地铁车站支架计算书.docx
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地铁车站支架计算书
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12.1模板及支撑系统设计取值
高大模板支撑架采用φ48.3mm×3.6mm(验算按φ48mm×3.0mm)钢管及构配件搭设碗扣式钢管满堂支撑架、可调托撑(底板厚度5mm,螺杆外径36mm)搭设,模板采用18mm厚竹胶板、100mm×100mm截面松木方(验算按95mm×95mm)次楞、2[10槽钢(用于侧墙及梁板)或φ48.3mm×3.6mm扣件式双钢管(用于立柱)主楞。
模板分类布置如下:
板:
次楞间距250mm,顶板立杆双向间距600mm,中板立杆横向900mm、纵向600mm,边立杆距侧墙及梁侧≤400mm,水平杆步距1200mm;两侧加腋部位范围内的立杆横向间距加密至450mm。
侧墙:
次楞竖向布置、间距250mm,主楞横向布置、间距400mm、600mm(对应水平杆顶撑步距),横向钢管支撑纵向间距600mm,竖向间距1200mm,两侧距墙横向4跨(5根立杆)、竖向3步(350+1200×3=3950)范围内均加密至400mm、竖向3步以上至板底加密至600mm(端头井负二层净高7280mm,加密区为竖向4步)。
梁:
中板梁次楞间距200mm,梁下布置4根立杆,纵距600mm;顶板梁次楞间距200mm,梁下布置6根立杆,纵距600mm;梁下立杆不升至板底,纵横水平杆步距1200mm。
柱:
次楞竖向布置间距250mm,主楞横向布置间距450mm。
由于涉及到的模板及支撑系统选型较多,现将模板及支撑系统采用的设计值列于下表12.1-1所示:
表12.1-1模板及支撑系统采用的设计值
模板位置
选型(mm)
满堂支撑体系
横向间距×纵向间距×水平杆层间距600×600×1200(顶板)
900×600×1200(中板)
侧墙木模
次楞:
100×100方木@250
主楞:
2[10槽钢@400(600)
中板木模
次楞:
100×100方木@250
主楞:
2[10槽钢@900
顶板木模
次楞:
100×100方木@250
主楞:
2[10槽钢@600
中、顶板纵梁底模(中板下4根立杆,顶板下6根立杆,纵距600mm,布距1200mm)
次楞:
100×100方木@200
主楞:
2[10槽钢
立柱模板
背肋:
100×100方木@250
柱箍:
2根并排48.3mm(壁厚3.6mm)钢管@450
长边柱箍中间加一道M16对拉螺栓
12.2模板及支撑系统设计验算说明
12.2.1设计验算原则
(1)应满足模板在运输、安装、使用过程中的强度、刚度及稳定性的要求;
(2)从本工程实际出发,优先选用定型化、标准化的模板支撑和模板构件;
(3)采取符合实际的力学模型进行计算。
12.2.2模板及支架系统的力学参数
(1)碗扣式支撑架
钢管、碗扣、扣件钢材Q235A(3号)强度设计值
205N/mm2
水平杆件容许挠度值
L/150
钢管的弹性模量E
206000N/mm2
主要受压构件(立柱)的容许长细比
210
(2)木材
参数
弹性模量E
抗弯强度设计值f
净截面惯性矩Ix
截面面积距Wx
95×95方木
10000N/mm2
13N/mm2
6787552mm4
142896mm3
2440×1220×18竹胶板
6000N/mm2
13N/mm2
486000mm4
54000mm3
(3)钢材
参数
截面面积A
弹性模量E
抗弯强度值f
净截面惯性矩Ix
截面面积距Wx
钢管φ48×3mm
424mm2
2.06×105N/mm2
215N/mm2
107830mm4
4.49cm3
2[10槽钢
25.496cm2
2.06×105N/mm2
215N/mm2
3960000mm4
79.4cm3
12.2.3模板变形值的规定
为了保证结构表面的平整度,模板及模板支架必须具有足够的刚度,验算时其变形值不超过下列规定:
(1)对结构表面外露的模板,为模板构件计算跨度的1/400;结构表面隐蔽的模板,为模板构件计算跨度的1/250;
(2)支架体系的压缩变形值或弹性挠度,为相应的结构计算跨度的1/1000;
(3)柱箍最大容许变形值为3mm或B/500;
12.3侧墙模板设计验算
根据《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)、《建筑施工临时支撑结构技术规范》(JGJ300-2013)、《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)进行模板设计验算。
