模板高支撑架计算书.docx

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模板高支撑架计算书

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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.脚手架参数

横向间距或排距（m）:

0.60；纵距（m）:

0.60；步距（m）:

1.50；

立杆上端伸出至模板支撑点长度（m）:

0.10；脚手架搭设高度（m）:

4.10；

采用的钢管（mm）:

Φ48×3.5；

扣件连接方式:

单扣件，考虑扣件的保养情况，扣件抗滑承载力系数:

0.80；

板底支撑连接方式:

钢管支撑；

板底钢管的间隔距离（mm）:

400.00；

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；

楼板浇筑厚度（m）:

0.350；

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

1.000；

图1楼板支撑架立面简图

图2楼板支撑架荷载计算单元

二、纵向支撑钢管的计算:

纵向钢管按照均布荷载下连续梁计算，截面力学参数为

截面抵抗矩w=5.08cm3

截面惯性矩I=12.19cm4

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

q11=25.000×0.250×0.350=2.188kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）:

q12=0.350×0.250=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）：

q2=（1.000+2.000）×0.250=0.750kN/m；

2.钢管强度验算:

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩。

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:

最大弯矩计算公式如下:

静荷载：

q1=1.2×（q1+q2）=1.2×2.188+1.2×0.088=2.730kN/m；

活荷载：

q2=1.4×0.750=1.050kN/m；

最大弯距Mmax=（0.100×2.730+0.117×1.050）×0.6002=0.143kN.M；

最大支座力计算公式如下:

最大支座力N=（1.1×2.730+1.2×1.050）×0.600=2.558kN；

钢管的最大应力计算值σ=M/W=0.143×106/5080.0=28.052N/mm2；

钢管的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2；

纵向钢最大应力计算值为28.052N/mm2小于纵向钢管的抗压强度设计值205.0N/mm2,满足要求！

3.挠度计算:

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度

计算公式如下:

静荷载q1=q11+q12=2.188+0.088=2.275kN/m；

活荷载q2=0.750kN/m；

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×2.275+0.990×0.750）×600.04/（100×2.060×105×121900.0）=1.178mm；

支撑钢管的最大挠度小于600.0/150与10mm,满足要求!

三、横向支撑钢管计算:

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取最大支座反力2.558kN

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（kN.m）

支撑钢管计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=0.285kN.m；

最大变形Vmax=0.254mm；

最大支座力Qmax=4.414kN；

钢管最大应力σ=0.285×106/5080.000=56.186N/mm2；

钢管抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2；

支撑钢管的计算最大应力计算值56.186N/mm2小于钢管的抗压强度设计值205.000N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度小于600.000/150与10mm,满足要求!

四、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，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R=4.414kN；

R<6.40kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

五、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、活荷载和风荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容：

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.129×4.100=0.529kN；

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=0.350×0.600×0.600=0.126kN；

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25.000×0.350×0.600×0.600=3.150kN；

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=3.805kN；

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=（1.000+2.000）×0.600×0.600=1.080kN；

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=6.078kN；

六、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=6.078kN；

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]=205.000N/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=1.700；

a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.100m；

上式的计算结果：

立杆计算长度L0=h+2a=1.500+0.100×2=1.700m；

L0/i=1700.000/15.800=108.000；

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=0.530；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=6078.372/（0.530×489.000）=23.453N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=23.453N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/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=1.700按照表2取值1.000；

上式的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.243×1.000×（1.500+0.100×2）=2.113m；

Lo/i=2113.100/15.800=134.000；

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=0.376；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=6078.372/（0.376×489.000）=33.059N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=33.059N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/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》。

七、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。