高支摸施工方案.docx
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高支摸施工方案
一、工程概况
工程名称:
厂房土建工程
建设单位:
发展有限公司
勘察单位:
工程勘察院
设计单位:
建筑设计有限公司
监理单位:
顾问有限公司
施工单位:
建设有限公司
2、3号厂房首层结构高度6.95米,首层梁底最小标高6.25米,首层板底标高为6.85米,梁、板支架高度都大于4米,属高支撑架,其中2#、3#厂房首层建筑面积分别约为1992m2、2712m2,根据现场实际情况,本工程高支撑架决定采用扣件式钢管作为支撑体系。
二、编写依据
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。
梁段:
L1。
三、参数信息
1.模板支撑及构造参数
梁截面宽度B(m):
0.30;
梁截面高度D(m):
1.7
混凝土板厚度(mm):
0.10;
立杆纵距(沿梁跨度方向间距)La(m):
0.70;
立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):
0.10;
脚手架步距(m):
1.50;
梁支撑架搭设高度H(m):
6.25;
梁两侧立柱间距(m):
0.50;
承重架支设:
木方支撑平行梁截面A;
立杆横向间距或排距Lb(m):
1.00;
采用的钢管类型为Φ48×3.50;
扣件连接方式:
双扣件,考虑扣件质量及保养情况,取扣件抗滑承载力折减系数:
0.80;
2.荷载参数
模板自重(kN/m2):
0.35;
钢筋自重(kN/m3):
1.50;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
2.5;
新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):
12.9;
倾倒混凝土侧压力(kN/m2):
2.0;
振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):
2.0
3.材料参数
木材品种:
柏木;
木材弹性模量E(N/mm2):
10000.0;
木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):
17.0;
木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):
1.7;
面板类型:
胶合面板;
钢材弹性模量E(N/mm2):
210000.0;
钢材抗弯强度设计值fm(N/mm2):
205.0;
面板弹性模量E(N/mm2):
9500.0;
面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):
13.0;
4.梁底模板参数
梁底模板支撑的间距(mm):
400.0;
面板厚度(mm):
18.0;
5.梁侧模板参数
主楞间距(mm):
600;
次楞间距(mm):
400;
主楞龙骨材料:
木楞,,宽度80mm,高度80mm;
次楞龙骨材料:
木楞,,宽度80mm,高度80mm;
四、梁模板荷载标准值计算
1.梁侧模板荷载
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。
按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:
F=γH=24×0.7=16.8kN/m2
=0.22×24×2×1.223=12.9kN/m2
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2.000h;
T--混凝土的入模温度,取25.000℃;
V--混凝土的浇筑速度,取1.500m/h;
H--混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取0.700m;
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1.000。
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;
分别为12.91kN/m2、16.8kN/m2,取较小值12.91kN/m2作为本工程计算荷载。
五、梁侧模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
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。
计算的原则是按照龙骨的间
距和模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。
面板计算简图
1.抗弯验算
其中,σ--面板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M--面板的最大弯距(N.mm);
W--面板的净截面抵抗矩,W=60.00×1.8×1.8/6=32.40cm3;
[f]--面板的抗弯强度设计值(N/mm2);
按以下公式计算面板跨中弯矩:
其中,q--作用在模板上的侧压力,包括:
新浇混凝土侧压力设计值:
q1=1.2×0.60×12.91×0.90=8.365kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值:
q2=1.4×0.60×2.00×0.90=1.51kN/m;
q=q1+q2=8.365+1.512=9.878kN/m;
计算跨度(内楞间距):
l=400.00mm;
面板的最大弯距M=0.1×9.88×400.002=1.58×105N.mm;
经计算得到,面板的受弯应力计算值:
σ=1.58×105/3.24×104=4.885N/mm2;
面板的抗弯强度设计值:
[f]=13.000N/mm2;
面板的受弯应力计算值σ=4.885N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13.000N/mm2,满足要求!
2.挠度验算
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
q=12.91×0.60=7.75N/mm;
l--计算跨度(内楞间距):
l=400.00mm;
E--面板材质的弹性模量:
E=9500.00N/mm2;
I--面板的截面惯性矩:
I=60.00×1.80×1.80×1.80/12=29.16cm4;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677×7.75×400.004/(100×9500.00×2.92×105)=0.484mm;
面板的最大容许挠度值:
[ω]=l/250=400.000/250=1.600mm;
面板的最大挠度计算值ω=0.484mm小于面板的最大容许挠度值[ω]=1.600mm,满足要求!
