模板支撑体系施工方案及设计计算书013.docx

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模板支撑体系施工方案及设计计算书013

模板支撑体系施工（方案）报审表

工程名称：

宜城市光彩物流园编号：

致：

襄樊市大正监理有限公司

我方已根据施工合同的有关规定完成了模板支撑体系施工（方案）的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准，请予以审查。

附：

施工组织设计（方案）

承包单位（章）

项目经理

日期

专业监理工程师审查意见：

专业监理工程师

日期

总监理工程师审核意见：

项目监理机构

总监理工程师

日期

宜城市光彩物流园

模

板

支

撑

体

系

施

工

方

案

编制：

审核：

湖北海厦建设有限公司

模板支撑体系施工方案

1编制依据

《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

《施工技术》2002.3.杜荣军《高支撑架设计和使用安全》

《施工手册》第四版

《建筑结构静力计算手册》

2工程概况

本工程为宜城市光彩物流园工程，工程地处宜城市燕京大道旁。

本工程均按支撑模板进行设计和施工。

3模板支撑体系设计及计算

3.1模板及支撑设计

基本尺寸：

框架梁截面300mm×700mm，梁底模采用10mm厚胶合板，梁底方木截面60mm×80mm，支撑采用Φ48×3.5钢管架。

楼板厚度100mm，板底模采用10mm厚竹胶合板，板底方木的截面60mm×80mm。

3.2支撑体系设计参数

楼板支撑横向间距或排距（m）:

1.00；纵距（m）:

1.00；步距（m）:

1.50；立杆上端伸出至模板支撑点长度（m）:

0.08；支撑体系搭设高（m）:

6.15；采用的钢管（mm）:

Φ48×3.5；板底支撑连接方式:

方木支撑；

3.3支撑体系计算

3.3.1荷载参数

模板与木板自重（kN/m2）:

0.35

混凝土自重标准值（kN/m3）:

24

框架梁钢筋自重（kN/m3）:

1.50

楼板钢筋自重（kN/m3）:

1.10

楼板浇筑厚度（m）:

0.10；

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

2.50；

浇筑砼产生的荷载标准值（kN/m2）:

2.00

3.3.2木方、钢管参数

竹胶合板弹性模量E（N/mm2）:

10400.00

竹胶合板抗弯强度设计值（N/mm2）:

80.00

木方弹性模量E（N/mm2）:

10000.00；

木方抗弯强度设计值（N/mm2）:

17.00；

木方抗剪强度设计值（N/mm2）:

1.60；木方的截面高（mm）:

80.00；

木方的间隔距离（mm）:

200.00；木方的截面宽度（mm）:

60.00；

钢材抗弯强度设计值（N/mm2）：

fc=205.00；

钢管弹性模量E（N/mm2）：

206×103

钢管截面抵抗矩（cm3）:

W=5.08

钢管截面惯性矩（cm4）：

I=12.19；

钢管截面回转半径（cm）：

i=1.58

钢管截面积（cm2）：

A=4.89

3.3.3楼板模板支撑体系计算

3.3.3.1楼板支撑体系简图

楼

板支撑架立面简图

3.3.3.2楼板模板面板的计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。

按最不利因素考虑，模板面板的按照简支梁计算，以一个支撑方木区域格为计算单元。

计算简图如下：

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

q1=（24.00+1.10）×1.00×0.10=2.51kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）:

q2=0.35×1.00=0.35kN/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）：

p1=（2.50+2.00）×1.00=4.5kN/m

（4）计算的不变荷载q´=1.2×（2.51+0.35）=3.432kN/m（用于挠度计算）

可变荷载p´=1.4×4.5=6.3kN/m

根据模板及其支架设计荷载的组合，平板和薄壳的模板及其支架的计算是不考虑振捣产生的荷载，这里考虑了。

组合荷载q=q´+p´=3.432+6.3=9.732kN/m（用于计算承载能力）

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:

W=20.00×1.0×1.0/6=3.333cm3

 I=20.00×1.0×1.0×1.0/12=1.667cm4

2.抗弯强度计算

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:

Mmax=ql2/8

M=ql2/8=9.732×0.22/8=0.05kN.m

面板的抗弯强度计算值应满足

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=0.05×106/3333=14.6N/mm2

结论：

面板的抗弯强度验算f小于竹胶合板抗弯强度设计值[f]=80N/mm2,满足要求。

3.挠度计算  

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

Vmax=5q´l4/384EI

最大挠度计算值f=5×3.432×200.0004/（384×10400.000×16670）

=0.412mm

面板最大允许挠度值[f]=200.00/250=0.8mm

结论：

方木的最大挠度计算值0.412mm<面板的最大允许挠度值0.8mm,满足要求。

3.3.3.3支撑方木计算

作用于支撑方木的荷载包括模板自重荷载，施工荷载等,通过面板的集中荷载传递。

 方木为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度，按照受集中荷载简支梁计算。

其惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=6×82/6=64.00cm3

I=6×83/12=256.00cm4

1.荷载的计算：

不变荷载：

q1=1.2×（2.51+0.35）×0.2=0.686kN/m

可变荷载q2=1.4×（2.5+2.0）×0.2=1.26kN/m

根据模板及其支架设计荷载的组合

q=q1+q2=0.686+1.26=1.946kN/m

2.方木抗弯强度验算:

