模板支架专项方案计算书讲解.docx
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模板支架专项方案计算书讲解
主体结构
模板支架受力计算书
计算人:
复核人:
狮山路站模板、支架强度及稳定性验算
1、设计概况
狮山路站为地下两层,双跨整体式现浇钢筋混凝土框架结构;车站内衬墙与围护桩间设置柔性防水层。
在通道、风道与主体结构连接处设置变形缝。
主要结构构件的强度等级及尺寸如下:
表1狮山路站主体结构横断面尺寸表
类别
尺寸
材料及规格
顶板
厚0.9m
C35,P8HEA混凝土,HPB300及HRB400级钢筋
中板
厚0.45m
C35混凝土,HPB300及HRB400级钢筋
底板
厚1.0m
C35,P8混凝土,HPB300及HRB400级钢筋
标准段侧墙
厚0.7m
C35,P8混凝土,HPB300及HRB400级钢筋
端头井侧墙
厚0.8m
C35,P8混凝土,HPB300及HRB400级钢筋
顶纵梁
宽1.0m×高2.2m
C35,P8混凝土HEA,HPB300及HRB400级钢筋
中纵梁
宽0.7m×高1.1m
C35混凝土,HPB300及HRB400级钢筋
底纵梁
宽1.0m×高2.2m
C35,P8混凝土,HPB300及HRB400级钢筋
中柱
宽1.2m×长0.8m
C45混凝土,HPB300及HRB400级钢筋
中柱与板、梁节点处
C45混凝土,HPB300及HRB400级钢筋
壁柱、暗柱
砼标号同所在位置侧墙混凝土
垫层
C20混凝土
2、模板体系设计方案概述
狮山路站全长272m,共分10段结构施工。
主体结构施工拟投入8套标准段脚手架(长27.2m×宽19.8m×6.35m)。
最长段模板长32m、最短段模板长24m,每段模板平均按27.2m考虑。
模板主要采用胶合板模板加三角钢模板。
支架采用Φ48×3.5mm碗扣式钢管脚手架支撑,中间加强杆件、剪刀撑、扫地杆采用扣件式脚手架。
(1)狮山路站侧墙模板施工采用三角支架模板系统,三角大模板支架体系分为:
三角钢架支撑和现场拼装的模板系统。
三角支架分为4.0m高的标准节和0.85m高的加高节,大模板采用4000(长)×1980(宽)×6.0mm(厚)钢模板。
大模板竖肋、横肋和边肋均采用[8普通型热轧槽钢,背楞采用2[10,普通型热轧槽钢。
在浇注底板混凝土时,侧墙部分要比底板顶面向上浇灌300mm高。
在浇灌混凝土前水平埋入一排φ25精扎螺纹钢(外露端车丝),作为侧墙大模板的底部支撑的地脚螺栓拉结点,L=700。
在施工过程中必须确保此部分侧墙轴线位置和垂直度的准确,以保证上下侧墙的对接垂直、平顺。
对于单面侧墙模板,采用单面侧向支撑加固。
侧向支撑采用角钢三角架斜撑,通过预埋Φ25拉锚螺栓和支座垫块固定。
纵向间距同模板竖龙骨间距,距离侧墙表面200mm。
(2)中板、顶板模板采用18mm胶合板,次楞采用50×100mm方木,次楞间距25cm,主楞采用150*150mm方木,间距90cm。
每根立柱采用顶托直接顶在主楞上,脚手架纵向间距0.9m,横向间距0.9m。
⑶中板梁、顶纵梁采用18mm胶合板,梁最大尺寸为宽1.2m×高2.1m,梁底模、侧模的次楞均采用5×10cm方木,次楞间距25cm,底模、侧模主楞采用150*150mm方木,间距45cm。
碗扣式脚手架横距0.9m,纵距0.9m,为保证纵向刚度满足要求,则在纵向每跨中增加一根扣件式立杆,每个步距内增加一根水平杆,确保搭设完成后脚手架的横距为0.6m,纵距0.45m,层高0.6m。
⑷支架采用Φ48×3.5mm碗扣式钢管脚手架支撑。
纵横间距0.9×0.9m,步距1.2m,每层间距采用扣件式杆件加强,将层高间距减小至60cm,横杆钉在主楞上。
最顶层横杆距中(顶板)距离不大于50cm,第一道横杆距底(中)板距离不大20cm。
四周外排立杆设置剪刀撑,中间立杆沿纵横方向设通长剪刀撑,剪刀撑从底到顶连续设置。
