高支模内架计算.docx

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高支模内架计算

板模板（扣件钢管高架）计算书

高支撑架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）等规范编制。

因本工程梁支架高度大于4米，根据有关文献建议，如果仅按规范计算，架体安全性仍不能得到完全保证。

为此计算中还参考了《施工技术》2002（3）：

《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分内容。

一、参数信息:

1.模板支架参数

横向间距或排距（m）:

0.80；纵距（m）:

0.80；步距（m）:

1.50；

立杆上端伸出至模板支撑点长度（m）:

0.10；模板支架搭设高度（m）:

9.78；

采用的钢管（mm）:

Φ48?

.5；板底支撑连接方式:

方木支撑；

立杆承重连接方式:

双扣件，考虑扣件的保养情况，扣件抗滑承载力系数:

0.80；

2.荷载参数

模板与木板自重（kN/m2）:

0.350；混凝土与钢筋自重（kN/m3）:

25.000；

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

2.500；

4.材料参数

面板采用胶合面板，厚度为12mm；板底支撑采用方木；

面板弹性模量E（N/mm2）:

9500；面板抗弯强度设计值（N/mm2）:

13；

木方抗剪强度设计值（N/mm2）:

1.400；木方的间隔距离（mm）:

250.000；

木方弹性模量E（N/mm2）:

9500.000；木方抗弯强度设计值（N/mm2）:

13.000；

木方的截面宽度（mm）:

50.00；木方的截面高度（mm）:

100.00；

5.楼板参数

钢筋级别:

二级钢HRB335（20MnSi）；楼板混凝土强度等级:

C30；

每层标准施工天数:

8；每平米楼板截面的钢筋面积（mm2）:

654.500；

楼板的计算长度（m）:

4.50；施工平均温度（℃）:

18.000；

楼板的计算宽度（m）:

4.00；

楼板的计算厚度（mm）:

120.00；

图2楼板支撑架荷载计算单元

二、模板面板计算:

面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度，取单位宽度1m的面板作为计算单元

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=100?

.22/6=24cm3；

I=100?

.23/12=14.4cm4；

模板面板的按照三跨连续梁计算。

面板计算简图

1、荷载计算

（1）静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重（kN/m）：

q1=25?

.12?

+0.35?

=3.35kN/m；

（2）活荷载为施工人员及设备荷载（kN/m）：

q2=2.5?

=2.5kN/m；

2、强度计算

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

其中：

q=1.2?

.35+1.4?

.5=7.52kN/m

最大弯矩M=0.1?

.52?

.252=0.047kN穖；

面板最大应力计算值σ=47000/24000=1.958N/mm2；

面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2；

面板的最大应力计算值为1.958N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

3、挠度计算

挠度计算公式为

其中q=3.35kN/m

面板最大挠度计算值v=0.677?

.35?

504/（100?

500?

4.4?

04）=0.065mm；

面板最大允许挠度[V]=250/250=1mm；

面板的最大挠度计算值0.065mm小于面板的最大允许挠度1mm,满足要求!

三、模板支撑方木的计算:

方木按照两跨连续梁计算，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5?

0?

0/6=83.33cm3；

I=5?

0?

0?

0/12=416.67cm4；

方木楞计算简图

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

q1=25?

.25?

.12=0.75kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）:

q2=0.35?

.25=0.088kN/m；

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN/m）：

p1=2.5?

.25=0.625kN/m；

2.强度验算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=1.2?

（q1+q2）+1.4譸1=1.2?

0.75+0.088）+1.4?

.625=1.88kN/m；

最大弯矩M=0.125ql2=0.125?

.88?

.82=0.15kN穖；

方木最大应力计算值σ=M/W=0.15?

06/83333.33=1.805N/mm2；

方木的抗弯强度设计值[f]=13.000N/mm2；

方木的最大应力计算值为1.805N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

3.抗剪验算：

截面抗剪强度必须满足:

τ=3V/2bhn<[τ]

其中最大剪力:

V=0.625?

.88?

.8=0.94kN；

方木受剪应力计算值τ=3?

.94?

03/（2?

0?

00）=0.282N/mm2；

方木抗剪强度设计值[τ]=1.4N/mm2；

方木的受剪应力计算值0.282N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.4N/mm2，满足要求!