12.3.1荷载计算
侧墙采用竹胶板加满堂支撑架支撑体系。
侧墙浇筑段最高为6.28m,荷载设计按6.28m计算。
(1)侧压力计算
新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列二公式计算,并取二式中的较小值:
=0.22×24×3×1.2×1.15×1.51/2=26.77KN/m2
=24×6.28=150.72KN/m2
式中F——新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kN/㎡);
γc——混凝土的重力密度(kN/m3),计算中取24kN/m3;
t0——新浇筑混凝土的初凝时间(h),t0=3;
V——混凝土的浇筑速度(m/h),计算时取1.5m/h;
β1——外加剂影响修正系数,掺加缓凝作用的外加剂时取1.2;
β2——混凝土塌落度影响修正系数,当塌落度小于30mm时,取0.85;50~90mm时取1.0;110~150mm时,取1.15。
结构砼采用泵送,计算时,取1.15;
H——取侧墙浇筑的最高值。
根据计算结果,取较小值,新浇筑混凝土对模板最大侧压力F0=26.77KN/m2。
有效压头高度h由下式计算:
分项系数1.35,则h=1.15mm作用在侧墙模板上的总荷载为:
F=1.35×26.77=36.14KN/m2
12.3.2面板验算
侧墙模板在力学上属于受弯构件,按三跨连续梁计算。
墙侧模板采用18mm厚竹胶板,内楞采用100mm×100mm(计算取95mm×95mm)方木,间距L=250mm。
进行强度验算时,采用设计荷载,则作用在模板上的均布荷载为:
q1=bF=1×36.14=36.14KN/m。
进行刚度验算时,采用标准荷载,同时不考虑振动荷载作用,则模板上作用的均布荷载为:
q2=bF0=1×26.77=26.77KN/m。
(1)强度验算
模板最大弯矩:
M=Kmq1l2=0.1×36.14×0.252=0.226KN×m
最大拉应力
=0.226×106/54000=4.18N/mm2
<[
]=13N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×26.77×2504/(100×6000×486000)=0.24mm
υ<[υ]=L/400=0.625mm刚度验算满足
12.3.3次楞验算
(1)强度验算
次楞采用100×100mm方木@250mm,主楞间距400mm或600mm,取L=600mm进行验算,建立受力模型如下:
次楞最大弯矩根据计算公式计算:
M=Kmq1l2=0.1×36.14×0.25×0.62=0.325kN×m
最大拉应力
=0.325×106/142896=2.27N/mm2
<[
]=13N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×26.77×0.25×6004/(100×10000×6787552)=0.09mm
υ<[υ]=L/400=1.5mm刚度验算满足
12.3.4主楞验算
(1)强度验算
主楞取2[10槽钢进行验算,因为支撑杆纵向间距为600mm,所以主楞支点间距按照L=600mm进行验算,将次楞和面板看成整体,将次楞的荷载简化成均布力,建立受力模型如下:
主楞最大弯矩根据计算公式计算:
M=Kmq1l2=0.1×36.14×0.6×0.62=0.78kN×m
最大拉应力
=0.78×106/79400=9.8N/mm2
<[
]=215N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×26.77×0.6×6004/(100×2.06×105×3960000)=0.02mm
υ<[υ]=L/400=1.5mm刚度验算满足
12.3.5侧墙支撑验算
(1)横撑验算
横撑承担轴心压力设计值:
N=Fab=36.14×0.6×0.6=13.01KN
横撑稳定性按下式计算:
——长细比,
=1306.65/15.9=82.18
l0——计算长度;l0=kμ2h=1.155×1.257×900=1306.65mm;
i——截面回转半径;取值15.9mm
——轴心受压构件的稳定系数,应根据长细比
查规范取值;查表得0.710
f——钢材的抗压强度设计值,取值205N/mm2
水平杆稳定性则为:
13.01×103/(0.710×489)=37.47
205N/mm2满足要求
(2)斜撑验算
横向支撑杆端增设带顶托(可调支托)的钢管斜撑杆,分别与侧墙水平钢管主楞、底板面(预留防滑插筋)顶紧。
