隨著我國土木建筑行業的快速發展，建筑模板在 建筑施工中的作用越來越大，但工程中常用的模板支 撐體系存在一系列質量問題，嚴重影響模板支撐體系 的質量和可靠性。為解決常規模板支護體系困擾 我國建筑業多年的諸多難題，達到節約資源、節省工時 、節約費用 、提高工程質量優良率 、提高建筑業勞動 生產率的效果，工程中設計了一種新型建筑施工模板 支撐體系。

本文對新型建筑施工組件式模板支撐體系建立 了有限元模型，對新型建筑施工組件式模板支撐體系 模型在正常使用和設計荷載下的受力性能進行了分 析，研究新型建筑施工組件式模板支撐體系的受力性能，為其推廣應用提供理論依據。?

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1 有限元模型的建立

(1) 工程概況。新型建筑施工模板支撐體系長 6m，寬 2. 8m，高 3m。圖 1 為在搭建的新型建筑施工組 件式模板支撐體系模型。

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? ?木板即墻模板的面板和頂模板的面 板，面板材料為普通膠合板，板 18mm; 圖中的水平構 件即主背楞，主背楞為兩個連在一起的方鋼管，每個 方鋼管的截面尺寸為 50mm × 60mm × 3mm; 豎直向構 件即次背楞，次背楞為方鋼管，其截面尺寸為 50mm × 50mm×3mm。圖1( b) 中的橫向水平構件為主龍骨， 主龍骨為方鋼管，其截面尺寸為 70mm × 65mm × 2. 5mm; 縱向水平構件為副龍骨，采用的方鋼管，其截面尺寸為 56mm × 46mm × 2. 5mm; 橙色豎直向構件即支撐頂桿，支撐頂桿為外徑 50mm，壁厚 2. 5mm 的圓鋼 管。構件之間采用對拉螺栓和鎖具連接固定。?

（2） 1單元選取?；?ANSYS 軟件對新型建筑?

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? ?施工組件式模板支撐體系進行有限元數值模擬計算 分析，墻模板的面板和頂模板的面板的厚度與其長度 和寬度相比非常小，故用空間殼單元 SHELL63 模擬; 主龍骨、副龍骨、主背楞和次背楞的截面尺寸與長度 相比非常小，符合梁單元的特征，故采用空間梁單元 BEAM188 模擬; 支撐頂桿除受壓外，也會隨屋頂的水 平變形產生水平位移，受到彎矩作用，故也采用空間 梁單元 BEAM188 模擬支撐頂桿; 對拉螺栓除受拉外， 也會隨墻面的水平變形產生水平位移，也受到彎矩作 用，故也采用空間梁單元 BEAM188 模擬對拉螺栓。 考慮模板支撐體系為自平衡結構，根據支撐受力實際 情況，僅對模板和支撐底部進行豎直方向位移進行限 制，有限元程序中對模板和支撐底部施加位移約束。

( 3) 材料特性。墻模板的面板和頂模板的面板 力學性能參數參照 GB 50005 - 2003《木結構設計規 范》[6]選取為:彈性模量E=12GPa，抗彎強度設計值 [σ]= 20MPa，截面抗剪強度設計值[τ]= 1. 9MPa。模 板 主 龍 骨 、副 龍 骨 、主 背 楞 、次 背 楞 、支 撐 頂 桿 和 對 拉 螺栓選用 Q235 鋼，鋼材的強度設計值選取為: 彈性模 量 E = 210GPa，抗彎強度設計值[σ]= 215MPa，截面抗 剪強度設計值[τ]=125MPa。?

2 正常使用荷載工況下受力分析 通過對混凝土自重、側壓力、模板支撐體系自重及施工人員自重等荷載分析和計算，確定正常使用荷 載工況下墻模板和頂模板的荷載分別為 31. 3 kN/m2 和 14. 2 kN / m2 ，施加于有限元模型進行分析。

為有限元數值模擬分析計算得到的新型建筑 施工組件式模板支撐體系的位移云圖，從圖中可以看 出，側面墻模板面板的水平位移最大，達到 1. 537mm， 滿足正常使用的功能要求。?

