钢管支模架专项施工方案.docx

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钢管支模架专项施工方案

钢管支模架专项施工方案

一、工程概况

浙江省海洋开发研究院科研大楼工程位于舟山市定海临城体育馆东南侧。

北侧为定沈路，西侧为体育路，由浙江省海洋开发研究院开发建设，舟山市规划建筑设计研究院设计，浙江万事达建设管理有限公司监理，浙江宝晟建设有限公司承建。

本工程规划总用地面积为5966m2，总建筑面积为18522m2（未包括地下室2966m2），地上主体建筑十七层，地下一层，建筑总高度64.2米，辅楼三层，建筑高度13.5米。

本工程为一类高层建筑，地上地下耐火等级为一级，建筑防水地下室按照一级防水设防，屋顶防水等级为Ⅱ级，防水耐用年限15年，建筑结构形式为框剪结构，辅楼为框架结构，主体结构正常合理使用年限为50年，建筑抗震按7度设防。

（一）模板支架选型

根据本工程实际情况，结合本施工单位现有施工条件，经过综合技术经济比较，选择扣件式钢管脚手架作为模板支架的搭设材料，进行相应的设计计算。

（二）编制依据

1、中华人民共和国行业标准，《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130－2001）。

2、浙江省地方标准，《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》（DB33/1035-2006）。

以下简称《规程》。

3、建设部《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）。

4、本工程相关图纸，设计文件。

5、国家、省有关模板支撑架设计、施工的其它规范、规程和文件。

6、舟山市建筑工程质量监督站检验测试室出具的钢管、扣件检测报告舟质检2011-GK-006号。

板模板支架计算书

二、搭设方案

（一）基本搭设参数

模板支架高H为5m，立杆步距h（上下水平杆轴线间的距离）取1.8m，立杆纵距la取0.85m，横距lb取0.85m。

立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的自由长度a取0.1m。

整个支架的简图如下所示。

模板底部的方木，断面宽60mm，高80mm，布设间距0.3m。

（二）材料及荷载取值说明

本支撑架使用Ф48×3.25钢管，钢管壁厚不得小于3mm，钢管上严禁打孔；采用的扣件，应经试验，在螺栓拧紧扭力矩达65N·m时，不得发生破坏。

按荷载规范和扣件式钢管模板支架规程，模板支架承受的荷载包括模板及支架自重、新浇混凝土自重、钢筋自重，以及施工人员及设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载等。

三、板模板支架的强度、刚度及稳定性验算

荷载首先作用在板底模板上，按照"底模→底模方木/钢管→横向水平钢管→扣件/可调托座→立杆→基础"的传力顺序，分别进行强度、刚度和稳定性验算。

其中，取与底模方木平行的方向为纵向。

（一）板底模板的强度和刚度验算

模板按三跨连续梁计算，如图所示:

