高支撑超荷载 模板支撑安全方案.docx

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高支撑超荷载模板支撑安全方案

宁海县第一职业中学迁建工程

高支撑、大跨度、超荷载

模

板

专

项

安

全

施

工

方

案

中力建设集团有限公司

宁海县第一职业中学迁建工程

高支撑、大跨度、超荷载

模

板

专

项

安

全

施

工

方

案

编制人职务：

项目技术负责人

审核人职务：

工程部

批准人职务：

总工程师

批准部门（章）中力建设集团有限公司

编制日期年月日

模板支架安全方案

一、编制依据

1、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）

2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

3、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

4、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）等规范编制

5、《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

二、工程概况

本工程总建筑面积41118.8m2，共分五个建筑物。

下面计算中采用单扣件计算，为加强安全梁底可采用双扣件。

机械类加工实验室A—K/19—21轴层高9.8m为单层框架结构，其中有主梁300×900，地面采用砼硬化，高支撑搭设总面积为18000mm×27000mm。

小报告厅2-F—2-G/2-11—2-14轴层高8.3m为单层框架结构，其中有主梁400×1500，底部地面砼硬化，高支撑搭设总面积为14400mm×21000mm。

。

大报告厅为二层框架结构，其中有主梁350×1700超荷载最大层高为7.24m，二层结构梁板承重采用圆木支撑，底部地面砼硬化，屋面结构梁板承重架拆除前，二层梁板承重支撑不得拆除。

支撑用钢管支撑和木模板（多夹板），现对最高处和取其中一跨最大的梁进行模板支撑计算，符合要求。

楼板计算数据明细表

层高

板厚

纵距

横距

水平杆

扫地杆

支撑材料

钢管型号

高度

计算结果

9.8

0.12m

0.7m

0.7m

1.6m

20cm

钢管

48×3.0

9.8m

安全

7.12

0.12m

0.7m

0.7m

1.6m

20cm

钢管

48×3.0

7.12m

安全

8.3

0.12m

0.7m

0.7m

1.6m

20cm

钢管

48×3.0

8.3m

安全

层高

梁截面尺寸

纵距

横距

水平杆

扫地杆

支撑材料

钢管型号

高度

计算结果

9.8

300×900

0.7m

0.7m

1.6m

20cm

钢管

48×3.0

9.8m

安全

7.24

350×1700

0.35m

0.7m

1.6m

20cm

钢管

48×3.0

7.24m

安全

8.3

400×1500

0.35m

0.7m

1.6m

20cm

钢管

48×3.0

8.3m

安全

梁计算数据明细表

三、计算书

机械类加工实验室

梁模板（扣件钢管架）计算书

一、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）：

0.90；

混凝土板厚度（mm）：

120.00；立杆沿梁跨度方向间距La（m）：

0.70；

立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）：

0.10；

立杆步距h（m）：

1.50；板底承重立杆横向间距或排距Lb（m）：

0.70；

梁支撑架搭设高度H（m）：

9.80；梁两侧立杆间距（m）：

0.70；

承重架支撑形式：

梁底支撑小楞垂直梁截面方向；

梁底增加承重立杆根数：

0；

采用的钢管类型为Φ48×3；

立杆承重连接方式：

单扣件，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

新浇混凝土重力密度（kN/m3）：

24.00；模板自重（kN/m2）：

0.30；钢筋自重（kN/m3）:

1.50；

施工均布荷载标准值（kN/m2）：

2.0；新浇混凝土侧压力标准值（kN/m2）：

21.6；

振捣混凝土对梁底模板荷载（kN/m2）：

2.0；振捣混凝土对梁侧模板荷载（kN/m2）：

4.0；

3.材料参数

木材品种：

柏木；木材弹性模量E（N/mm2）：

9000.0；

木材抗压强度设计值fc（N/mm）：

16.0；

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；

面板材质：

胶合面板；面板厚度（mm）：

20.00；

面板弹性模量E（N/mm2）：

6000.0；面板抗弯强度设计值fm（N/mm2）：

13.0；

4.梁底模板参数

梁底方木截面宽度b（mm）：

60.0；梁底方木截面高度h（mm）：

80.0；

梁底纵向支撑根数：

2；

5.梁侧模板参数

主楞间距（mm）：

500；次楞根数：

4；

主楞竖向支撑点数量：

4；

固定支撑水平间距（mm）：

500；

竖向支撑点到梁底距离依次是：

200mm，350mm，500mm，650mm；

主楞材料：

木方；

宽度（mm）：

60.00；高度（mm）：

80.00；

主楞合并根数：

2；

次楞材料：

木方；

宽度（mm）：

60.00；高度（mm）：

80.00；

二、梁侧模板荷载计算

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=0.22γtβ1β2V1/2

F=γH

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20.000℃；

V--混凝土的浇筑速度，取60.000m/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0.900m；

