm) 每块面积(m2) 每块重量（kg）  300 P3015 300×1500×55 0.45 14.90 200 P2007 200×750×55 0.15 5.25   P3012 300×1200×55 0.36 12.06  P2006 200×600×55 0.12 4.17   P3009 300×900×55 0.27 9.21  P2004 200×450×55 0.09 3.34   P3007 300×750×55 0.225 7.93 150 P1515 150×1500×55 0.225 9.01   P3006 300×600×55 0.18 6.36  P1512 150×1200×55 0.18 6.47   P3004 300×450×55 0.135 5.08  P1509 150×900×55 0.135 4.93  250 P2515 250×1500×55 0.375 13.19  P1507 150×750×55 0.113 4.23   P2512 250×1200×55 0.30 10.66  P1506 150×600×55 0.09 3.40   P2509 250×900×55 0.225 8.13  P1504 150×450×55 0.068 2.69   P2507 250×750×55 0.188 6.98 100 P1015 100×1500×55 0.15 6.36   P2506 250×600×55 0.15 5.60  P1012 100×1200×55 0.12 5.13   P2504 250×450×55 0.133 4.45  P1009 100×900×55 0.09 3.90  200 P2015 200×1500×55 0.03 9.76  P1007 100×750×55 0.075 3.33   P2012 200×1200×55 0.24 7.91  P1006 100×600×55 0.06 2.67   P2009 200×900×55 0.18 6.03  P1004 100×450×55 0.045 2.11  2．连接件 （l）U形卡。它用于钢模板之间的连接与锁定，使钢模板拼装密合。U形卡安装间距一般不大于300mm，即每隔一孔卡插一个，安装方向一顺一到相互交错，如图 3－2所示。  （2）L形插销。它插入模板两端边框的插销孔内，用于增强钢模板纵向拼接的刚度和保证接头处板面平整。 （3）钩头螺栓。用于钢模板与内、外钢楞之间的连接固定，使之成为整体，安装间距一般不大于600mm，长度应与采用的钢楞尺寸相适应。 （4）对拉螺栓。用来保持模板与模板之间的设计厚度并承受混凝土侧压力及水平荷载，使模板不致变形。 （5）紧固螺栓。用于紧固钢模板内外钢楞，增强组合模板的整体刚度，长度与采用的钢楞尺寸相适应。 （6）扣件。用于将钢模板与钢楞紧固，与其他的配件一起将钢模板拼装成整体。按钢楞的不同形状尺寸，分别采用碟型扣件和3型扣件，其规格分为大小两种。 3. 支承件 配件的支承件包括钢楞、柱箍、梁卡具、圈梁卡、钢管架、斜撑、组合支柱、钢管脚手支架、平面可调桁架和曲面可变桁架等 三、木模板 木材是最早被人们用来制作模板的工程材料，其主要优点是：制作方便、拼装随意，尤其适用于外形复杂或异形的混凝土构件。此外，因其导热系数小，对混凝土冬期施工有一定的保温作用。 木模板的木材主要采用松木和杉木，其含水率不宜过高，以免干裂，材质不宜低于三等材。 木模板的基本元件是拼板，它由板条和拼条（木档）组成，如图3-3。板条厚25～50mm，宽度不宜超过200mm，以保证在于缩时，缝隙均匀，浇水后缝隙要严密且板条不翘曲，但梁底板的板条宽度不受限制，以免漏浆。拼条截面尺寸为25 × 35mm～50×50mm，拼条间距根据施工荷载大小及板条的厚度而定，一般取400～500mm。 