（1）荷载计算，此时，

模板的截面抵抗矩为：

w＝800×182/6=4.32×104mm3；

模板自重标准值：

x1＝0.4×0.8=0.32kN/m；

新浇混凝土自重标准值：

x2＝0.25×24×0.8=4.8kN/m；

板中钢筋自重标准值：

x3＝0.25×1.1×0.8=0.22kN/m；

施工人员及设备活荷载标准值：

x4＝1×0.8=0.8kN/m；

振捣混凝土时产生的荷载标准值：

x5＝2×0.8=1.6kN/m。

g1=（x1+x2+x3）×1.35=（0.32+4.8+0.22）×1.35=7.209kN/m；

q1=（x4+x5）×1.4=（0.8+1.6）×1.4=3.36kN/m；

对荷载分布进行最不利组合，最大弯矩计算公式如下：

Mmax=-0.1g1lc2-0.117q1lc2=-0.1×7.209×0.32-0.117×3.36×0.32=-0.1kN·m；

（2）底模抗弯强度验算

σ=M/W≤f

σ=0.1×106/（4.32×104）=2.321N/mm2

底模面板的受弯强度计算值σ=2.321N/mm2小于抗弯强度设计值fm=15N/mm2，满足要求。

（3）底模抗剪强度计算。

荷载对模板产生的剪力为

Q=0.6g1lc+0.617q1lc=0.6×7.209×0.3+0.617×3.36×0.3=1.92kN；

按照下面的公式对底模进行抗剪强度验算：

τ=3Q/（2bh）≤fv

τ=3×1919.556/（2×1000×18）=0.16N/mm2；

底模的抗剪强度τ=0.16N/mm2小于抗剪强度设计值fv=1.4N/mm2满足要求。

（4）底模挠度验算

模板弹性模量E=6000N/mm2；

模板惯性矩I=800×183/12=3.888×105mm4；

根据JGJ130－2001，刚度验算时采用荷载短期效应组合，取荷载标准值计算，不乘分项系数，因此，底模的总的变形按照下面的公式计算：

ν=0.677×（x1+x2+x3）×l4/（100×E×I）+0.990×（x4+x5）×l4/（100×E×I）

=0.677×（0.32+4.8+0.22）×3004/（100×6000×）+0.990×（0.8+1.6）×3004/（100×6000×）=0.208mm；

挠度设计值[ν]=Min（300/150，10）=2mm

底模面板的挠度计算值ν=0.208mm小于挠度设计值[v]=Min（300/150，10）mm，满足要求。

（二）底模方木的强度和刚度验算

按两跨连续梁计算

（1）荷载计算

模板自重标准值：

x1=0.4×0.3=0.12kN/m；

新浇混凝土自重标准值：

x2=0.25×24×0.3=1.8kN/m；

板中钢筋自重标准值：

x3=0.25×1.1×0.3=0.082kN/m；

施工人员及设备活荷载标准值：

x4=1×0.3=0.3kN/m；

振捣混凝土时产生的荷载标准值：

x5=2×0.3=0.6kN/m；

g2=（x1+x2+x3）×1.35=（0.12+1.8+0.082）×1.35=2.703kN/m；

q2=（x4+x5）×1.4=（0.3+0.6）×1.4=1.26kN/m；

支座最大弯矩计算公式如下:

Mmax=-0.125×（g2+q2）×la2=-0.125×（2.703+1.26）×0.82=-0.317kN·m；

（2）方木抗弯强度验算

方木断面抵抗矩W=bh2/6=60×802/6=6.4×104mm3；

σ=M/W≤f

σ=0.317×106/（6.4×104）=4.954N/mm2；

底模方木的受弯强度计算值σ=4.954N/mm2小于抗弯强度设计值fm=13N/mm2，满足要求。

（3）底模方木抗剪强度计算

荷载对方木产生的剪力为Q=0.625（g2+q2）la=0.625×（2.703+1.26）×0.8=1.982kN；

按照下面的公式对底模方木进行抗剪强度验算：

τ=3Q/（2bh）≤fv

τ=0.619N/mm2；

底模方木的抗剪强度τ=0.619N/mm2小于抗剪强度设计值fv=1.3N/mm2满足要求。

（4）底模方木挠度验算

方木弹性模量E=9000N/mm2；

方木惯性矩I=60×803/12=2.56×106mm4；

根据JGJ130－2001，刚度验算时采用荷载短期效应组合，取荷载标准值计算，不乘分项系数，因此，方木的总的变形按照下面的公式计算：

ν=0.521×（x1+x2+x3）×la4/（100×E×I）+0.912×（x4+x5）×la4/（100×E×I）

=0.521×（0.12+1.8+0.082）×8004/（100×9000×）+0.912×（0.3+0.6）×8004/（100×9000×）=0.331mm；

挠度设计值[ν]=Min（800/150，10）=5.333mm

底模方木的挠度计算值ν=0.331mm小于挠度设计值[v]=Min（800/150，10）mm，满足要求。

（三）板底横向水平钢管的强度与刚度验算

根据JGJ130－2001，板底水平钢管按三跨连续梁验算，承受本身自重及上部方木小楞传来的双重荷载，如图所示。

（1）荷载计算

材料自重：

0.036kN/m；

方木所传集中荷载：

取

（二）中方木内力计算的中间支座反力值，即

p=1.1g2la+1.2q2la=1.1×2.703×0.8+1.2×1.26×0.8=3.589kN；

按叠加原理简化计算，钢管的内力和挠度为上述两荷载分别作用之和。

（2）强度与刚度验算

横向水平钢管计算简图、内力图、变形图如下：

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图（kN·m）

支撑钢管计算变形图（mm）

支撑钢管计算剪力图（kN）

中间支座的最大支座力Rmax=10.427kN；

钢管的最大应力计算值σ=0.78×106/4.79×103=162.799N/mm2；

钢管的最大挠度νmax=1.229mm；

支撑钢管的抗弯强度设计值fm=205N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值σ=162.799N/mm2小于钢管抗弯强度设计值fm=205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度计算值ν=1.229小于最大允许挠度[v]=min（800/150,10）mm,满足要求!