主体结构在预留孔洞位置处,脚手架自底板延伸至顶板,保证支架轴心受力。
若支架延伸不具备条件,则在孔洞上方垫设10号槽钢,作为支架基础。
表2模板材料力学性能指标
材料
名称
型号(mm)
抗弯设计强度
f(N//m㎡)
弹性模量
E(N/m㎡)
截面抵抗弯矩Wx(mm3)
惯性矩
Ix(mm4)
胶合板
1200X2400
13
9000
54000
486000
方木
50X100
13
9500
83333
4166666.7
方木
100X100
13
9500
166666.7
8333333.3
方木
150X150
13
9500
562500
42187500
槽钢
[10
215
210000
39700
1980000
本支撑体系设计时采用Φ48×3.5mm钢管,结合实际情况,并考虑一定的安全储备,验算支架时按照Φ48×2.8mm钢管进行验算,其主要参数如下:
,
,
,
3、侧墙模板及支架设计及验算
3.1大钢模侧墙模板计算
3.1.1设计计算指标采用值
①钢材物理性能指标:
弹性模量E=206000N/mm2,质量密度ρ=7850kg/m3;
②面板厚按5.5mm,取1m宽,截面积A=5500mm2,惯性矩I=13864.6mm4,截面模量W=5042mm3;
③钢材强度设计值:
抗拉、抗压、抗弯f=215N/mm2,抗剪fv=125N/mm2;
④容许挠度:
钢模板板面[δ]≤0.8mm;模板主肋[δ]≤0.7mm;模板支撑背楞[δ]≤1mm。
⑤[8槽钢的截面积A=1024mm2,惯性矩I=1.013×106mm4,截面模量W=25.3×103mm3。
[10槽钢的截面积A=1274mm4,惯性矩I=1.983×106mm4,截面模量W=39.7×103mm。
3.1.2新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值
根据《建筑施工手册》8-6-2提供的公式计算。
新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力,可按下列二式计算,并取二式中较小值。
F=0.22γct0β1β2V1/2-----------------㈠
F=γCh-------------------------------㈡
式中
F—新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(KN/m2)
γc—混凝土的重力密度(KN/m3)
t0—新浇混凝土的初凝时间(h),可按实测确定。
当缺乏试验资料时,可采用t0=200/(T+15)(T为混凝土温度℃)
V—混凝土的浇筑速度(m/h)
H—混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面总高度(m)。
β1—外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2。
β2——混凝土坍落度影响修正系数,当坍落度小于30mm时,取0.85;50mm~90mm,取1.0;110mm~150mm取1.15。
混凝土侧压力的计算分布图形如图1所示:
混凝土侧压力的计算分布图
目前新浇混凝土流动性大,取有关数值如下:
对普通混凝土来说,新浇筑混凝土自重标准值25KN/m3,即取γc=25KN/m3;
新浇筑混凝土初凝时间(h)取t0=200/(20+15)=5.71(h);混凝土的浇筑速度V=2m/h;
取混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面最大高度为6.55m;
考虑掺有缓凝外加剂作用,取β1=1.2;坍落度影响修正系数取β2=1.15。
F=0.22×25×5.71×1.2×1.15×21/2=61.28KN/m2
F=25×6.55=163.75KN/m2
取二者中的较小值,F=61.28
作为模板侧压力的标准值,并考虑倾倒混凝土产生的水平载荷标准值2