四、滑动模板 滑动模板（简称为滑模），是在混凝土连续浇注过程中，可使模板面紧贴混凝土面滑动的模板。采用滑模施工要比常规施工节约木材（包括模板和脚手板等）70％左右；采用滑模施工可以节约劳动力约30％～50％左右；采用滑模施工要比常规施工的工期短，速度快，可以缩短施工周期约30％～50％左右；滑模施工的结构整体性好，抗震效果明显，适用于高层或超高层抗震建筑物和高耸构筑物施工；滑模施工的设备便于加工、安装、运输。 （一）滑模系统的组成与构造 1．滑板系统装置的三个组成部分 （1）模板系统。包括提升架、围圈、模板及加固、连接配件。 （2）施工平台系统。包括工作平台、外圈走道、内外吊脚手架。 （3）提升系统（以液压设备为例）。包括千斤顶、油管、分油器、针形阀、控制台、支承杆及测量控制装置。滑模构造如图3-4。  2．主要部件构造及作用 （1）提升架：提升架是整个滑模系统的主要受力部分。各项荷载集中传至提升架，最后通过装设在提升架上的千斤顶传至支承杆上。提升架由横梁、立柱、牛腿及外挑架组成。各部分尺寸及杆件断面应通盘考虑经计算确定。 （2）围圈：围圈是模板系统的横向连接部分，将模板按工程平面形状组合为整体。围圈也是受力部件，它既承受混凝土侧压力产生的水平推力，又承受模板的重量、滑动时产生的摩阻力等竖向力。在有些滑模系统的设计中，也将施工平台支承在围圈上。在这种情况下，围圈还将承受平台传来的各种荷载。围圈架设在提升架的牛腿上，各种荷载将最终传至提升架上。围圈一般用型钢制作，也可用木材制作。为保证围圈的垂直刚度与水平刚度，限制变形，围圈须经过验算。 （3）模板：模板是混凝土成型的模具，要求板面平整，尺寸准确，刚度适中。模板高度一般为90～120Cm，宽度为50cm，但根据需要也可加工成小于50cm的异形模板。模板通常用钢材制作，也有用其他材料制作的，如钢木组合模板，用硬质塑料板或玻璃钢等材料做面板的有机材料复合模板。 （4）施工平台与吊脚手架：施工平台是滑模施工中各工种的作业面及材料、工具的存放场所。施工平台应视建筑物的平面形状、开门大小、操作要求及荷载情况设计。施工平台必须有可靠的强度及必要的刚度，确保施工安全，防止平台变形导致模板倾斜。如果跨度大对，在平台下应设置承托桁架。 吊脚手架用于对已滑出的混凝土结构进行处理或修补，要求沿结构内外两侧周围布置。吊脚手架的高度一般为1.8m，可以设双层或三层。吊脚手架要有可靠的安全设备及防护设施。 4.液压设备 （1）液压千斤顶（以HQ－30千斤顶为例）：活塞冲程为30～35mm，工作负荷为1～1.5t，最大负荷为3～3.5t。如图3-5。 （2）液压控制台：由液压元件、电动机与电器线路组成。 （3）油路：选用耐压为13.72MPa的耐油胶管，干管直径为19mm，支管直径为8mm。油路布置有以下三种方式：串联、并联、混合联接。 （4）支承杆：HQ－30千斤顶用直径为25mm 的光圆钢筋做支承杆，每根支承杆长度以3.5～5m为宜。支承杆的接头可用螺栓连接（支承杆两头工加工成阴阳螺纹）或现场用小坡口焊接连接。若回收重复使用，则需要在提升架横梁下附设支承杆套管。如有条件并经设计部门同意，则该支承杆钢筋可以直接打在混凝土中以代替部分结构配筋，约可利用50％～60％左右。 （二）滑模施工操作工艺 1．准备工作 在滑模施工前要清理好现场，处理基层混凝土表面，放结构平面线和提升架的位置线，调整、调在好基层的预留钢筋、对模板系统、平台系统进行配套和编号、对液压设备进行配套。 2．组装顺序和要求 （1）安装提升架。提升架要求安装位置必须准确，并要控制住水平与垂直度。 （2）架设围圈。围圈的架设要求其平面位置准确，内外围圈之间的净距离及围圈的水平高差要符合要求。 （3）安装模板。安装模板应按先安装内模板、后安装外模板的顺序进行，并要安排好与钢筋绑扎及预埋件敷设的相互搭接关系。