对最不稳定的顶端外伸斜撑(长细比最大段)进行验算。
斜撑承担的轴心压力设计值:
N=Fl=36.14×0.6×0.6/COS45°=18.4KN
横撑稳定性按下式计算:
——长细比,
=2904/15.9=183
l0——计算长度;l0=kμ2(h+2a)=1.155×1.257×(1200+2×400)=2904mm;
i——截面回转半径;取值15.9mm
——轴心受压构件的稳定系数,应根据长细比
查规范取值;查表得0.214
f——钢材的抗压强度设计值,取值205N/mm2
水平杆稳定性则为:
18.4×103/(0.214×489)=176
205N/mm2满足要求
12.4中板模板设计验算
12.4.1荷载计算
(1)恒载计算
楼板自重:
中板厚400mm或600mm,按最不利情况取600mm,新浇筑混凝土重度取0.6×24=14.4KN/m2;
楼板模板自重:
取0.5KN/m2;
钢筋自重:
取0.6×1.1=0.66KN/m2;
验算顶板模板取用的恒载标准值q=14.4+0.5+0.66=15.56KN/m2。
(2)活载计算
采用混凝土泵车导管,倾倒混凝土对水平模板产生的荷载不考虑;
施工人员及设备荷载标准值:
当计算模板及直接支撑模板的次楞时,均布活荷载可取2.5KN/㎡;当计算直接支撑次楞的主楞时,均布活荷载标准值可取1.5KN/m2。
振捣混凝土时产生的荷载取2KN/m2
验算中板模板取用的活载标准值q=4.5KN/m2及3.5KN/m2。
(3)总荷载
均布荷载:
Q1=1.2×15.56+1.4×4.5=24.97KN/m2或Q1=1.2×15.56+1.4×3.5=23.57KN/m2;标准均布荷载:
Q2=15.56KN/m2。
12.4.2面板验算
(1)强度验算
面板采用18mm厚竹胶板,取1m宽为计算单元,次楞间距250mm。
采用L=250mm的三跨连续梁作为力学计算模型:
q1=24.97×1=24.97KN/m2;q2=15.56×1=15.56KN/m2
模板最大弯矩根据公式计算:
M=Kmq1l2=0.1×24.97×0.252=0.16kN×m
最大拉应力
=0.16×106/54000=2.96N/mm2
<[
]=13N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×15.56×2504/(100×6000×486000)=0.14mm
υ<[υ]=L/400=0.625mm.刚度验算满足
12.4.3次楞验算
(1)强度验算
次楞采用100×100mm方木@250,主楞间距900mm。
采用L=900mm的三跨连续梁作为力学计算模型:
q3=24.97×0.25=6.24KN/m2;q4=15.56×0.25=3.89KN/m2
次楞最大弯矩根据公式计算:
M=Kmq3l2=0.1×6.24×0.92=0.51kN×m
最大拉应力
=0.51×106/142896=3.6N/mm2
<[
]=13N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×3.89×9004/(100×10000×6787552)=0.25mm
υ<[υ]=L/400=2.25mm刚度验算满足
12.4.4主楞验算
(1)强度验算
主楞采用2[10槽钢@900,立杆纵向间距600mm,将次楞和面板看成整体,采
用L=600mm的三跨连续梁作为力学计算模型:
q5=23.56×0.9=21.23KN/m2;q6=15.56×0.9=14KN/m2
主楞最大弯矩根据公式计算:
M=Kmq5l2=0.1×21.23×0.62=0.76kN×m
最大拉应力
=0.76×106/79400=9.57N/mm2
<[
]=215N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×14×6004/(100×2.06×105×3960000)=0.02mm
υ<[υ]=L/400=1.5mm.刚度验算满足
12.4.5板下立杆稳定性验算
中板下立杆的布置形式为900mm×600mm×1200mm
(1)荷载计算
1)混凝土自重:
24×0.6×0.9×0.6=7.78KN;
钢筋自重:
1.1×0.6×0.9×0.6=0.36KN;
模板自重:
0.5×0.9×0.6=0.27KN
静荷载:
G1=7.78+0.36+0.27=8.41KN
2)施工人员及设备(均布荷载):
2.5×0.9×0.6=1.35KN;
混凝土振捣荷载:
2×0.9×0.6=1.08KN;
动荷载:
G2=1.35+1.08=2.43KN
3)立杆的轴向压力设计值:
G=8.41×1.2+2.43×1.4=13.49KN
(2)立杆稳定性验算
立杆稳定性计算公式:
---轴心受压杆件稳定系数,按照长细比查规范附录E采用;
A---立杆横截面面积;A=424mm2
f---钢材的抗拉、抗压强度设计值。
长细比
=l0/i
式中l0——立杆计算长度,按l0=kμ1(h+2a)计算,a为立杆伸出顶层水平杆长度。
最不利情况下:
l0=1.155×1.257×(1200+2×500)=3194
i——回转半径取值15.9mm
则
=3194/15.9=200.88查表轴心受压稳定系数取0.179
单肢立杆承载力
=0.179×424×205÷1000=15.56kN
N<
立杆轴向承载力验算满足
12.5顶板模板设计验算
12.5.1荷载计算
(1)恒载计算
楼板自重:
顶板厚800mm-900mm,按最不利情况取900mm,新浇筑混凝土重度取0.9×24=21.6kN/㎡;
楼板模板自重:
取0.5KN/㎡;
钢筋自重:
取0.9×1.1=0.99KN/㎡;
验算顶板模板取用的恒载标准值q=21.6+0.5+0.99=23.09KN/㎡。
(2)活载计算
采用混凝土泵车导管,倾倒混凝土对水平模板产生的荷载不考虑;
施工人员及设备荷载标准值:
当计算模板及直接支撑模板的次楞时,均布活荷载可取2.5KN/㎡;当计算直接支撑次楞的主楞时,均布活荷载标准值可取1.5KN/㎡。
振捣混凝土时产生的荷载取2KN/m2
验算中板模板取用的活载标准值q=4.5KN/m2及3.5KN/m2。
(3)总荷载
均布荷载:
Q1=1.2×23.09+1.4×4.5=34.01KN/m2或Q1=1.2×23.09+1.4×3.5=32.61KN/m2;标准均布荷载:
Q2=23.09KN/m2。
12.5.2面板验算
(1)强度验算
面板采用18mm厚竹胶板,取1m宽为计算单元,次楞间距250mm。
采用L=250mm的三跨连续梁作为力学计算模型:
q1=34.01×1=34.01KN/m2;q2=23.09×1=23.09KN/m2
模板最大弯矩根据公式计算:
M=Kmq1l2=0.1×34.01×0.252=0.21kN×m
最大拉应力
=0.21×106/54000=3.9N/mm2
<[
]=13N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×23.09×2504/(100×6000×486000)=0.21mm
υ<[υ]=L/400=0.625mm.刚度验算满足
12.5.3次楞验算
(1)强度验算
次楞采用100×100mm方木@250mm,主楞间距600mm。
采用L=600mm的三跨连续梁作为力学计算模型:
q3=34.01×0.25=8.5KN/m2;q4=23.09×0.25=5.77KN/m2
次楞最大弯矩根据公式计算:
M=Kmq3l2=0.1×8.5×0.62=0.31kN×m
最大拉应力
=0.31×106/142896=2.2N/mm2
<[
]=13N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×5.77×6004/(100×10000×6787552)=0.1mm
υ<[υ]=L/400=2.25mm刚度验算满足
12.5.4主楞验算
(1)强度验算
主楞采用2[10槽钢@600,立杆纵向间距600mm,将次楞和面板看成整体,采
用L=600mm的三跨连续梁作为力学计算模型:
q5=34.01×0.6=20.41KN/m2;q6=23.09×0.6=13.85KN/m2
主楞最大弯矩根据公式计算:
M=Kmql2=0.1×20.41×0.62=0.7kN×m
最大拉应力
=0.7×106/79400=8.8N/mm2
<[
]=215N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×13.85×6004/(100×2.06×105×3960000)=0.01mm
υ<[υ]=L/400=1.5mm.刚度验算满足
12.4.5板下立杆稳定性验算
顶板下立杆的布置形式为600mm×600mm×1200mm
(1)荷载计算
1)混凝土自重:
24×0.9×0.6×0.6=7.78KN;
钢筋自重:
1.1×0.9×0.6×0.6=0.36KN;
模板自重:
0.5×0.6×0.6=0.18KN
静荷载:
G1=7.78+0.36+0.27=8.32KN
2)施工人员及设备(均布荷载):
2.5×0.6×0.6=0.9KN;
