碗扣式支架安全计算书.docx
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碗扣式支架安全计算书
佛山市南海区工贸大道建设工程（MK2+103.95～MK2+206.68）
框构桥模板支架安全专项施工方案
编制：
复核：
审核：
中铁二十二局集团第一工程有限公司
佛山市南海区工贸大道建设工程项目部
目 录
一、工程概况1
二、编制依据1
三、施工方案1
四、主行车道框构桥模板支架强度、刚度、稳定性计算5
（一）、计算参数:
5
（二）、模板面板计算6
（三）、模板支撑木方的计算7
（四）、托梁的计算9
（五）、模板支架荷载标准值（立杆轴力）10
（六）、立杆的稳定性计算11
（七）、风荷载作用下的内力计算12
五、非机动车道及人形通道框构桥模板支架强度、刚度、稳定性计算13
（一）计算参数:
13
（二）、模板面板计算14
（三）、模板支撑木方的计算15
（四）、托梁的计算16
（五）、模板支架荷载标准值（立杆轴力）18
（六）、立杆的稳定性计算19
（七）风荷载作用下的内力计算20
六、侧墙模板受力计算20
（一）侧墙模板基本参数20
（二）、墙模板荷载标准值计算21
（三）、墙模板面板的计算22
（四）、墙模板龙骨的计算24
（五）、对拉螺栓的计算25
七、施工要求25
（一）、施工准备25
（二）模板支架搭设27
（三）、脚手架拆除27
八、脚手架质量检查与验收28
九、安全与日常维护管理29
十、应急救援预案30
框构桥模板支架安全专项施工方案
1、工程概况
佛山市南海区工贸大道建设工程设计为四孔分别独立的框构桥下穿广茂铁路及贵广、南广高铁，中间两孔为主行车道，两侧两孔为非机动车道及人行通道。
主行车道为双向8车道，单孔结构净高9.0米，净宽17.0米，底板厚1.3米，顶板厚1.2米，侧墙墙身厚1.0米。
非机动车道及人形通道单孔净高6.0米,净宽7.0米，底板厚0.8米，顶板厚0.6米，侧墙墙身厚0.7米。
2、编制依据
中铁第四勘察设计院集团有限公司提供的施工图纸；
工贸大道建设工程实施性施工组织设计；
施工合同；
《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2008；
《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008；
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ-130-2011
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012；
《钢结构设计规范》GB50017-2003；
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011；
《建筑施工木脚手架安全技术规范》JGJ164-2008。
3、施工方案
框构桥采用就地浇筑工艺，框构桥主体箱身分上中下三部分，分三次浇注成型。
第一次浇筑底板（边墙下部倒角以上30cm），第二次浇筑边墙（边墙上部倒角以下30cm），第三次浇筑顶板。
外侧搭设双排脚手架，并设步行梯，方便安装钢筋、模板和人员上下，外侧双排脚手架混凝土浇筑时不受力。
1、主行车通道框构主体模板支架方案选定：
顶板浇筑拟采用满堂碗扣式脚手架，碗口脚手架规格为φ48mm*3.5mm，直接搭设在浇筑成型的底板混凝土上。
支架立杆纵向间距为0.6米，横向间距为0.9米，步距1.2米；立杆顶端设置可调托架，托架顶采用150mm*150mm方木做为纵梁，纵梁上铺100mm*100mm方木，其上铺18mm厚竹胶板做为底模，方木净间距200mm。
为保证支撑的稳定性，在其纵横方向上设置剪刀撑,每4.8米设置一道；在支架的底部和顶部各设置一道水平剪刀撑。
侧墙模板面板采用大块组合钢模，外龙骨采用双钢管48mm×3.5mm。
采用φ16mm圆钢拉筋，间距@500*500mm。
（具体布置见下图）。
机动车道碗扣式脚手架平面布置图
A-A机动车道碗扣式脚手架布置图
B-B非机动车道碗扣式脚手架布置图
2、非机动车道框构主体模板支架方案选定：
顶板浇筑拟采用满堂碗扣式脚手架，碗口脚手架规格为φ48mm*3.5mm，直接搭设在浇筑成型的底板混凝土上。
支架立杆纵向间距为0.9米，横向间距为0.9米，步距1.2米；立杆顶端设置可调托架，托架顶采用150mm*150mm方木做为纵梁，纵梁上铺100mm*100mm方木，其上铺18mm厚竹胶板做为底模，方木净间距300mm。
为保证支撑的稳定性，在其纵横方向上设置剪刀撑,每4.8米设置一道；在支架的底部和顶部各设置一道水平剪刀撑。
侧墙模板面板采用大块组合钢模，外龙骨采用双钢管48mm×3.5mm。
采用φ16mm圆钢拉筋，间距@500*500mm。
（具体布置见下图）。
非机动车道碗扣式脚手架平面布置图
A-A非机动车道碗扣式脚手架布置图
B-B非机动车道碗扣式脚手架布置图
四、主行车道框构桥模板支架强度、刚度、稳定性计算
（一）、计算参数:
钢管允许应力为205.0N/mm2，钢管强度折减系数取1.00。
模板支架搭设高度为9.0m，
立杆的纵距b=0.60m，立杆的横距l=0.90m，立杆的步距h=1.20m。
面板厚度18mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm2。
木方100×100mm，间距200mm，
木方剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm2。
梁顶托采用150×150mm木方。