模板组装应平整、拼缝严密，相邻模板用U型卡环连接牢固，并与围圈固定牢靠。安装好的模板必须符合4‰的锥度要求。 模板安装好后，应对其进行检查校正，经验收合格后才能进行下一道工序。 （4）铺设施工平台、外圈走道与护身栏。 （5）安装液压设备时，一般采用并联油路，个别情况下也采用串联或混合油路。 （6）设置动力、照明电器设施及接地、避雷装置，然后进行液压系统试验检查。 （7）在正式浇灌混凝土之前，插入支承杆，并要确保支承杆的垂直度。 （8）开始滑升后，当升至1～1.5m高时要安装好吊脚手架。 （三）滑模施工工艺要点和要求 1.施工精度控制系统 施工精度控制系统包括千斤顶同步控制装置，建筑物轴线和垂直度等的控制与观测设施等。 千斤顶同步控制装置可采用限位卡挡、激光控制仪、水杯自动控制装置等。滑动过程中，要求各千斤顶的相对标高之差不得大于40mm，相邻两个提升架上千斤顶的升差不得大于20mm。垂直度观测可用激光铅直仪、经纬仪和线锤等。 2.滑升工艺 滑模的滑升过程可分为初滑、正常滑升和末滑三个主要阶段。 ①初滑阶段，是指工程开始时进行的初次提升阶段，主要是对滑模装置和混凝土凝结状态进行检查。初滑阶段的基本做法是：混凝土分层浇筑到模板高度的2／3，每层浇筑高度200～300mm，分层间隔时间小于混凝土凝结时间，当第一层混凝土的强度超过出模强度时，进行试探性提升，即将模板提升1～2千斤顶行程（约30～60mm），观察并检查液系统和模板系统工作情况。试升后，每浇筑200～300mm高度，再提升3～5个千斤顶行程，直至浇筑到距模板上口约50～100m，即转入正常滑升阶段。 ②正常滑升阶段，是指经过初滑阶段后，绑扎钢筋、浇筑混凝土和提升模板这三个主要工序处于有节奏地循环操作中。混凝土浇筑高度保持与沿模的提升高度相等，并始终在模板上口约300mm为操作。在这个阶段，模板滑升速度直接影响混凝土施工质量和工程的进度。原则上滑升速度应与混凝土凝固程度相适应，并应根据沿模结构的支承情况来确定。当支承杆不发生失稳时，滑行速度可按混凝土出模强度来确定。当支承杆受压区可能会发生失稳时，滑升速度一般控制在150～300mm/min范围内。 ③末滑阶段，是配合混凝土的最后浇筑阶段，模板滑升速度比正常滑升的稍慢。混凝土浇完后，尚应继续滑行，直至模板与混凝土脱离不致粘住为止。 五、其它形式模板 混凝土预制模板 混凝土预制模板可以工厂化生产，安装时多依靠自重维持稳定，因而可以节约大量的木材和钢材；因它既是模板，又是建筑物的组成部分，可提高建筑物表面的抗滲、抗冻和稳定性；简化了施工程序，可以加快工程进度。但安装时必须配合吊装设备进行。 混凝土预制模板主要用于挡土墙、大坝垂直部位、坝内廊道等处。施工中应注意模板与新浇混凝土表面结合处的凿毛处理，以保证结合。预制钢筋混凝土整体式廊道模板如图3－6。 （二）土模 在小型水利工程施工中，为了节省木材，常用土模代替木模。土模除具有施工简单、节约木材、技术容易为群众掌握等优点外，还具有温度稳定，有一定湿度和浇筑时不易跑浆等特点，因而便于自然养护。土模可分为地下式、半地下式和地上式三种。地下式土模适用于结构外形简单的预制构件，对土质有一定要求，如图3-7（a）所示。半地下式土模，适用于构件较复杂、地下开挖较困难的情况。地面以上部分可用木模或砌砖，如图3－7（b）所示。地上式土模的构件，全部在地坪以上，主要用于外形比较复杂的构件。地上式土模拆除、吊装都比较方便，而且易于排水，如图3-7（c）所示。 土模施工中应注意： (1)不宜设在透水性强的场地，粘土适宜含水量应控制在20～24％； (2)地上式土模的培土宜选用砂质粘土或粘质砂土，含水量控制在20％左右为宜； (3)混凝土浇筑时，振捣棒一般应离开土模壁至少5cm，以防将土模壁碰坏； (4)土模的拆除时间应较木模稍迟，一般需在养护两周以后才能拆模，或移动构件的位置。