混凝土振捣荷载:
2×0.6×0.6=0.72KN;
动荷载:
G2=0.9+0.72=1.62KN
3)立杆的轴向压力设计值:
G=8.32×1.2+1.62×1.4=12.25KN
(2)立杆稳定性验算
立杆稳定性计算公式:
---轴心受压杆件稳定系数,按照长细比查规范附录E采用;
A---立杆横截面面积;A=424mm2
f---钢材的抗拉、抗压强度设计值。
长细比
=l0/i
式中l0——立杆计算长度,按l0=kμ1(h+2a)计算,a为立杆伸出顶层水平杆长度。
最不利情况下:
l0=1.155×1.257×(1200+2×500)=3194
i——回转半径取值15.9mm
则
=3194/15.9=200.88查表轴心受压稳定系数取0.179
单肢立杆承载力
=0.179×424×205÷1000=15.56kN
N<
立杆轴向承载力验算满足
12.6中、顶板纵梁模板及支撑设计验算
中板纵梁加板厚取1000mm,顶板纵梁加板厚取2000mm,梁下荷载相对于板下较大,因此需对纵梁模板及梁下支撑体系进行单独设计验算。
12.6.1中板纵梁底模设计验算
1.荷载计算
(1)恒载计算
楼板及纵梁自重:
纵梁最高1000mm,新浇筑混凝土重度取1×24=24KN/m2,
楼板模板自重:
取0.5KN/㎡;
钢筋自重:
取1×1.1=1.1KN/㎡;
验算中板纵梁底模取用的恒载标准值q=24+0.5+1.1=25.6KN/㎡。
(2)活载计算
振捣混凝土产生的侧压力标准值取2KN/㎡;
验算中板纵梁底模取用的活载标准值q=2KN/㎡。
(3)总荷载
Q1=1.2×25.6+1.4×2=33.52KN/m2
Q2=25.6KN/m2。
2.面板验算
(1)强度验算
面板采用18mm厚竹胶板,取1m宽为计算单元,次楞间距200mm。
采用L=200mm的三跨连续梁作为力学计算模型:
q1=33.25×1=33.25KN/m2;q2=25.6×1=25.6KN/m2
模板最大弯矩根据公式计算:
M=Kmq1l2=0.1×33.25×0.22=0.13kN×m
最大拉应力
=0.13×106/54000=2.4N/mm2
<[
]=13N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×25.6×2004/(100×6000×486000)=0.1mm
υ<[υ]=L/400=0.5mm.刚度验算满足
3.次楞验算
(1)强度验算
次楞采用100×100mm方木@200,主楞间距900mm,梁下加密为四根立杆,最大间距为300mm,取L=300mm建立受力模型如下:
q1=33.25×0.2=6.65KN/m2;q2=25.6×0.2=5.12KN/m2
次楞最大弯矩根据公式计算:
M=Kmq1l2=0.1×6.65×0.32=0.06kN×m
最大拉应力
=0.06×106/142896=0.42N/mm2
<[
]=13N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×5.12×3004/(100×10000×6787552)=0.004mm
υ<[υ]=L/400=0.75mm.刚度验算满足
4.主楞验算
(1)强度验算
主楞采用2[10槽钢@300mm,下部支撑体系纵向间距600mm,将次楞和面板看成整体,将次楞的荷载简化成均布力,取L=600mm建立受力模型如下:
q1=33.25×0.3=9.98KN/m2;q2=25.6×0.2=7.68KN/m2
主楞最大弯矩根据公式计算:
M=Kmq1l2=0.1××0.92=0.81kN×m
最大拉应力
=0.81×106/79400=10.2N/mm2
<[
]=215N/mm2强度验算满足
(2)刚度验算
υ=
=0.677×7.68×9004/(100×2.06×105×3960000)=0.04mm
υ<[υ]=L/400=1.5mm刚度验算满足
5.侧墙模板拉杆验算
混凝土侧压力参见侧墙模板计算,得有效压头h=1.15m,总侧压力F1=36.14kN/m2,侧压力标准值F2=26.77kN/m2。
(1)梁侧模板受力与侧墙一致,且次楞、主楞间距均小于或等于侧墙次楞间距,故由侧墙模板验算可得,梁侧模板满足要求。
(2)模板拉杆验算
梁侧拉杆采用M16拉杆,纵向间距同纵向水平杆为600mm,最大竖向间距取600mm,模板拉杆计算公式:
式中:
f---模板拉杆承受的拉力;
F---混凝土侧压力;
A---拉杆分担的受力面积A=a×b;
a---拉杆横向间距;
b---拉杆竖向间距;
A0---拉杆截面面积;
=
=82.87N/mm2
M16