框架支架模板计算书.docx
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框架支架模板计算书
2#桥框架支架模板计算书
一、工程概况
（一）工程简介
2#框架桥起止里程桩号:
K0+870-K1+760,地面以上结构层数为2/11.5m,其中A1-A34轴因受排污干管影响,框架结构层数设计为一层,地面标高为185,楼面板为195平台，其余均为二层结构。
墙柱混凝土强度等级为C30,楼面板混凝土强度等级:
189楼板厚120mm强度等级C30,195结构顶板楼面板厚均为200mm,混凝土强度等级均为C40,后浇带宽800mm,共26段,其中A1-A34轴现浇楼板跨排污干管,排污干管高、宽分别为2*2.6m。
（二）支架模板布置情况
本工程支架搭设均采用外径Φ48mm，壁厚3.5mm的碗扣式满堂支架，碗扣式钢管必须满足《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》〔JGJ166-2008〕的要求。
由于A1-A34轴横跨排污干管采用搭设门洞支架的方式，门洞宽度设置为3.5m，因现浇楼板厚度为120mm、200mm,厚度较薄，采用钢管支架搭设。
现浇楼板厚120mm支架采用1200*1200*1200mm;现浇楼板厚200mm支架采用9000*9000*1200mm。
框架底模全部采用面板规格1220×2440×12mm竹胶板，底模下方搁置50×100mm背肋方木，间距300mm。
（三）支架基础下地质情况
经地勘资料查得，本场地及周边岩层分布连续，不存在断层、构造破碎带，未见滑坡、泥石流等不良地质现象，场地整体稳定。
（四）地基要求压实处理，浇注10cm厚C20混凝土。
支架现浇地形起伏较大，需将边坡设置成60×80cm、60×60cm的梯步台阶，立杆距离台阶边缘距离宜大于50cm,台阶相邻高差小于1米，用10cm厚C20混凝土浇筑。
地基承载力要求详见计算书。
二、900*900*1200mm195结构顶板支架与模板设计计算书
（一）荷载计算
1．荷载分析
（1）根据框架的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式:
q1—框架自重荷载，由于框架采用C40钢筋砼结构，综合考虑密度取2600kg/m3。
q2—框架内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，取q2=1.0kPa。
q3—施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及其他承载构件时取1.0kPa。
q4—振捣砼产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。
q5—新浇砼对侧模的压力。
q6—倾倒砼时冲击产生的水平荷载，取2.0kPa。
q7—支架自重，经计算支架在均高10m及不同布置形式下其自重如表所示:
满堂支架自重
立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距
支架自重q7的计算值（kPa）
900mm×900mm×1200mm
2．模板、支架设计计算荷载组合
模板结构名称
荷载组合
强度计算
刚度验算
底模及支架系统计算
⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺
⑴＋⑵＋⑺
侧模计算
⑷＋⑸
⑸
荷载分项系数
计算模板及支架的荷载设计值，采用荷载标准值乘以相应荷载分项系数:
（1）永久荷载的分项系数，当其效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载控制的组合，应取1.35；当其效应对结构有利时，取1.0，对结构的倾覆、滑移验算取0.9。
本工程取1.2。
（2）可变荷载的分项系数，取1.4。
计算构件变形（挠度）时的荷载设计值，各类荷载分项系数，均取1.0。
荷载分项系数
序号
荷载类别
γi
1
模板、拱架、支架、脚手架等自重
2
新浇钢筋砼自重
3
施工人员及施工机具运输或堆放的荷载
4
振捣砼时产生的荷载
5
倾倒砼时产生的水平荷载
3．框架支架计算
（1）框架自重——q1计算
框架结构特点均布荷载：
q1=W/B=Rc*A/B=26KN/m32
（2）新浇砼对侧模的压力——q5计算
因混凝土高度只有20cm，侧压力忽略不计。
4．支架结构验算
碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力，因而碗扣式钢管脚手架稳定承载能力显著高于扣件式钢管脚手架〔一般高出20%以上〕。
本工程框架支架按Φ48×3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算，计算结果同样也适用于WDJ多功能碗扣式钢管脚手架，且偏于安全。
