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柱模板计算书

柱模板(扣件钢管架)计算书

柱模板的计算依据《建筑施工手册》、《建筑施工计算手册》、《建筑结构荷载规范》(GB50009)、《混凝土结构设计规范》(GB50010)、《钢结构设计规范》(GB50017)等规范编制。

柱模板的背部支撑由两层(木楞或钢楞)组成,第一层为直接支撑模板的竖楞,用以支撑混凝土对模板的侧压力;第二层为支撑竖楞的柱箍,用以支撑竖楞所受的压力;柱箍之间用对拉螺栓相互拉接,形成一个完整的柱模板支撑体系。

柱模板设计示意图

柱截面宽度B(mm):

700.00;柱截面高度H(mm):

700.00;柱模板的总计算高度:

H=3.00m;

根据规范,当采用导管时,倾倒混凝土产生的荷载标准值为2.00kN/m2;

计算简图

一、参数信息

1.基本参数

柱截面宽度B方向对拉螺栓数目:

1;柱截面宽度B方向竖楞数目:

4;

柱截面高度H方向对拉螺栓数目:

1;柱截面高度H方向竖楞数目:

4;

对拉螺栓直径(mm):

M12;

2.柱箍信息

柱箍材料:

钢楞;截面类型:

圆钢管48×3.5;

钢楞截面惯性矩I(cm4):

12.19;钢楞截面抵抗矩W(cm3):

5.08;

柱箍的间距(mm):

500;柱箍合并根数:

2;

3.竖楞信息

竖楞材料:

木楞;竖楞合并根数:

1;

宽度(mm):

50.00;高度(mm):

80.00;

4.面板参数

面板类型:

胶合面板;面板厚度(mm):

12.00;

面板弹性模量(N/mm2):

9500.00;面板抗弯强度设计值fc(N/mm2):

13.00;

面板抗剪强度设计值(N/mm2):

1.50;

5.木方和钢楞

方木抗弯强度设计值fc(N/mm2):

13.00;方木弹性模量E(N/mm2):

9500.00;

方木抗剪强度设计值ft(N/mm2):

1.50;

钢楞弹性模量E(N/mm2):

210000.00;钢楞抗弯强度设计值fc(N/mm2):

205.00;

二、柱模板荷载标准值计算

其中γ--混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;

t--新浇混凝土的初凝时间,取4.000h;

T--混凝土的入模温度,取26.000℃;

V--混凝土的浇筑速度,取2.500m/h;

H--模板计算高度,取3.000m;

β1--外加剂影响修正系数,取1.000;

β2--混凝土坍落度影响修正系数,取1.150。

根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;

分别计算得38.403kN/m2、72.000kN/m2,取较小值38.403kN/m2作为本工程计算荷载。

计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=38.403kN/m2;

倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=2kN/m2。

三、柱模板面板的计算

模板结构构件中的面板属于受弯构件,按简支梁或连续梁计算。

本工程中取柱截面宽度B方向和H方向中竖楞间距最大的面板作为验算对象,进行强度、刚度计算。

强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。

由前述参数信息可知,柱截面宽度B方向竖楞间距最大,为l=217mm,且竖楞数为4,面板为大于3跨,因此对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的三跨连续梁进行计算。

面板计算简图

1.面板抗弯强度验算

对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的三跨连续梁用下式计算最大跨中弯距:

其中,M--面板计算最大弯距(N·mm);

l--计算跨度(竖楞间距):

l=217.0mm;

q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:

新浇混凝土侧压力设计值q1:

1.2×38.40×0.50×0.90=20.738kN/m;

倾倒混凝土侧压力设计值q2:

1.4×2.00×0.50×0.90=1.260kN/m;

式中,0.90为按《施工手册》取用的临时结构折减系数。

q=q1+q2=20.738+1.260=21.998kN/m;

面板的最大弯距:

M=0.1×21.998×217×217=1.04×105N.mm;

面板最大应力按下式计算:

其中,σ--面板承受的应力(N/mm2);

M--面板计算最大弯距(N·mm);

W--面板的截面抵抗矩:

b:

面板截面宽度,h:

面板截面厚度;

W=500×12.0×12.0/6=1.20×104mm3;

f--面板的抗弯强度设计值(N/mm2);f=13.000N/mm2;

面板的最大应力计算值:

σ=M/W=1.04×105/1.20×104=8.632N/mm2;

面板的最大应力计算值σ=8.632N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[σ]=13N/mm2,满足要求!

2.面板抗剪验算

最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,公式如下:

其中,∨--面板计算最大剪力(N);

l--计算跨度(竖楞间距):

l=217.0mm;

q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:

新浇混凝土侧压力设计值q1:

1.2×38.40×0.50×0.90=20.738kN/m;

倾倒混凝土侧压力设计值q2:

1.4×2.00×0.50×0.90=1.260kN/m;

式中,0.90为按《施工手册》取用的临时结构折减系数。

q=q1+q2=20.738+1.260=21.998kN/m;

面板的最大剪力:

∨=0.6×21.998×217.0=2864.090N;

截面抗剪强度必须满足下式:

其中,τ--面板承受的剪应力(N/mm2);

∨--面板计算最大剪力(N):

∨=2864.090N;

b--构件的截面宽度(mm):

b=500mm;

hn--面板厚度(mm):

hn=12.0mm;

fv---面板抗剪强度设计值(N/mm2):

fv=13.000N/mm2;

面板截面受剪应力计算值:

τ=3×2864.090/(2×500×12.0)=0.716N/mm2;

面板截面抗剪强度设计值:

[fv]=1.500N/mm2;

面板截面的受剪应力τ=0.716N/mm2小于面板截面抗剪强度设计值[fv]=1.5N/mm2,满足要求!