模板自重0.50kN/m2，钢筋混凝土自重26.00kN/m3。
倾倒混凝土荷载标准值2.00kN/m2，施工均布荷载标准值2.50kN/m2。
图1梁板支撑架荷载计算单
图2梁板支撑架立面简图
采用的钢管类型为φ48×3.5。
钢管惯性矩计算采用I=π（D4-d4）/64，抵抗距计算采用W=π（D4-d4）/32D。
（二）、模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
模板面板的按照三跨连续梁计算。
静荷载标准值q1=26.000×1.200×0.600+0.500×0.600=19.020kN/m
活荷载标准值q2=（2.000+2.500）×0.600=2.700kN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
截面抵抗矩W=bh2/6=60.00×1.80×1.80/6=32.40cm3；
截面惯性矩I=bh3/12=60.00×1.80×1.80×1.80/12=29.16cm4；
式中：
b为板截面宽度，h为板截面高度。
（1）抗弯强度计算
f=M/W<[f]
其中f——面板的抗弯强度计算值（N/mm2）；
M——面板的最大弯距（N.mm）；
W——面板的净截面抵抗矩；
[f]——面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2；
M=0.100ql2
其中q——荷载设计值（kN/m）；
经计算得到M=0.100×（1.20×19.020+1.40×2.700）×0.200×0.200=0.106kN.m
经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.106×1000×1000/32400=3.284N/mm2
面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!
（2）抗剪计算
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力Q=0.600×（1.20×19.020+1.4×2.700）×0.200=3.192kN
截面抗剪强度计算值T=3×3192.0/（2×600.000×18.000）=0.443N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2
面板抗剪强度验算T<[T]，满足要求!
（3）挠度计算
v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250
面板最大挠度计算值v=0.677×19.020×2004/（100×6000×291600）=0.118mm
面板的最大挠度小于200.0/250,满足要求!
（三）、模板支撑木方的计算
木方按照均布荷载计算。
1.荷载的计算
（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：
q11=26.000×1.200×0.200=6.240kN/m
（2）模板的自重线荷载（kN/m）：
q12=0.500×0.200=0.100kN/m
（3）活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载（kN/m）：
经计算得到，活荷载标准值q2=（2.500+2.000）×0.200=0.900kN/m
静荷载q1=1.20×6.240+1.20×0.100=7.608kN/m
活荷载q2=1.40×0.900=1.260kN/m
计算单元内的木方集中力为（1.260+7.608）×0.600=5.321kN
2.木方的计算
计算公式如下:
均布荷载q=P/l=5.321/0.600=8.868kN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×8.87×0.60×0.60=0.319kN.m
最大剪力Q=0.6ql=0.6×0.600×8.868=3.192kN
最大支座力N=1.1ql=1.1×0.600×8.868=5.853kN
木方的截面力学参数为
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
截面抵抗矩W=bh2/6=10.00×10.00×10.00/6=166.67cm3；
截面惯性矩I=bh3/12=10.00×10.00×10.00×10.00/12=833.33cm4；
式中：
b为木方截面宽度，h为木方截面高度。
（1）木方抗弯强度计算
抗弯计算强度f=M/W=0.319×106/166666.7=1.92N/mm2
木方的抗弯计算强度小于15.0N/mm2,满足要求!
（2）木方抗剪计算
最大剪力的计算公式如下:
Q=0.6ql
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
截面抗剪强度计算值T=3×3192/（2×100×100）=0.479N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2
木方的抗剪强度计算满足要求!
（3）木方挠度计算
挠度计算按照规范要求采用静荷载标准值，
均布荷载通过变形受力计算的最大支座力除以木方计算跨度（即木方下小横杆间距）
得到q=6.290kN/m
最大变形v=0.677ql4/100EI=0.677×6.290×600.04/（100×9000.00×8333334.0）=0.074mm
木方的最大挠度小于600.0/250,满足要求!