β1--外加剂影响修正系数，取1.200；

β2--混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。

分别计算得112.880kN/m2、21.600kN/m2，取较小值21.600kN/m2作为本工程计算荷载。

三、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振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。

次楞的根数为4根。

面板按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

面板计算简图（单位：

mm）

1.强度计算

材料抗弯强度验算公式如下：

σ＝M/W<[f]

其中，W--面板的净截面抵抗矩，W=50×2×2/6=33.33cm3；

M--面板的最大弯矩（N·mm）；

σ--面板的弯曲应力计算值（N/mm2）

[f]--面板的抗弯强度设计值（N/mm2）；

按照均布活荷载最不利布置下的三跨连续梁计算：

M=0.1q1l2+0.117q2l2

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=1.2×0.5×21.6=12.96kN/m；

振捣混凝土荷载设计值:

q2=1.4×0.5×4=2.8kN/m；

计算跨度:

l=（900-120）/（4-1）=260mm；

面板的最大弯矩M=0.1×12.96×[（900-120）/（4-1）]2+0.117×2.8×[（900-120）/（4-1）]2=1.10×105N·mm；

面板的最大支座反力为:

N=1.1q1l+1.2q2l=1.1×12.960×[（900-120）/（4-1）]/1000+1.2×2.800×[（900-120）/（4-1）]/1000=4.580kN；

经计算得到，面板的受弯应力计算值:

σ=1.10×105/3.33×104=3.3N/mm2；

面板的抗弯强度设计值:

[f]=13N/mm2；

面板的受弯应力计算值σ=3.3N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2，满足要求！

2.挠度验算

ν=0.677ql4/（100EI）≤[ν]=l/250

q--作用在模板上的新浇筑混凝土侧压力线荷载设计值:

q=q1=12.96N/mm；

l--计算跨度:

l=[（900-120）/（4-1）]=260mm；

E--面板材质的弹性模量:

E=6000N/mm2；

I--面板的截面惯性矩:

I=50×2×2×2/12=33.33cm4；

面板的最大挠度计算值:

ν=0.677×12.96×[（900-120）/（4-1）]4/（100×6000×3.33×105）=0.2mm；

面板的最大容许挠度值:

[ν]=l/250=[（900-120）/（4-1）]/250=1.04mm；

面板的最大挠度计算值ν=0.2mm小于面板的最大容许挠度值[ν]=1.04mm，满足要求！

四、梁侧模板支撑的计算

1.次楞计算

次楞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。

次楞均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到：

q=4.580/0.500=9.160kN/m

本工程中，次楞采用木方，宽度60mm，高度80mm，截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:

W=1×6×8×8/6=64cm3；

I=1×6×8×8×8/12=256cm4；

E=9000.00N/mm2；

计算简图

剪力图（kN）

弯矩图（kN·m）

变形图（mm）

经过计算得到最大弯矩M=0.229kN·m，最大支座反力R=5.038kN，最大变形ν=0.171mm

（1）次楞强度验算

强度验算计算公式如下:

σ=M/W<[f]

经计算得到，次楞的最大受弯应力计算值σ=2.29×105/6.40×104=3.6N/mm2；

次楞的抗弯强度设计值:

[f]=17N/mm2；

次楞最大受弯应力计算值σ=3.6N/mm2小于次楞的抗弯强度设计值[f]=17N/mm2，满足要求！

（2）次楞的挠度验算

次楞的最大容许挠度值:

[ν]=500/400=1.25mm；

次楞的最大挠度计算值ν=0.171mm小于次楞的最大容许挠度值[ν]=1.25mm，满足要求！

2.主楞计算

主楞承受次楞传递的集中力，取次楞的最大支座力5.038kN,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。