四、竖楞方木的计算

模板结构构件中的竖楞(小楞)属于受弯构件,按连续梁计算。

本工程柱高度为3.0m,柱箍间距为500mm,竖楞为大于3跨,因此按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

本工程中,竖楞采用木楞,宽度50mm,高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=50×80×80/6=53.33cm3;

I=50×80×80×80/12=213.33cm4;

竖楞方木计算简图

1.抗弯强度验算

支座最大弯矩计算公式:

其中,M--竖楞计算最大弯距(N·mm);

l--计算跨度(柱箍间距):

l=500.0mm;

q--作用在竖楞上的线荷载,它包括:

新浇混凝土侧压力设计值q1:

1.2×38.40×0.22×0.90=9.000kN/m;

倾倒混凝土侧压力设计值q2:

1.4×2.00×0.22×0.90=0.547kN/m;

q=(9.000+0.547)/1=9.547kN/m;

竖楞的最大弯距:

M=0.1×9.547×500.0×500.0=2.39×105N.mm;

其中,σ--竖楞承受的应力(N/mm2);

M--竖楞计算最大弯距(N·mm);

W--竖楞的截面抵抗矩(mm3),W=5.33×104;

f--竖楞的抗弯强度设计值(N/mm2);f=13.000N/mm2;

竖楞的最大应力计算值:

σ=M/W=2.39×105/5.33×104=4.475N/mm2;

竖楞的最大应力计算值σ=4.475N/mm2小于竖楞的抗弯强度设计值[σ]=13N/mm2,满足要求!

2.抗剪验算

最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,公式如下:

其中,∨--竖楞计算最大剪力(N);

l--计算跨度(柱箍间距):

l=500.0mm;

q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:

新浇混凝土侧压力设计值q1:

1.2×38.40×0.22×0.90=9.000kN/m;

倾倒混凝土侧压力设计值q2:

1.4×2.00×0.22×0.90=0.547kN/m;

q=(9.000+0.547)/1=9.547kN/m;

竖楞的最大剪力:

∨=0.6×9.547×500.0=2864.090N;

截面抗剪强度必须满足下式:

其中,τ--竖楞截面最大受剪应力(N/mm2);

∨--竖楞计算最大剪力(N):

∨=2864.090N;

b--竖楞的截面宽度(mm):

b=50.0mm;

hn--竖楞的截面高度(mm):

hn=80.0mm;

fv--竖楞的抗剪强度设计值(N/mm2):

fv=1.500N/mm2;

竖楞截面最大受剪应力计算值:

τ=3×2864.090/(2×50.0×80.0)=1.074N/mm2;

竖楞截面抗剪强度设计值:

[fv]=1.500N/mm2;

竖楞截面最大受剪应力计算值τ=1.074N/mm2小于竖楞截面抗剪强度设计值[fv]=1.5N/mm2,满足要求!

五、柱箍的计算

本工程框架柱的B边与H边长度相同,故只计算B边。

本算例中,柱箍采用钢楞,截面类型为圆钢管48×3.5;

截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

钢柱箍截面抵抗矩W=5.08cm3;

钢柱箍截面惯性矩I=12.19cm4;

按集中荷载二跨连续梁计算(附计算简图):

B方向柱箍计算简图

其中P--竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN);

P=(1.2×38.4×0.9+1.4×2×0.9)×0.217×0.5/2=2.39kN;

B方向柱箍剪力图(kN)

最大支座力:

N=5.428kN;

B方向柱箍弯矩图(kN·m)

最大弯矩:

M=0.248kN.m;

B方向柱箍变形图(mm)

最大变形:

V=0.071mm;

1.柱箍抗弯强度验算

柱箍截面抗弯强度验算公式

其中,柱箍杆件的最大弯矩设计值:

M=0.25kN.m;

弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩:

W=5.08cm3;

B边柱箍的最大应力计算值:

σ=46.5N/mm2;

柱箍的抗弯强度设计值:

[f]=205N/mm2;

B边柱箍的最大应力计算值σ=46.5N/mm2小于柱箍的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

2.柱箍挠度验算

经过计算得到:

ν=0.071mm;

柱箍最大容许挠度:

[ν]=350/250=1.4mm;

柱箍的最大挠度ν=0.071mm小于柱箍最大容许挠度[ν]=1.4mm,满足要求!

六、B方向对拉螺栓的计算

计算公式如下:

其中N--对拉螺栓所受的拉力;

A--对拉螺栓有效面积(mm2);

f--对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;

查表得:

对拉螺栓的型号:

M12;

对拉螺栓的有效直径:

9.85mm;

对拉螺栓的有效面积:

A=76mm2;

对拉螺栓所受的最大拉力:

N=5.428kN。

对拉螺栓最大容许拉力值:

[N]=1.70×105×7.60×10-5=12.92kN;

对拉螺栓所受的最大拉力N=5.428kN小于对拉螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN,对拉螺栓强度验算满足要求!

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