（四）扣件抗滑力验算

板底横向水平钢管的最大支座反力，即为扣件受到的最大滑移力，扣件连接方式采用双扣件，扣件抗滑力按下式验算

N≤Rc

N=10.427kN；

根据舟山市质监站出具的检测报告舟质检2011-GK-006号，扣件的抗滑移性能为7.0KN。

双扣件抗滑移力N=10.427kN小于Rc=7*2=14kN,满足要求。

（五）立杆稳定性验算

立杆计算简图

1、不组合风荷载时，立杆稳定性计算

（1）立杆荷载。

根据《规程》，支架立杆的轴向力设计值N应按下式计算：

N=1.35∑NGK+1.4∑NQK

其中NGK为模板及支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和，显然，最底部立杆所受的轴压力最大。

将其分成模板（通过顶部扣件）传来的荷载和下部钢管自重两部分，分别计算后相加而得。

模板所传荷载就是顶部扣件的滑移力（或可调托座传力），根据前节扣件抗滑力计算，此值为F1=10.427kN。

除此之外，根据《规程》条文说明4.2.1条，支架自重按模板支架高度乘以0.15kN/m取值。

故支架自重部分荷载可取为

F2=0.15×3.6=0.54kN；

立杆受压荷载总设计值为：

Nut=F1+F2×1.35=10.427+0.54×1.35=11.156kN；

其中1.35为下部钢管、扣件自重荷载的分项系数，F1因为已经是设计值，不再乘分项系数。

（2）立杆稳定性验算。

按下式验算

σ=Nut/（φAKH）≤f

φ--轴心受压立杆的稳定系数，根据长细比λ按《规程》附录C采用；

A--立杆的截面面积，取4.57×102mm2；

KH--高度调整系数，建筑物层高超过4m时，按《规程》5.3.4采用；

计算长度l0按下式计算的结果取大值：

l0=h+2a=1.5+2×0.1=1.7m；

l0=kμh=1.167×1.325×1.5=2.319m；

式中：

h-支架立杆的步距，取1.5m；

a--模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度，取0.1m；

μ--模板支架等效计算长度系数，参照《规程》附表D－1,取1.325；

k--计算长度附加系数，按《规程》附表D－2取值为1.167；

故l0取2.319m；

λ=l0/i=2.319×103/15.9=146；

查《规程》附录C得φ=0.324；

KH=1；

σ=N/（φAKH）=11.156×103/（0.324×4.57×102×1）=75.346N/mm2；

立杆的受压强度计算值σ=75.346N/mm2小于立杆的抗压强度设计值f=205N/mm2，满足要求。

2、组合风荷载时，立杆稳定性计算

（1）立杆荷载。

根据《规程》，支架立杆的轴向力设计值Nut取不组合风荷载时立杆受压荷载总设计值计算。

由前面的计算可知:

Nut＝11.156kN；

风荷载标准值按下式计算：

Wk=0.7μzμsWo=0.7×0.74×0.039×0.85=0.017kN/m2；

其中w0--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

w0=0.85kN/m2；

μz--风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

μz=0.74；

μs--风荷载体型系数：

取值为0.039；

Mw=0.85×1.4×Mwk=0.85×1.4×Wk×la×h2/10=0.85×1.4×0.017×0.8×1.52/10=0.004kN·m；

（2）立杆稳定性验算

σ=Nut/（φAKH）+Mw/W≤f

σ=N/（φAKH）+Mw/W=11.156×103/（0.324×4.57×102×1）+0.004×106/（4.79×103）=76.114N/mm2；

立杆的受压强度计算值σ=76.114N/mm2小于立杆的抗压强度设计值f=205N/mm2，满足要求。

（六）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=170×1=170kPa；

其中，地基承载力标准值：

fgk=170kPa；

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=11.156/0.25=44.625kPa；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=11.156kN；