根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》（JGJ166-2008）表5.1.6、7〔P15〕查得外径Φ48mm，t=3.5mm碗扣式钢管相关参数:
截面积A=489mm2，惯性矩I=121900mm4，
截面模量W=5080mm3，回转半径i=15.8mm。
框架结构二层平台断面示意图
A1-A34轴一层平台断面示意图
注:
189平台楼板厚120mm,顶板195平台现浇楼板厚200mm
框架横断面图
5．顶板195平台现浇楼板框架支架验算
碗扣式支架体系采用900×900×1200mm的布置结构，如图:
模板横向布置示意图
模板纵向布置示意图
（1）立杆轴向力验算
根据立杆的设计允许荷载，当横杆间距为60cm〔＜1m〕，路桥施工计算手册中表13-5（P438）N。
根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》（P17）立杆实际承受的荷载为:
N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4ΣNQk（组合风荷载时）；
NG1k—现浇混凝土结构自重标准值产生的轴向力（kN）。
根据框架横梁和变截面交接处均布荷载q1max=44.2kPa。
NG2k—模板、支架构配件自重标准值产生的轴向力（kN）。
ΣNQk—施工荷载产生的轴向力（kN）。
于是，有:
NG1k=××q1=××=kN，
NG2k=××（q2+q7）=××（1.0+）=kN，
ΣNQk=××（q3+q4）=×（1.0+2.0）=kN；
则:
N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4ΣNQk=1.2×（+）+0.9×1.4×=
所以在框架现浇楼板范围内，按最不利立杆单肢竖向承载力验算满足要求。
（2）立杆稳定性验算
根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》（P17）有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
Nw/φA+0.9MW/W≤f。
Nw—单支立杆轴向力（kN），钢管所受垂直荷载，按N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4ΣNQk（组合风荷载时），同前计算所得。
f—钢材抗压强度设计值。
《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》（P15）表5.1.6，Q235A级钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm2=205MPa。
A—Φ48mm×3.5㎜钢管截面积A=489mm2。
φ—轴心受压杆件稳定系数，根据长细比λ查表即可求得φ。
i—截面回转半径，查《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》（P15）表5.1.7钢管截面特性，i=15.8㎜。
l0—立杆计算长度（m）。
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术标准》（P17）5.3.3条规定：
立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.7×1.2=2.36m=2360mm。
k—计算长度附加系数，取值1.155。
μ—脚手架单杆计算长度系数，取值1.7。
h—横杆步距，取值1.2m。
长细比λ=l0/i=2360/15.8=149，参照《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》（P44）查附录E得φ=0.312。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距:
MW=0.9×1.4×Wk×La×h2/10。
Wk=0.7μz×us×w0。
查《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》（P13）公式4.3.1。
μz—风压高度变化系数，参考《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》（P42）附录D表D.0.1，按照离地面高度11m，地面粗糙度类型为B类，得uz=1.00。
us—风荷载体型系数，查《建筑结构荷载标准》（P17）表7.3.1，第36项，得:
us=1.2。
w0—基本风压，查《建筑结构荷载标准2〔重现期按50年〕。
2。
La—立杆纵距0.6m。
故:
MW=0.9×1.4×Wk×La×h2/10=0.9×1.4×0.336×0.6×1.22/10=0.037kN•m。
W—截面模量查表得W=5.08cm3。
W/W=×103/（0.312×489）+0.9×0.037×106/（5.08×103）