本工程中，主楞采用木方，宽度60mm，高度80mm，截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:

W=2×6×8×8/6=128cm3；

I=2×6×8×8×8/12=512cm4；

E=9000.00N/mm2；

主楞计算简图

主楞弯矩图（kN·m）

主楞变形图（mm）

经过计算得到最大弯矩M=0.504kN·m，最大支座反力R=9.272kN，最大变形ν=0.218mm

（1）主楞抗弯强度验算

σ=M/W<[f]

经计算得到，主楞的受弯应力计算值:

σ=5.04×105/1.28×105=3.9N/mm2；主楞的抗弯强度设计值:

[f]=17N/mm2；

主楞的受弯应力计算值σ=3.9N/mm2小于主楞的抗弯强度设计值[f]=17N/mm2，满足要求！

（2）主楞的挠度验算

根据连续梁计算得到主楞的最大挠度为0.218mm

主楞的最大容许挠度值:

[ν]=200/400=0.5mm；

主楞的最大挠度计算值ν=0.218mm小于主楞的最大容许挠度值[ν]=0.5mm，满足要求！

五、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,按支撑在底撑上的简支梁计算。

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=350×20×20/6=2.33×104mm3；

I=350×20×20×20/12=2.33×105mm4；

1.抗弯强度验算

按以下公式进行面板抗弯强度验算：

σ=M/W<[f]

钢筋混凝土梁和模板自重设计值（kN/m）：

q1=1.2×[（24.00+1.50）×0.90+0.30]×0.35=9.765kN/m；

施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值（kN/m）：

q2=1.4×（2.00+2.00）×0.35=1.960kN/m；

q=9.765+1.960=11.725kN/m；

最大弯矩及支座反力计算公式如下:

Mmax=ql2/8=1/8×11.725×3002=1.32×105N·mm；

RA=RB=0.5ql=0.5×11.725×0.3=1.759kN

σ=Mmax/W=1.32×105/2.33×104=5.7N/mm2；

梁底模面板计算应力σ=5.7N/mm2小于梁底模面板的抗弯强度设计值[f]=13N/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：

ν=5ql4/（384EI）≤[ν]=l/250

其中，q--作用在模板上的压力线荷载:

q=q1/1.2=8.137kN/m；

l--计算跨度（梁底支撑间距）:

l=300.00mm；

E--面板的弹性模量:

E=6000.0N/mm2；

面板的最大允许挠度值:

[ν]=300.00/250=1.200mm；

面板的最大挠度计算值:

ν=5×9.765×3004/（384×6000×2.33×105）=0.736mm；

面板的最大挠度计算值:

ν=0.736mm小于面板的最大允许挠度值:

[ν]=1.2mm，满足要求！

六、梁底支撑的计算

本工程梁底支撑采用方木。

强度及抗剪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。

1.荷载的计算

梁底支撑小楞的均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到：

q=1.759/0.35=5.025kN/m

2.方木的支撑力验算

方木计算简图

方木按照两跨连续梁计算。

本算例中，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=6×8×8/6=64cm3；

I=6×8×8×8/12=256cm4；

方木强度验算

计算公式如下:

最大弯矩M=0.125ql2=0.125×5.025×0.352=0.077kN·m；

最大应力σ=M/W=0.077×106/64000=1.2N/mm2；

抗弯强度设计值[f]=13N/mm2；

方木的最大应力计算值1.2N/mm2小于方木抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

方木抗剪验算

截面抗剪强度必须满足:

τ=3V/（2bh0）

其中最大剪力:

V=0.625×5.025×0.35=1.099kN；

方木受剪应力计算值τ=3×1.099×1000/（2×60×80）=0.344N/mm2；

方木抗剪强度设计值[τ]=1.7N/mm2；

方木的受剪应力计算值0.344N/mm2小于方木抗剪强度设计值1.7N/mm2,满足要求!