（四）、托梁的计算
托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。
集中荷载取木方的支座力P=5.853kN
均布荷载取托梁的自重q=0.216kN/m。
托梁计算简图
托梁弯矩图（kN.m）
托梁剪力图（kN）
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：
托梁变形计算受力图
托梁变形图（mm）
经过计算得到最大弯矩M=2.402kN.m
经过计算得到最大支座F=29.202kN
经过计算得到最大变形V=0.254mm
顶托梁的截面力学参数为
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
截面抵抗矩W=bh2/6=15.00×15.00×15.00/6=562.50cm3；
截面惯性矩I=bh3/12=15.00×15.00×15.00×15.00/12=4218.75cm4；
式中：
b为木方截面宽度，h为木方截面高度。
（1）顶托梁抗弯强度计算
抗弯计算强度f=M/W=2.402×106/562500.0=4.27N/mm2
顶托梁的抗弯计算强度小于15.0N/mm2,满足要求!
（2）顶托梁抗剪计算
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
截面抗剪强度计算值T=3×17398/（2×150×150）=1.160N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2
顶托梁的抗剪强度计算满足要求!
（3）顶托梁挠度计算
最大变形v=0.254mm
顶托梁的最大挠度小于900.0/250,满足要求!
（五）、模板支架荷载标准值（立杆轴力）
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=0.150×9.000=1.348kN
（2）模板的自重（kN）：
NG2=0.500×0.600×0.900=0.270kN
（3）钢筋混凝土重（kN）：
NG3=26.000×1.200×0.600×0.900=16.848kN
经计算得到，静荷载标准值NG=（NG1+NG2+NG3）=18.466kN。
2.活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。
经计算得到，活荷载标准值NQ=（2.500+2.000）×0.600×0.900=2.430kN
3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.20NG+1.40NQ
（六）、立杆的稳定性计算
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：
其中N——立杆的轴心压力设计值，N=25.56kN
i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；
A——立杆净截面面积，A=4.890cm2；
W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=5.080cm3；
[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；
a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度，a=0.00m；
h——最大步距，h=1.20m；
l0——计算长度，取1.200+2×0.000=1.200m；
λ——由长细比，为1200/16=76；
φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到0.749；
经计算得到σ=25561/（0.749×489）=69.799N/mm2；
不考虑风荷载时立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式
MW=1.4Wklal02/8-Prl0/4
风荷载产生的内外排立杆间横杆的支撑力Pr计算公式
Pr=5×1.4Wklal0/16
其中Wk——风荷载标准值（kN/m2）；
Wk=uz×us×w0=0.300×1.000×0.241=0.072kN/m2
h——立杆的步距，1.20m；
la——立杆迎风面的间距，0.60m；
lb——与迎风面垂直方向的立杆间距，0.90m；
风荷载产生的内外排立杆间横杆的支撑力Pr=5×1.4×0.072×0.600×1.200/16=0.023kN.m；
风荷载产生的弯矩Mw=1.4×0.072×0.600×1.200×1.200/8-0.023×1.200/4=0.004kN.m；
Nw——考虑风荷载时，立杆的轴心压力最大值；
Nw=1.2×18.466+0.9×1.4×2.430+0.9×1.4×0.004/0.900=25.227kN
经计算得到σ=25227/（0.749×489）+4000/5080=69.612N/mm2；
考虑风荷载时立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!
（七）、风荷载作用下的内力计算
架体中每个节点的风荷载转化的集中荷载w=0.072×0.900×1.200=0.078kN
节点集中荷载w在立杆中产生的内力wv=1.200/0.600×0.078=0.156kN
节点集中荷载w在斜杆中产生的内力ws=（1.200×1.200+0.600×0.600）1/2/0.600×0.078=0.175kN
支撑架的步数n=7
节点集中荷载w在立杆中产生的内力和为0.175+（7.000-1）×0.175=1.222kN
节点集中荷载w在斜杆中产生的内力和为7.000×0.156=1.093kN
架体自重为1.348kN
节点集中荷载w在斜杆中产生的内力和小于架体自重,满足要求!