基础底面面积：

A=0.25m2。

p=44.625kPa≤fg=170kPa。

地基承载力满足要求！

梁模板支架计算书

一、参数信息

本算例中，地下室大梁计算对象。

梁的截尺寸为400mm×1500mm，模板支架计算长度为8.4m，梁支撑架搭设高度H（m）：

4.8，梁段集中线荷载（kN/m）：

19.134。

结合工程实际情况及公司现有施工工艺采用梁底支撑小楞平行梁跨方向的支撑形式。

（一）支撑参数及构造

梁两侧楼板混凝土厚度（mm）:

250；立杆纵距la（m）:

0.85；

立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）:

0.1；

立杆步距h（m）:

1.8；板底承重立杆横向间距或排距l（m）:

0.85；

梁两侧立杆间距lb（m）:

0.85；

（二）材料参数

面板类型为木面板，梁底支撑采用方木。

竖向力传递通过双扣件。

木方断面为60mm×80mm，梁底支撑钢管采用Ф48×3.25钢管，钢管的截面积为A=4.57×102mm2，截面模量W=4.79×103mm3，截面惯性矩为I=1.15×105mm4。

木材的抗弯强度设计值为fm＝13N/mm2,抗剪强度设计值为fv＝1.3N/mm2,弹性模量为E＝12000N/mm2,面板的抗弯强度设计值为fm＝13N/mm2,抗剪强度设计值为fv＝1.3N/mm2,面板弹性模量为E＝9000N/mm2。

荷载首先作用在梁底模板上，按照"底模→底模小楞→水平钢管→扣件/可调托座→立杆→基础"的传力顺序，分别进行强度、刚度和稳定性验算。

（三）荷载参数

梁底模板自重标准值为0.3kN/m2；梁钢筋自重标准值为1.5kN/m3；施工人员及设备荷载标准值为1kN/m2；振捣混凝土时产生的荷载标准值为2kN/m2；新浇混凝土自重标准值：

24kN/m3。

所处城市为舟山市，基本风压为W0＝0.85kN/m2；风荷载高度变化系数为μz＝0.74，风荷载体型系数为μs＝0.031。

二、梁底模板强度和刚度验算

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,以梁底小横杆之间的距离宽度的面板作为计算单元进行计算。

本工程中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=266.67×20.00×20.00/6=1.78×104mm3；

I=266.67×20.00×20.00×20.00/12=1.78×105mm4；

1、荷载计算

模板自重标准值：

q1＝0.30×0.27＝0.08kN/m；

新浇混凝土自重标准值：

q2＝1.50×24.00×0.27＝9.60kN/m；

梁钢筋自重标准值：

q3＝1.50×1.50×0.27＝0.60kN/m；

施工人员及设备活荷载标准值：

q4＝1.00×0.27＝0.27kN/m；

振捣混凝土时产生的荷载标准值：

q5＝2.00×0.27＝0.53kN/m。

底模的荷载设计值为：

q=1.35×（q1+q2+q3）+1.4×（q4+q5）=1.35×（0.08+9.60+0.60）+1.4×（0.27+0.53）=15.00kN/m；

2、抗弯强度验算

按以下公式进行面板抗弯强度验算：

σ=M/W

梁底模板承受的最大弯矩计算公式如下：

Mmax=0.125ql2＝0.125×15.00×0.25×0.25=0.117kN·m；

支座反力为R1=0.375ql=1.406kN；

R2＝1.25ql＝4.687kN，R3＝0.375ql＝1.406kN；

最大支座反力R=1.25ql＝4.687kN；

σ=M/W=1.17×105/1.78×104=6.6N/mm2；

面板计算应力σ=6.6N/mm2小于梁底模面板的抗弯强度设计值fm=13N/mm2，满足要求！

3、抗剪强度验算

面板承受的剪力为Q=2.343kN,抗剪强度按照下面的公式计算：

τ=3Q/（2bh）≤fv

τ=3×2.343×1000/（2×266.67×20）=0.659N/mm2；

面板受剪应力计算值τ=0.66小于fv=1.30N/mm2，满足要求。

4、挠度验算

根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用荷载标准值，根据JGJ130－2001，刚度验算时采用荷载短期效应组合，取荷载标准值计算，不乘分项系数，因此梁底模板的变形计算如下：