方木挠度验算

计算公式如下:

ν=0.521ql4/（100EI）≤[ν]=l/400

方木最大挠度计算值ν=0.521×5.025×3504/（100×9000×256×104）=0.017mm；

方木的最大允许挠度[ν]=0.350×1000/250=1.400mm；

方木的最大挠度计算值ν=0.017mm小于方木的最大允许挠度[ν]=1.4mm，满足要求！

3.支撑小横杆的强度验算

梁底模板边支撑传递的集中力：

P1=RA=1.759kN

梁两侧部分楼板混凝土荷载及梁侧模板自重传递的集中力：

P2=（0.700-0.300）/4×0.350×（1.2×0.120×24.000+1.4×2.000）+1.2×2×0.350×（0.900-0.120）×0.300=0.416kN

简图（kN·m）

剪力图（kN）

弯矩图（kN·m）

变形图（mm）

经过连续梁的计算得到：

支座力:

N1=N2=2.174kN；

最大弯矩Mmax=0.435kN·m；

最大挠度计算值Vmax=1.069mm；

最大应力σ=0.435×106/4490=96.8N/mm2；

支撑抗弯设计强度[f]=205N/mm2；

支撑小横杆的最大应力计算值96.8N/mm2小于支撑小横杆的抗弯设计强度205N/mm2,满足要求!

七、梁跨度方向钢管的计算

作用于梁跨度方向钢管的集中荷载为梁底支撑方木的支座反力。

钢管的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为：

W=4.49cm3；

I=10.78cm4；

E=206000N/mm2；

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P=2.174kN

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算剪力图（kN）

支撑钢管计算弯矩图（kN·m）

支撑钢管计算变形图（mm）

最大弯矩Mmax=0.266kN·m；

最大变形νmax=0.388mm；

最大支座力Rmax=4.674kN；

最大应力σ=M/W=0.266×106/（4.49×103）=59.3N/mm2；

支撑钢管的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值59.3N/mm2小于支撑钢管的抗弯强度设计值205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度νmax=0.388mm小于700/150与10mm,满足要求!

八、扣件抗滑移的计算

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为0.80kN。

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6.40kN；

　　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=4.674kN；

R<6.40kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

九、立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）≤[f]

1.梁两侧立杆稳定性验算

其中N--立杆的轴心压力设计值，它包括：

纵向钢管的最大支座反力：

N2=4.674kN；

脚手架钢管的自重：

N3=1.2×0.129×9.8=1.518kN；

楼板混凝土、模板及钢筋的自重：

N4=1.2×[（0.70/2+（0.70-0.30）/4）×0.70×0.30+（0.70/2+（0.70-0.30）/4）×0.70×0.120×（1.50+24.00）]=1.270kN；

施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值：

N5=1.4×（2.000+2.000）×[0.700/2+（0.700-0.300）/4]×0.700=1.764kN；

N=N2+N3+N4+N5=4.674+1.518+1.27+1.764=9.226kN；

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=1.59；

A--立杆净截面面积（cm2）：

A=4.24；

W--立杆净截面抵抗矩（cm3）：

W=4.49；

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]=205N/mm2；

lo--计算长度（m）；

根据《扣件式规范》，立杆计算长度lo有两个计算公式lo=kμh和lo=h+2a，

为安全计，取二者间的大值，即:

lo=Max[1.167×1.7×1.5,1.5+2×0.1]=2.976m；

k--计算长度附加系数，取值为：

1.167；

μ--计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，μ=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；

得到计算结果:

立杆的计算长度

lo/i=2975.85/15.9=187；

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=0.205；

钢管立杆受压应力计算值；σ=9226.465/（0.205×424）=106.1N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=106.1N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

十、立杆的地基承载力计算

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p≤fg

地基承载力设计值:

fg=fgk×kc=200×1=200kPa；

其中，地基承载力标准值：

fgk=200kPa；

脚手架地基承载力调整系数：

kc=1；

立杆基础底面的平均压力：

p=N/A=9.226/0.2=46.132kPa；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=9.226kN；

基础底面面积：

A=0.2m2。

p=46.132≤fg=200kPa。

地基承载力满足要求！

机械类加工实验室

板模板（扣件钢管高架）计算书

一、参数信息

1.模板支架参数

横向间距或排距（m）:

0.70；纵距（m）:

0.70；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）:

9.68；

采用的钢管（mm）:

Φ48×3.0；板底支撑连接方式:

方木支撑；

立杆承重连接方式:

单扣件，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；

3.材料参数

面板采用胶合面板，厚度为18mm；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）:

9000.000；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；

4.楼板参数

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

模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度

模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=70×1.82/6=37.8cm3；

I=70×1.83/