六、梁侧模板内外楞的计算
1.内楞计算
内楞(木或钢)直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,龙骨采用木楞,截面宽度80mm,截面高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=80×80×80/6=85.33cm3;
I=80×80×80×80/12=341.33cm4;
内楞计算简图
(1)内楞强度验算
强度验算计算公式如下:
其中,σ--内楞弯曲应力计算值(N/mm2);
M--内楞的最大弯距(N.mm);
W--内楞的净截面抵抗矩;
[f]--内楞的强度设计值(N/mm2)。
按以下公式计算内楞跨中弯矩:
其中,作用在内楞的荷载,q=(1.2×12.91×0.90+1.4×2.000×0.90)×0.400/1=(13.94+2.52)×0.4=6.58kN/m;
内楞计算跨度(外楞间距):
l=600mm;
内楞的最大弯距:
M=0.1×6.58×600.002=2.37×105N.mm;
经计算得到,内楞的最大受弯应力计算值σ=2.37×105/8.53×104=2.782N/mm2;
内楞的抗弯强度设计值:
[f]=17.000N/mm2;
内楞最大受弯应力计算值σ=2.782N/mm2内楞的抗弯强度设计值小于[f]=17.000N/mm2,满足要求!
(2)内楞的挠度验算
其中E--面板材质的弹性模量:
10000.00N/mm2;
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
q=12.91×0.40/1=5.164N/mm;
l--计算跨度(外楞间距):
l=600.00mm;
I--面板的截面惯性矩:
E=3.41×106N/mm2;
内楞的最大挠度计算值:
ω=0.677×5.164×12.96×1010=45.31×1010/1012×3.41=0.133mm
内楞的最大容许挠度值:
[ω]=2.400mm;
内楞的最大挠度计算值ω=0.133mm小于内楞的最大容许挠度值[ω]=2.400mm,满足要求!
2.外楞计算
外楞(木或钢)承受内楞传递的荷载,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,外龙骨采用木楞,截面宽度80mm,截面高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=80×80×80/6=85.33cm3;
I=80×80×80×80/12=341.33cm4;
外楞计算简图
(1)外楞抗弯强度验算
其中σ--外楞受弯应力计算值(N/mm2)
M--外楞的最大弯距(N.mm);
W--外楞的净截面抵抗矩;
[f]--外楞的强度设计值(N/mm2)。
最大弯矩M按下式计算:
其中,作用在外楞的荷载:
P=(1.2×12.91×0.90+1.4×2.00×0.90)×0.60×0.40/1=3.95kN;
外楞计算跨度(对拉螺栓竖向间距):
l=400mm;
外楞的最大弯距:
M=0.175×3.951072×1000=2.766×105N.mm
经计算得到,外楞的受弯应力计算值:
σ=2.766×105/8.53×104=3.243N/mm2;
外楞的抗弯强度设计值:
[f]=17.000N/mm2;
外楞的受弯应力计算值σ=3.243N/mm2小于外楞的抗弯强度设计值[f]=17.000N/mm2,满足要求!
(2)外楞的挠度验算
其中E--外楞的弹性模量,其值为10000.00N/mm2;
p--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
p=12.93×0.60×0.40/1=3.10KN;
l--计算跨度:
l=400.00mm;
I--面板的截面惯性矩:
I=3.41×106mm4;
外楞的最大挠度计算值:
ω=1.146×3.10×103×400.003/(100×10000.00×3.41×106)=0.067mm;
外楞的最大容许挠度值:
[ω]=1.600mm;
外楞的最大挠度计算值ω=0.067mm小于外楞的最大容许挠度值[ω]=1.600mm,满足要求!
七、梁底模板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。
计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。
强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。
本算例中,面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=300.00×18.00×18.00/6=1.62×104mm3;
I=300.00×18.00×18.00×18.00/12=1.46×105mm4;
1.抗弯强度验算
按以下公式进行面板抗弯强度验算:
其中,σ--梁底模板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M--计算的最大弯矩(kN.m);
l--计算跨度(梁底支撑间距):
l=400.00mm;
q--作用在梁底模板的均布荷载设计值(kN/m);
新浇混凝土及钢筋荷载设计值:
q1:
1.2×(24.00+1.50)×0.30×0.7×0.90=5.78kN/m;
模板结构自重荷载:
q2:
1.2×0.35×0.30×0.90=0.11kN/m;
振捣混凝土时产生的荷载设计值:
q3:
1.4×2.00×0.30×0.90=0.76kN/m;
q=q1+q2+q3=5.78+0.10+0.76=6.64kN/m;
跨中弯矩计算公式如下:
Mmax=0.10×6.64×0.4002=0.106kN.m;
σ=0.106×106/1.62×104=6.54N/mm2;
梁底模面板计算应力σ=6.54N/mm2小于梁底模面板的抗压强度设计值[f]=13.000N/mm2,满足要求!
2.挠度验算
根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载作用。
最大挠度计算公式如下:
其中,q--作用在模板上的压力线荷载:
q=((24.0+1.50)×0.7+0.35)×0.30=5.46N/mm;
l--计算跨度(梁底支撑间距):
l=400.00mm;
E--面板的弹性模量:
E=9500.0N/mm2;
面板的最大允许挠度值:
[ω]=400.00/250=1.600mm;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677×5.46×400.04/(100×9500.0×1.46×105)
=9.46×1010/1.387×1011=0.682mm;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.682mm小于面板的最大允许挠度值:
[ω]=400.0/250=1.600mm,满足要求!