4.挠度验算:

最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

均布荷载q=q1+q2=0.838kN/m；

最大挠度计算值ν=0.521?

.838?

004/（100?

500?

166666.667）=0.045mm；

最大允许挠度[V]=800/250=3.2mm；

方木的最大挠度计算值0.045mm小于方木的最大允许挠度3.2mm,满足要求!

四、木方支撑钢管计算:

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P=1.88kN；

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图（kN穖）

支撑钢管计算变形图（mm）

支撑钢管计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=0.506kN穖；

最大变形Vmax=0.863mm；

最大支座力Qmax=6.671kN；

最大应力σ=505617.187/5080=99.531N/mm2；

支撑钢管的抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值99.531N/mm2小于支撑钢管的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度为0.863mm小于800/150与10mm,满足要求!

五、扣件抗滑移的计算:

纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R=6.671kN；

R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

六、模板支架立杆荷载标准值（轴力）:

作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容：

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.138?

.78=1.354kN；

钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.35?

.8?

.8=0.224kN；

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25?

.12?

.8?

.8=1.92kN；

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=3.498kN；

2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。

经计算得到，活荷载标准值NQ=（2.5+2）?

.8?

.8=2.88kN；

3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算

N=1.2NG+1.4NQ=8.229kN；

七、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式:

其中N----立杆的轴心压力设计值（kN）：

N=8.229kN；

φ----轴心受压立杆的稳定系数,由长细比lo/i查表得到；

i----计算立杆的截面回转半径（cm）：

i=1.58cm；

A----立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩）（cm3）：

W=5.08cm3；

σ--------钢管立杆最大应力计算值（N/mm2）；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

L0----计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》，按下式计算

l0=h+2a

k1----计算长度附加系数，取值为1.155；

u----计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.7；

a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.1m；

上式的计算结果：

立杆计算长度L0=h+2a=1.5+0.1?

=1.7m；

L0/i=1700/15.8=108；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.53；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=8229.062/（0.53?

89）=31.752N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=31.752N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由下式计算

l0=k1k2（h+2a）

k1--计算长度附加系数按照表1取值1.243；

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.7按照表2取值1.02；

上式的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.243?

.02?

1.5+0.1?

）=2.155m；

Lo/i=2155.362/15.8=136；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.367；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=8229.062/（0.367?

89）=45.854N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=45.854N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

以上表参照杜荣军:

《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。

八、梁和楼板模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]:

除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外，还要考虑以下内容

1.模板支架的构造要求：

a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆；

b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度；

c.梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。

2.立杆步距的设计：

a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置；

b.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；

c.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜，不宜超过1.5m。

3.整体性构造层的设计：

a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时，需要设置整体性单或双水平加强层；

b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且须与立杆连接，设置斜杆层数要大于水平框格总数的1/3；

c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置，四周和中部每10--15m设竖向斜杆，使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层；

d.在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）必须设水平加强层。

4.剪刀撑的设计：

a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑；

b.中部可根据需要并依构架框格的大小，每隔10--15m设置。

5.顶部支撑点的设计：

a.最好在立杆顶部设置支托板，其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm；

b.顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜大于200mm；

c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算，当设计荷载N≤12kN时，可用双扣件；大于12kN时应用顶托方式。

6.支撑架搭设的要求：

a.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；

b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求；

c.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的；

d.地基支座的设计要满足承载力的要求。

7.施工使用的要求：

a.精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架施工过程中均衡受载，最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式；

b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施，钢筋等材料不能在支架上方堆放；

c.浇筑过程中，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情况及时解决。

九、梁模板工程材料匡算:

本工程楼板的计算厚度=120mm，混凝土净板长La=4.2m，混凝土净板跨Lb=4.5m，立杆横向间距la=0.8m，立杆纵向间距lb=0.8m，步距h=1.5m，板底支撑形式为方木，支撑间距250mm，立杆承重连接方式为双扣件；

材料需求统计：

支架部分：

立杆长度：

347.76m

水平杆件长度：

313.2m

剪刀撑长度：

114.22m

直角扣件：

36只

对接扣件：

36只

旋转扣件：

48只

非支架部分：

面板面积：

18.9m2

板底支撑长度：

486m