? ? 3 設計荷載工況下性能分析

( 1) 加載方式。參照《建筑施工計算手冊》中

混凝土對模板的側壓力計算的規定，新澆混凝土側壓 力計算公式為下面公式( 1) 和( 2) 中的較小值:

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? ? 根據公式計算的新澆混凝土側壓力標準值 G1 = 65. 83 kN / m2 ，實際計算中采用新澆混凝土側壓力標準值G1 =65.83 kN/m2，振搗混凝土時產生的水平荷載 標準值Q1 =4kN/m2。?

? ? 參照《建筑施工計算手冊》中對現澆混凝土模板 計算荷載分項系數的規定，新澆混凝土對模板側面壓 力的分項系數 γG = 1. 2，振搗混凝產生荷載的分項系 數γQ =1.4。故作用在墻模板面板上荷載效應組合的 設計值 S1 = γGG1 + γQQ1 =84. 6kPa。

? ? 參照《建筑施工計算手冊》[7]中現澆混凝土模板 計算對荷載標準值的規定，模板上新澆混凝土自重標 準值G2 按照120mm厚鋼筋混凝土樓板的自重進行計 算，即G2 =3kN/m2;模板自重標準值G3 =1.1kN/m2;

施工人員及設備荷載標準值Q2 =2.5kN/m2;振搗混凝 土時產生的豎向荷載標準值 Q3 = 2kN/m2 。故作用在 頂模板面板上荷載效應組合的設計值 S2 = ∑( γG Gi + γQQi =11.2kPa。

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? ? ?( 2) 變形分析。圖 5 新型建筑施工組件式模板 支撐體系的位移云圖是有限元數值模擬分析計算的結 果，從圖中看出，側面的墻模板面板的水平位移最大，達 到 4. 16mm。

? 表 1 是新型建筑施工組件式模板支撐體系主要組 件最大位移匯總表。從表 1 可以看出，墻模板面板最大位移最大，為 4. 16mm，參照 GB50204 - 2015《凝土結構 工程施工質量驗收規范》規定的現澆結構尺寸偏差和 檢驗方法可知，表面平整度允許偏差 8mm，故新型建筑 施工組件式模板支撐體系的剛度性能是滿足要求的。?

? ?( 3) 板支撐體系的應力云圖，從圖中可以看出模板支撐體 系中最大應力為對拉螺桿的最大應力 213. 0MPa，小于 材料的屈服強度 215. 0MPa。滿足設計要求。

? ? ? 是新型建筑施工組件式模板支撐體系主要組 件最大應力匯總表。從表中可以看出對拉螺栓的最 大應力最大，為 213. 0MPa，小于其強度設計值[σ]= 215. 0MPa，不過安全儲備較小，主背楞、次背楞、主龍 骨、次龍骨和支撐頂桿等主要受力組件的最大應力都小于其強度設計值[σ]= 215. 0MPa，并且安全儲備較 大; 墻模板面板和頂模板面板的最大應力均小于其強 度設計值[σ]= 20MPa，故新型建筑施工組件式模板 支撐體系的強度性能是滿足要求的。

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? ? 4 結語

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( 1) 新型建筑施工組件式模板支撐體系的有限

元模型在正常使用荷載作用下的變形和受力較小，滿 足正常使用的功能要求。

( 2) 在設計荷載作用下，大屋南側面板的水平 位移最大，達到 4. 16mm，小屋頂模板面板的豎向位移 最大，達到 1. 8mm，小于規范規定的表面平整度允許 偏差為 8mm，故新型建筑施工組件式模板支撐體系的 剛度能夠滿足要求。

( 3) 在設計荷載作用下，對拉螺栓應力、主背 楞 、次 背 楞 、主 龍 骨 、次 龍 骨 和 支 撐 頂 桿 等 主 要 受 力 組 件的最大應力均滿足安全性要求，故新型建筑施工組 件式模板支撐體系的強度能夠滿足要求。