=106N/mm2≤f=205N/mm2。
计算结果说明考虑风荷载的作用，支架是安全稳定的。
（3）满堂支架整体抗倾覆稳定验算
依据《公路桥涵施工技术标准》（P22）第5.2.8要求支架在自重和风荷载作用下时，抗倾覆稳定系数不得小于1.3。
k0=稳定力矩/倾覆力矩=y×Ni/ΣMw
按照结构最不利位置验算原则，选取框架跨中18m截面空心段120cm×120cm×120cm跨中支架验算全桥支架抗倾覆能力:
支架搭设宽度L=桥宽+作业平台〔两边〕=16+1.0=17m，支架搭设高度按10m；
支架纵向N横=17m/m+1≈20排；
支架横向N纵=36m/m+1≈41排；
顶托TC60共需要20×41=820个；
立杆需要20×41×10m=8200m；
纵向横杆需要20×10/1.2×36m=6000m；
横向横杆需要41×10/1.2×17m=5808m；
故:
顶托TC60总重为:
820t；
钢管总重（8200+6000+5808t；
故Ni=（6.81+kN；
稳定力矩=y×Ni=18×=14769kN•m；
依据以上对风荷载计算Wk=0.7uz×us×w0=0.7×1×1.2×0.4=0.336kN/m2；
跨中18m共受力为:
q=0.336×10×18=kN；
倾覆力矩=×10/2=kN•m；
k0=稳定力矩/倾覆力矩=14769/=>1.3。
最不利处架体抗倾覆稳定计算安全系数较大，完全满足要求，故设计方案中全桥支架抗倾覆稳定性满足要求。
（4）立杆底座及地基承载力计算
1立杆承受荷载验算
间距为900×900mm布置立杆时，每根立杆上荷载由前面计算为:
N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4ΣNQk=1.2×（+）+0.9×1.4×=
2立杆底托验算
立杆底托验算公式:
N≤Rd。
通过上述立杆承受荷载计算，N=kN。
底托承载力（抗压）设计值，一般取Rd=40kN；
得:
kN<40kN，立杆底托承载力满足要求。
3立杆地基承载力验算
立杆地基承载力验算:
N/Ad≤fg=kc·fgk
式中:
N—脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；
Ad—立杆底座面积，Ad=10cm×10cm=100cm2；
kc-地基承载力调整系数；回填土、碎石土、砂土取0.4，粘土原状土取0.5，岩石、砼取1.0。
本工程取砼基础系数为1.0。
按照最不利荷载考虑，立杆底座下砼基础承载力:
N/Ad=/0.01=MPa<[fcd]=6.90MPa，底座下砼基础承载力满足要求。
底托坐落在10cm厚C20砼层上，之间采用中砂找平、垫实；按照力传递面积计算:
A为基础地面面积m2，由立杆底座按各层结构〔砼、砾石砂、灰土〕的扩散角传至地基土面层的所包括的面积，砼扩散角按45°计算，其他材料按30°计算。
A=（2×0.1×tg45°+0.1）2=0.09m2；
按照最不利荷载考虑，地基承载力必须满足:
N/Ad=/0.09=171kPa。
支架搭设前先用挖掘机清理平整场地,压实的地基基础再浇筑一层10cm厚的C20混凝土以方便支架的搭设及稳定。
6．模板体系验算
（1）框架底模下顺桥向方木验算
本施工方案中框架底模底面横桥向采用100×100mm方木，方木间距9000mm,顺桥向50×100mm，方木顺桥向跨度按L=300mm进行受力计算。
将方木简化为如下列图所示的简支结构。
墩顶实心截面段q1=kPa，100×100mm方木横桥向跨度均为1200mm。
现场材料为松木，按木材种类A-3类计算，查《路桥施工计算手册》（P805）顺纹受压及承压应力[σw]=12MPa；弯曲剪应力［δτ］＝1.9MPa；弹性模量E＝9000MPa；
1抗弯强度验算:
线荷载q=[1.2×（q1+q2）+1.4×（q3+q4）]l=[1.2×（+1.0）+1.4×（2.5+2）]×=kN/m，
Mmax=ql2/8=×2/8=kN•m，
50×100mm方木截面模量W=bh2/6=50×1002/6=83334mm3，
σ=Mmax/W=0.415*106/83334=MPa<[σw]=12MPa；强度满足要求。
2抗剪强度验算:
Vmax=ql/2=×=kN，
δτ=（3/2）Vmax/A=（3/2）××103/（100×100）=MPa<［δτ］=1.9MPa；
抗剪强度满足要求。
3刚度验算:
线荷载q=1.2×（+1）×=kN/m，
50×100mm方木，弹性模量E=9000MPa，
惯性矩I=bh3/12=50×1003/12=4166667mm4；
挠度f=5×ql4/（384EI）=5××9004/（384×9000×4166667）=
mm<[f]=1200/400=mm；刚度满足要求。
（2）立杆顶托上横桥向方木验算
方案中顶托上横桥向全部采用100×100mm方木，横桥向跨度l=900mm进行验算。
1 框架梁板范围内（顺桥向方木跨度300mm，横桥向方木跨度900mm）