最大挠度计算公式如下:

ν=0.521qkl4/（100EI）≤[ν]=min（l/150,10）

其中，l--计算跨度（梁底支撑间距）:

l=250.00mm；

面板的最大挠度计算值:

ν=0.521×10.28×250.004/（100×9000.00×1.78×105）=0.131mm；

面板的最大允许挠度值[ν]=min（250.00/150,10）=1.67mm

面板的最大挠度计算值ν=0.13mm小于面板的最大允许挠度值[ν]=1.67mm，满足要求！

三、梁底纵向支撑小楞的强度和刚度验算

本工程中，支撑小楞采用方木，方木的断面惯性矩I和断面抵抗矩W分别为:

W=60.00×80.00×80.00/6=6.40×104mm3；

I=60.00×80.00×80.00×80.00/12=2.56×106mm4；

1、荷载的计算

按照三跨连续梁计算，支撑小楞承受由面板支座反力传递的荷载。

q=4.687/0.267＝17.576kN/m。

2、抗弯强度验算

σ=M/W

最大弯矩M=0.1×17.576×0.272=0.125kN·m；

最大剪力Q=0.617×17.576×0.27=2.892kN；

最大受弯应力σ=M/W=1.25×105/6.40×104=1.953N/mm2；

支撑小楞的最大应力计算值σ=1.953N/mm2小于支撑小楞的抗弯强度设计值fm=13.000N/mm2，满足要求!

3、抗剪强度验算

方木断面最大抗剪强度必须满足:

τ=3Q/（2bh）≤fv

支撑小楞的受剪应力值计算：

τ=3×2.89×103/（2×60.00×80.00）=0.904N/mm2；

支撑小楞的抗剪强度设计值fv=1.300N/mm2；

支撑小楞的受剪应力计算值τ＝0.904N/mm2小于支撑小楞的抗剪强度设计值fv=1.30N/mm2,满足要求!

4、挠度验算

ν=0.677ql4/（100EI）≤[ν]=min（l/150,10）

支撑小楞的最大挠度计算值ν=0.677×17.576×266.674/（100×12000.00×2.56×106）=0.020mm；

支撑小楞的最大挠度计算值ν＝0.020mm小于支撑小楞的最大允许挠度[v]=min（266.67/150,10）mm，满足要求！

四、梁底横向支撑钢管的强度验算

梁底横向支撑承受梁底木方传递的集中荷载。

对支撑钢管的计算按照集中荷载作用下的简支梁进行计算。

计算简图如下：

1、荷载计算

梁底边支撑传递的集中力：

P1=R1=1.406kN

梁底中间支撑传递的集中力：

P2=R2=4.687kN

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：

P3=（1.000-0.500）/4×0.267×（1.2×0.250×24.000+1.4×1.000）+1.2×2×0.267×（1.500-0.250）×0.300=0.527kN

计算简图（kN）

变形图（mm）

弯矩图（kN·m）

经过连续梁的计算得到：

N1=N4=0.453kN；

N2=N3=3.823kN；

最大弯矩Mmax=0.133kN·m；

最大挠度计算值νmax=0.055mm；

最大受弯应力σ=M/W=1.33×105/1.61×104=8.265N/mm2；

梁底支撑小横杆的最大应力计算值σ=8.265N/mm2小于梁底支撑小横杆的抗弯强度设计值fm=205.000N/mm2，满足要求！

梁底横向支撑小楞的最大挠度：

ν=0.055mm；

梁底支撑小横杆的最大挠度计算值ν=0.055mm小于梁底支撑小横杆的最大允许挠度[v]=min（416.67/150,10）mm，满足要求！

五、梁跨度纵向支撑钢管计算

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、梁两侧支撑钢管的强度计算

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P=0.453kN。

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=0.097kN·m；

最大变形νmax=0.187mm；

最大支座力Rmax=1.38kN；

最大应力σ=M/W=0.097×106/（4.79×103）=20.166N/mm2；

支撑钢管的抗弯强度设计值fm=205N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值σ=20.166N/mm2小于支撑钢管的抗弯强度设计值fm=205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度ν=0.187mm小于最大允许挠度[v]=min（800/150,10）mm,满足要求!

2、梁底支撑钢管的强度计算

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P=3.823kN

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=0.815kN·m；

最