,分别取荷载分项系数1.2和1.4,则作用于模板的总荷载设计值为:
q=61.28×1.2+2×1.4=76.34
有效压头高度h=76.34÷25=3.05m
3.1.3振捣混凝土和倾倒混凝土时对模板产生的侧压力
⑴振捣混凝土时产生的荷载标准值(KN/m2)
对垂直面模板可采用4.0KN/m2(作用范围在新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度之内)。
⑵倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值(KN/m2)
目前采用容量小于0.2m2的运输器具,取2.0KN/m2。
规范规定作用范围在有效压头高度以内。
如上所述,取用61.28KN/m2侧压力值,不考虑砼振捣和倾倒因素。
承载能力的荷载值为61.28×1.2=73.54KN/m2。
3.1.4全钢大模板面板强度、钢度变形验算
由于侧向大模板主次肋纵横交叉与模板钢面板焊接,把模板的板面分成300mm×900mm大小的方格,面板与纵向主肋焊缝较牢,面板与横向次肋焊缝较纵向焊缝较少一些,至此,面板处于二边固支二边简支板的受力状态。
现按这一受力状进行面板的强度、钢度及变形验算。
取模板加工图计算:
即单元板长为1.5m,竖肋布置为300mm间距,则将面板简化为五跨单向连续梁计算,则内力q=0.08,应乘以1.2荷载分项系数。
⑴面板承载能力验算
以q=0.08×1.2l=300t=6
各跨的弯曲应力δ=M/W=6kiql2/t2(建筑施工手册)
则δ=6×0.105×0.08×1.2×3002/62=151.2N/mm2<215N/mm2,面板承载能力符合要求。
⑵面板变形验算
计算模型同⑴,查有关计算表,五跨的挠度计算系数f1=0.00675,f2=0.00151,f3=0.00315,以q=0.08,l=300,t=6,E=206000及计算式W=fi×12ql4/Et3(mm)(建筑施工手册)。
由于侧压力自下向上线性弯化至0,所以挠度值也是自下向上线性减至0值。
计算结果如下图所示:
各跨挠度分布变化
3.1.5竖肋承载能力验算
模板的竖肋,不管是边的还是中间的,均采用[8,竖肋后面布置的背楞共四道,自下向上,第一道背楞离模板底边为300mm,第二道距第一道900mm,第三道距第二道900mm,第四道距第三道1200mm。
背楞是竖肋的支座,所以竖肋的计算简图如下图所示:
现取中间竖肋为例,作用在上面的荷载为61.28×0.3=18.38KN/m=18.38N/mm。
以弯矩分配法及叠加法得:
Mmax=2.3KN·m
则弯曲应力Mmax×1.2/25300=109.1N/mm2<215N/mm2,符合要求。
3.1.6背楞承载能力验算
背楞承受的力是由竖肋传给它的,而其受力简化为以穿墙螺栓为支座的外伸简支梁,取最大侧压力荷载24KN/mm计算(偏安全),其计算简图如下所示。
据弯矩分配法得:
Mmax=13.5×106N·mm
则弯曲应力δ=Mmax×1.2/39700×2=204.03N/mm2<215N/mm2,符合要求。
3.2大钢模侧墙支架验算
3.2.1支架受力计算
单侧支架按间距800mm布置。
(实际间距约750mm)
分析支架受力情况:
按q=43.52×0.8=34.82kN/m计算
用模型(sap2000)对单侧支架进行受力分析(全部按铰接计算):
单侧支架计算简图单侧支架杆件长度
单侧支架支座反力图侧支架变形图(mm)单侧支架轴力图
单侧支架剪力图单侧支架弯矩图
分析结果如下(只计算压杆稳定)
杆件
内力(kN)
规格
截面面积mm2
长细比λ
稳定系数
应力
4
-85.95
][10
2549.6
11
0.991
34
5
-84.58
][10
2549.6
45
0.878
38
6
-161.57
][10
2549.6
128
0.397
159.6
8
-85.2
][10
2549.6
11