立杆顶托上横桥向方木选取100×100mm规格，取荷载最不利布置进行计算:
横桥向计算示意图
P为顺桥向50×100mm方木下传的集中荷载:
P=[1.2×（+1）+1.4×（1.5+2）]×0.3×+1.2×4×0.1×0.1×
=kN
抗弯强度验算（见《路桥施工计算手册》P741）:
Mmax=P/l（2c+b）a=/×（2×0.15+0.6）×0.3=kN•m，
100×100mm方木截面模量W=bh2/6=100×1002/6=166667mm3；
σ=Mmax/W=×106/166667=MPa<[σw]=12MPa；强度满足要求。
②抗剪强度验算:
Vmax=P/l×（2a+b）=/×（2×0.15+0.3）=kN，
δτ=（3/2）Vmax/A=（3/2）××103/（100×100）=Mpa<［δτ］=1.9MPa；
抗剪强度满足要求。
③刚度验算:
本方案中挠度按简支梁跨中受集中力模型计算，如下图：
P=1.2×（+1）×0.3×+1.2×5×0.1×0.1×=kN，
fmax=3pl3/48EI=3××103×900×900×900/（48×9000×8333333）mm<900/400=mm；刚度满足要求。
通过以上截面最大荷载演算得知，横桥向采用10cm×10cm能够满足施工要求。
（3）底模板验算
框架底模全部采用面板规格1220×2440×12mm竹胶板，底模下方搁置50×100mm背肋方木，中到中间距300mm，面板按三跨连续梁计算。
现取各种布置情况下最不利荷载位置进行受力分析，即q1=kPa最大进行计算，受力结构简化如下:
现选取1m宽底模进行计算。
①抗弯强度验算:
N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4ΣNQk=1.2×（+）+0.9×1.4×1.62=kN
查《路桥施工计算手册》〔P763〕附表2-9，得:
Mmax=0.1ql2=0.1××0.32=0.11kN•m，
12mm竹胶板截面模量W=bh2/6=1000×122/6=24000mm3，
查《桥梁施工常用数据手册》P287竹胶板最小静曲强度[σ]=50MPa
σ=Mmax/W=111000/24000=MPa<[σ]=50MPa，底模强度满足要求。
②刚度验算:
线荷载q=1.2×（+1）×1=kN/m，
竹胶板背楞50×100方木，面板净跨径为250mm，
竹胶板弹性模量E=4000MPa，
惯性矩I=bh3/12=1000×123/12=144000mm4，
查《路桥施工计算手册》〔P762〕:
最大挠度系数0.677；
挠度f=0.677×ql4/（100EI）=0.677××2504/（100×4000×144000）
=mm<[f]=300/400=0.75mm；
模板刚度满足要求。
（4）排污干管通道设置
框架A1-A30轴跨排污干管门洞支架采用碗扣支架,框架自重相对较轻。
对支架进行设计，立杆横杆间距30cm，纵向间距90cm,支架顶端设15×15cm方木分配横梁，上方设置单根I20b工字钢分配纵梁，横梁上设I28b@120cm的工字钢作为横向承重梁，I25b型的工字钢上纵向设置5*10cm方木作为分配梁、间距30cm,分配梁外满铺5cm厚木板作为安全防护。
门洞跨度为米，净高3.5米。
基础设置高0.3米，宽1.5米C20混凝土基础，长度按排污干管纵向长度加0.5m。
框架断面均布荷载：
取1.2的安全系数，则q1＝×1.2＝kPa
1横向单根工字钢强度、挠度检算
单位长度上的荷载为：
q＝（q1+q2+q3+q4+q7）×b＝（+1.0+1.0+2+2.5）×=kN/m
跨中最大弯距为：
2kN/m
支点处最大剪力设计值：
Vmax=
初选截面：
梁所需要的截面抵抗矩为：
W=Max/σ=30.4/145*1000=209cm3查《桥涵计算手册》得查《桥涵计算手册》得I25b:
3，截面惯性矩I=5278cm42。
Wx=cm3=4×105mm3
cm
=10.5mm（查表d得〕
I25b自重为0.42KN/m（查桥涵手册）
I25b自重产生弯距为2kN/m
总弯距Mx=+=KN·m弯距正应力为σ=Mx/WX=31.5/0.5351=59<1.3*145Mpa=188MPa〔〕
支点处剪力为：
Qx=+0.42×=KN
为腹板板厚度
=mm
max=δMpa<1.3×85Mpa（1.3为容许应力增大值）
横向工字钢跨中挠度验算
I25b单位长度上的荷载标准值为：
q=+0.42=12KN/mf=5ql44/384*210000000*0.00007481=0.01mm<5600/600=9mm
I25b刚度满足要求，所以采用I25b。
2纵向单根工字钢强度、挠度检算
跨中最大弯距为：
2kN/m
支点处最大剪力设计值：
Vmax=
初选截面：
梁所需要的截面抵抗矩为：
W=Max/σ=20.35/145*1000=140cm3
I20b自重产生弯距为2kN/m
总弯距Mx=+=KN·m弯距正应力为σ=Mx/WX=2.1/0.25=8.4<1.3*145Mpa=188MPa〔〕