结论：
经计算，主行车道模板支架方案的选定满足设计及规范要求。
五、非机动车道及人形通道框构桥模板支架强度、刚度、稳定性计算
（一）计算参数:
钢管强度为205.0N/mm2，钢管强度折减系数取1.00。
模板支架搭设高度为6.0m，
立杆的纵距b=0.90m，立杆的横距l=0.90m，立杆的步距h=1.20m。
面板厚度18mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm2。
木方100×100mm，间距300mm，
木方剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm2。
梁顶托采用150×150mm木方。
模板自重0.50kN/m2，钢筋混凝土自重26.00kN/m3。
倾倒混凝土荷载标准值0.00kN/m2，施工均布荷载标准值2.50kN/m2。
图1梁板支撑架立面简图
图2梁板支撑架荷载计算单元
采用的钢管类型为φ48×3.5。
钢管惯性矩计算采用I=π（D4-d4）/64，抵抗距计算采用W=π（D4-d4）/32D。
（二）、模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
模板面板的按照三跨连续梁计算。
静荷载标准值q1=26.000×0.600×0.900+0.500×0.900=14.490kN/m
活荷载标准值q2=（0.000+2.500）×0.900=2.250kN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
截面抵抗矩W=bh2/6=90.00×1.80×1.80/6=48.60cm3；
截面惯性矩I=bh3/12=90.00×1.80×1.80×1.80/12=43.74cm4；
式中：
b为板截面宽度，h为板截面高度。
（1）抗弯强度计算
f=M/W<[f]
其中f——面板的抗弯强度计算值（N/mm2）；
M——面板的最大弯距（N.mm）；
W——面板的净截面抵抗矩；
[f]——面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2；
M=0.100ql2
其中q——荷载设计值（kN/m）；
经计算得到M=0.100×（1.20×14.490+1.40×2.250）×0.300×0.300=0.185kN.m
经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.185×1000×1000/48600=3.803N/mm2
面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!
（2）抗剪计算
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力Q=0.600×（1.20×14.490+1.4×2.250）×0.300=3.697kN
截面抗剪强度计算值T=3×3697.0/（2×900.000×18.000）=0.342N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2
面板抗剪强度验算T<[T]，满足要求!
（3）挠度计算
v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250
面板最大挠度计算值v=0.677×14.490×3004/（100×6000×437400）=0.303mm
面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求!
（三）、模板支撑木方的计算
木方按照均布荷载计算。
1.荷载的计算
（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：
q11=26.000×0.600×0.300=4.680kN/m
（2）模板的自重线荷载（kN/m）：
q12=0.500×0.300=0.150kN/m
（3）活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载（kN/m）：
经计算得到，活荷载标准值q2=（2.500+0.000）×0.300=0.750kN/m
静荷载q1=1.20×4.680+1.20×0.150=5.796kN/m
活荷载q2=1.40×0.750=1.050kN/m
计算单元内的木方集中力为（1.050+5.796）×0.900=6.161kN
2.木方的计算
计算公式如下:
均布荷载q=P/l=6.161/0.900=6.846kN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×6.85×0.90×0.90=0.555kN.m
最大剪力Q=0.6ql=0.6×0.900×6.846=3.697kN
最大支座力N=1.1ql=1.1×0.900×6.846=6.778kN
木方的截面力学参数为
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
截面抵抗矩W=bh2/6=10.00×10.00×10.00/6=166.67cm3；
截面惯性矩I=bh3/12=10.00×10.00×10.00×10.00/12=833.33cm4；
式中：
b为板截面宽度，h为板截面高度。
（1）木方抗弯强度计算
抗弯计算强度f=M/W=0.555×106/166666.7=3.33N/mm2
木方的抗弯计算强度小于15.0N/mm2,满足要求!
（2）木方抗剪计算
最大剪力的计算公式如下:
Q=0.6ql
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
截面抗剪强度计算值T=3×3697/（2×100×100）=0.555N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2
木方的抗剪强度计算满足要求!
（3）木方挠度计算
挠度计算按照规范要求采用静荷载标准值，
均布荷载通过变形受力计算的最大支座力除以木方计算跨度（即木方下小横杆间距）
得到q=4.830kN/m
最大变形v=0.677ql4/100EI=0.677×4.830×900.04/（100×9000.00×8333334.0）=0.286mm
木方的最大挠度小于900.0/250,满足要求!
（四）、托梁的计算
托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。
集中荷载取木方的支座力P=6.778kN
均布荷载取托梁的自重q=0.216kN/m。
托梁计算简图
托梁弯矩图（kN.m）
托梁剪力图（kN）
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：
托梁变形计算受力图
托梁变形图（mm）
经过计算得到最大弯矩M=1.949kN.m
经过计算得到最大支座F=22.693kN
经过计算得到最大变形V=0.200mm
顶托梁的截面力学参数为
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
截面抵抗矩W=bh2/6=15.00×15.00×15.00/6=562.50cm3；
截面惯性矩I=bh3/12=15.00×15.00×15.00×15.00/12=4218.75cm4；
式中：
b为木方截面宽度，h为木方截面高度。
（1）顶托梁抗弯强度计算
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