八、梁底支撑木方的计算
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土梁自重(kN):
q1=(24.000+1.500)×0.300×0.7×0.400=2.142kN;
(2)模板的自重荷载(kN):
q2=0.350×0.400×(2×0.7+0.300)=0.238kN;
(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN):
经计算得到,活荷载标准值P1=(2.500+2.000)×0.300×0.400=0.540kN;
2.木方的传递集中力验算:
静荷载设计值q=1.2×2.142+1.2×0.238=2.570+0.286=2.856kN;
活荷载设计值P=1.4×0.540=0.756kN;
P=2.856+0.756=3.612kN。
本工程梁底支撑采用方木,方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=8.000×8.000×8.000/6=8.53×101cm3;
I=8.000×8.000×8.000×8.000/12=3.41×102cm4;
3.支撑方木抗弯强度验算:
最大弯矩考虑为简支梁集中荷载作用下的弯矩,
跨中最大弯距计算公式如下:
跨中最大弯距M=3.612×0.500/4=0.452kN.m;
方木最大应力计算值σ=451500.000/8.53×104=5.293N/mm2;
方木抗弯强度设计值[f]=17.000N/mm2;
方木最大应力计算值5.293N/mm2小于方木抗弯强度设计值[f]=17.000N/mm2,满足要求!
4.支撑方木抗剪验算:
最大剪力的计算公式如下:
截面抗剪强度必须满足:
其中最大剪力Q=3.612×1000/2=1.806kN;
圆木的截面面积矩S=0.785×50.00×50.00=1962.50N/mm2;
圆木受剪应力计算值T=1.806×1962.50/(3.41×106×50.00)=0.021N/mm2;
方木抗剪强度设计值[T]=1.700N/mm2;
方木受剪应力计算值0.021N/mm2小于方木抗剪强度设计值[T]=1.700N/mm2,满足要求!
5.支撑方木挠度验算:
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和,计算公式如下:
集中荷载P=q1+q2+p1=4.256=2.142+0.238+0.54=2.92kN;
方木最大挠度ω=2920.000×500.003/(48×10000.00×3.41×106)=0.223mm;
方木的挠度设计值[ω]=0.500×1000/250=2.000mm;
方木的最大挠度ω=0.223mm小于方木的最大允许挠度[ω]=2.000mm,满足要求!
九、梁底支撑钢管的计算
作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载,施工活荷载等,通过方木的集中荷载传递。
1.支撑钢管的强度计算:
按照集中荷载作用下的简支梁计算
集中荷载P传递力,P=3.612kN;
计算简图如下:
支撑钢管按照简支梁的计算公式
其中n=0.700/0.400=2
经过简支梁的计算得到:
钢管支座反力RA=RB=(2-1)/2×3.612+3.612=5.418kN;
通过支撑钢管传递到支座的最大力为1×3.612+3.612=7.224kN;
钢管最大弯矩Mmax=2×3.612×0.700/8=0.632kN.m;
支撑钢管的最大应力计算值σ=0.632×106/5080.000=124.409N/mm2;
支撑钢管的抗弯强度的其设计值[T]=205.0N/mm2;
支撑钢管的最大应力计算值124.409N/mm2小于支撑钢管的抗弯强度的设计值205.0N/mm2,满足要求!
十、梁底纵向钢管计算
纵向钢管只起构造作用,通过扣件连接到立杆。
十一、扣件抗滑移的计算:
按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编,P96页,双扣件承载力设计值取16.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。
纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):
R≤Rc
其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取12.80kN;
R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
计算中R取最大支座反力,根据前面计算结果得到R=7.224kN;
R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
十二、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,它包括:
横杆的最大支座反力:
N1=7.224kN;
脚手架钢管的自重:
N2=1.2×0.129×6.25=0.968kN;
N=7.224+0.968=8.192kN;
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=1.58;
A--立杆净截面面积(cm2):
A=4.89;
W--立杆净截面抵抗矩(cm3):
W=5.08;
σ--钢管立杆轴心受压应力计算值(N/mm2);
[f]--钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205.00N/mm2;
lo--计算长度(m);
如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架,按下式计算
lo=k1uh
(1)
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=1.700;
上式的计算结果:
立杆计算长度Lo=k1uh=1.155×1.700×1.500=2.945m;
Lo/i=2945.250/15.800=186.000;
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=0.207;
钢管立杆受压应力计算值;σ=8192/(0.207×489.000)=80.930N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=80.930N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205.00N/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
lo=k1k2(h+2a)
(2)
k1--计算长度附加系数按照表1取值1.167;
k2--计算长度附加系数,h+2a=1.700按照表2取值1.017;
上式的计算结果:
立杆计算长度Lo=k1k2(h+2a)=1.167×1.017×(1.500+0.100×2)=2.018m;
Lo/i=2017.626/15.800=128.000;
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=0.406;
钢管立杆受压应力计算值;σ=8192/(0.406×489.000)=41.262N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=41.262N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205.00N/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》
十三、梁模板高支撑架的构造和施工要求:
1.模板支架:
a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆;
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:
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:
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:
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:
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;
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和发生变形的;
7.施工使用:
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。
十四、施工部署
1.建筑物梁顶架搭设高度约为6.25m,顶架立杆纵向间距约为