支点处剪力为：
Qx=+0.3305×=KN
为腹板板厚度
=9mm
max=δMpa<1.3×85Mpa（1.3为容许应力增大值）
纵向工字钢跨中挠度验算：
I20b单位长度上的荷载标准值为：
q=+0.3305=KN/mf=5ql442
I20b刚度满足要求，所以采用I20b。
3立杆顶托横桥向方木强度、挠度验算
顶托上横桥向全部采用100×100mm方木，横桥向跨度l=300mm进行验算。
跨中最大弯距为：
Max=ql22kN/m
100×100mm方木截面模量W=bh2/6=100×1002/6=166667mm3；
σ=Mmax/W=2×106/<[σw]=12MPa；强度满足要求。
按最不利荷载单跨受力计算q=5ql4/384EIx=5*20.4*3004/384*9000*8333333
4支架受力计算
立杆轴向力验算
根据立杆的设计允许荷载，当横杆间距为90cm〔＜1m〕，路桥施工计算手册中表13-5（P438）N。
根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》（P17）立杆实际承受的荷载为:
N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4ΣNQk（组合风荷载时）；
NG1k—现浇混凝土结构自重标准值产生的轴向力（kN）。
根据框架均布荷载q1x=kPa。
最不利荷载按变化段最大断面计算,框架荷载每0.9m11.5*5.2m=59.8KPa
NG2k—模板、支架构配件自重标准值产生的轴向力（kN）。
NG2k=（q2+q7）*3=（1.0+0.92*2+0.4786*2）*3=kN，
ΣNQk—施工荷载产生的轴向力（kN）。
ΣNQk=（q3+q4）=（1.0+2.0）*3=6kN；
则:
N=1.2（NG1k+NG2k）+0.9×1.4ΣNQk=1.2×（+）+0.9×1.4×6=93kN
实际支架受力由双排支架受力，按最不利计算按单排力杆计算，则单肢立杆,单肢立杆排数、间距、竖向承载力满足要求。
所以在框架现浇楼板范围内，立杆单肢竖向承载力验算满足要求，支架是安全稳定的。
5立杆地基承载力计算
立杆地基承载力验算
立杆地基承载力验算:
N/Ad≤fg=kc·fgk
式中:
N—脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；
Ad—立杆底座面积，Ad=10cm×10cm=100cm2；
kc-地基承载力调整系数；回填土、碎石土、砂土取0.4，粘土原状土取0.5，岩石、砼取1.0。
本工程取砼基础系数为1.0。
按照最不利荷载考虑，立杆底座下砼基础承载力:
N/Ad=/0.01=MPa<[fcd]=6.90MPa，底座下砼基础承载力满足要求。
底托坐落在10cm厚C20砼层上，之间采用中砂找平、垫实；按照力传递面积计算:
A为基础地面面积m2，由立杆底座按各层结构〔砼、砾石砂、灰土〕的扩散角传至地基土面层的所包括的面积，砼扩散角按45°计算，其他材料按30°计算。
A=（2×0.1×tg45°+0.1）2=m2；
按照最不利荷载考虑，地基承载力必须满足:
N/Ad=/0.09=130kPa.
三、1200*1200*1200mm（189）结构平台支架与模板设计计算书
（一）荷载计算
1．荷载分析
1）根据框架的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式:
2）q1—框架自重荷载，由于框架采用C40钢筋砼结构，综合考虑密度取2600kg/m3。
3）q2—框架内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，取q2=1.0kPa。
4）q3—施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及其他承载构件时取1.0kPa。
5）q4—振捣砼产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。
6）q5—新浇砼对侧模的压力。
7）q6—倾倒砼时冲击产生的水平荷载，取2.0kPa。
8）q7—支架自重，经计算支架在均高10m及不同布置形式下其自重如表所示:
满堂支架自重
立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距
支架自重q7的计算值（kPa）
1200mm×1200mm×1200mm
2．荷载组合
模板、支架设计计算荷载组合
模板结构名称
荷载组合
强度计算
刚度验算
底模及支架系统计算
⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺
⑴＋⑵＋⑺
侧模计算
⑷＋⑸
⑸
3．荷载分项系数
计算模板及支
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