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:

Mmax=ql2/8

最大弯距Mmax=1.946×1.02/8=0.243kN.m

最大应力值σ=M/w=0.243×106/64×103=3.80N/mm2

方木抗弯强度设计值[f]=17.0N/mm2

结论：

方木的最大应力计算值为3.80N/mm2小于方木的抗弯强度设计值[f]=17.0N/mm2，满足要求。

2.方木挠度验算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

Vmax=5q1l4/384EI

方木最大挠度计算值f=5×0.686×10004/（384×10000×2560000）=0.35mm

方木最大允许挠度值[v]=1000.000/250=4.000mm

结论：

方木的最大挠度计算值0.35mm小于方木的最大允许挠度值4.000mm,满足要求。

3.3.3.3木方支撑钢管计算:

支撑钢管按照集中荷载作用下的简支梁计算，取1.00m×1.00m（立纵横间距）为一个计算单元。

作用于支撑钢管的荷载包括模板自重荷载，施工活荷载等,通过方木的集中荷载传递。

计算简图如下

集中荷载P取纵向板底支撑传递力：

P=ql/2=1.946×1/2=0.973kN（面板的支座反力）

2.钢管抗弯强度验算:

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:

查《建筑结构静力计算手册》表2-3得

最大支座反力：

Ra=Rb=np/2=5×0.973/2=2.433kN

最大弯矩:

Mmax=（n2+1）Pl/8n=（52+1）×0.973×1.00/8×5=0.632kN.m

钢管最大应力σ=M/w=0.632×106/5.08×103=124.41N/mm2

钢管抗弯强度设计值[f]=205N/mm2

结论：

钢管的最大应力计算值为124.41N/mm2小于钢管的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求。

3.钢管的挠度计算

查《建筑结构静力计算手册》表2-3得

支撑钢管的最大挠度fmax=（5n4+2n2+1）Pl3/384n3EI=（5×54+2×52+1）×973×10003/（384×53×206×103×12.19×104）=2.56mm

钢管最大允许挠度值[f]=1000.000/150=6.667mm

计算最大挠度值2.56mm小于最大允许挠度值[f]=1000.000/150与10mm，满足要求。

3.3.3.4扣件抗滑移的计算:

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）：

R≤Rc

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值，取8.0kN；

　　R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

计算中R取最大支座反力，R=2.433kN≤Rc

当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时，试验表明：

单扣件在12kN的荷载下会滑动，其抗滑承载力可取8.0kN；

双扣件在20kN的荷载下会滑动，其抗滑承载力可取12.0kN。

3.3.3.5模板支架立杆立杆的稳定性计算

楼板支撑架立杆稳定性荷载计算单元图

1.荷载计算

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

静荷载标准值包括以下内容：

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.149×6.15=0.916kN

钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。

（2）横杆传递的支座反力：

N´=2.433kN

2.立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式:

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算

N=1.2NG1+N´=1.2×0.916＋2.433=3.532kN

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》，不考虑高支撑，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=0.08m

上式的计算结果：

立杆计算长度L0=h+2a=1.500+0.08×2=1.66m

L0/i=166.000/1.58=105

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=0.551

钢管立杆的最大应力计算值；σ=3532/（0.551×489.000）=13.11N/mm2

结论：

钢管立杆的最大应力计算值σ=13.11N/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1.167

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.66按照表2取值1.007

上式的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.167×1.007×（1.5+0.08×2）=1.951m

Lo/i=195.1/1.5800=123

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=0.434

钢管立杆的最大应力计算值；σ=3532/（0.434×489.000）=16.64N/mm2

结论：

钢管立杆的最大应力计算值σ=16.64N/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》。

3.3.4梁支撑架计算书

3.3.4.1梁模板支撑架立面简图

梁模板支撑架立面简图

3.3.4.2支撑体系计算参数

脚手架搭设高度（m）:

6.15；脚手架步距（m）:

1.50；梁两侧立柱间距（m）:

0.60；平行平行梁跨度方向立杆间距（m）:

0.80。

立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）:

0.08m。

承重架支设：

梁底设三道支撑方木，方木平行梁跨度方向截面。

3.3.4.3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。

模板面板的按照两跨连续梁计算。

取横杆间距为计算长度。

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土梁自重（kN/m）：

    q1=25.500×0.7×0.8=14.28kN/m     

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

   q2=0.350×0.8=0.28kN/m   

（3）活荷载为振倒混凝土时产生的荷载（kN/m）：

q3=（2.5+2.000×0.80=3.6kN/m   

荷载设计值q=1.2（q1+q2）+1.4q3=1.2×（14.28+0.28）+1.4×3.6=22.51kN/m

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=30.00×1.0×1.0/6=5cm3

I=30.00×1.0×1.0×1.0/12=2.5cm4

                计算简图

最大弯矩M=0.125ql2=0.125×22.51×0.152=0.063kN.m

最大剪力V=0.625ql=0.625×22.51×0.15=2.110kN

最大变形f=0.521ql4/（100EI）=0.521×17.47×1504/（100×10400×25000）=0.177mm

（1）抗弯强度计算

经计算得到面板抗弯强度计算值

σ=M/W=0.063×106/5000=12.6N/mm2

面板的抗弯强度验算σ小于σm=15.00N/mm2,满足要求!

（2）挠度计算

面板最大挠度计算值f=0.177mm小于最大挠度设计允许值[f]=150.0/250=0.6mm，满足要求。

 3.3.4.4支撑方木计算

支撑方木按简支梁计算，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，所受荷载为面板支座最大反力。

1.荷载计算

线性均布荷载q=22.51×0.3/0.8=8.44kN/m

2.木方抗弯强度计算

最大弯矩M=ql2/8=8.44×0.80×0.80/8=0.675kN.m

抗弯计算强度f=M/w=0.675×106/64000=10.54N/mm2

方木抗弯强度设计值[f]=17.0N/mm2

结论：

方木的最大应力计算值为10.54N/mm2小于方木的抗弯强度设计值[f]=17.0N/mm2，满足要求。

3.方木挠度验算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

Vmax=5ql4/384EI

方木最大挠度计算值f=5×8.44×800.0004/（384×10000.000×2560000）=1.76mm

方木最大允许挠度值[v]=800.000/250=3.2mm

结论：

方木的最大挠度计算值1.76mm小于方木的最大允许挠度值3.2mm,满足要求。

3.3.4.5梁底支撑钢管（小楞）的计算 

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。

按受集中荷载的简支梁计算 ，计算简图如下：

1.支撑钢管的强度计算：

按照受方木传递的集中荷载作用下的简支梁计算

集中荷载P传递力，P=ql/2=8.44×0.8/2=3.376kN

经过两跨连续梁的计算得到：

跨中钢管支座反力RB=3P/2=5.064kN

查《建筑结构静力计算手册》

钢管最大弯矩Mmax=nPl/8=4×3.376×0.6/8=1.01kN.m

截面应力    f=1.01×106/5080.000=198.81N/mm2 

支撑钢管的计算强度

198.81N/mm2小于钢管最大允许弯曲强度205.0N/mm2,满足要求!

3.钢管的挠度计算

查《建筑结构静力计算手册》表3-2得

支撑钢管的最大挠度vmax=（5n2-4）Pl3/384nEI=（5×42-4）×3376×6003/384×4×206×103×12.19×104=1.439mm

钢管最大允许挠度值[v]=600/150=4mm

计算最大挠度值1.439mm小于最大允许挠度值[f]=600/150与10mm，满足要求！

3.3.4.6梁底纵向钢管计算 

     纵向钢管只起构造作用，通过扣件连接到立杆。

3.3.4.5扣件抗滑移的计算:

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）:

                           R≤Rc 

    其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取12.80kN

       R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值

计算中R取最大支座反力，R=5.064kN 

    R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。

3.3.4.6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，不考虑风荷载时包括：

横杆的最大支座反力：

N1=5.064kN（已经包括组合系数1.4）

脚手架钢管的自重：

N2=0.038nH=0.3=038×3×（6.15-0.7）=0.633kN

0.038--Φ48×3.5钢管单位自重（KN/m）《施工手册》P241

n—考虑横杆和斜杆设置的系数，取3.0《施工手册》P241

H—搭设高度

N=N1+1.2N2=5.064+0.633×1.2=5.824kN

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=1.58

A--立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89

W--立杆净截面抵抗矩（cm3）：

W=5.08

σ--钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）

[f]--钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.00N/mm2

lo--计算长度（m）

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，由公式

（1）或

（2）计算。

lo=k1uh                   

（1）

lo=（h+2a）                 

（2） 

k1--计算长度附加系数，按照表1取值为：

1.167

u--计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3u=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=0.08m； 

公式

（1）的计算结果

立杆计算长度Lo=k1uh=1.167×1.700×1.500=2.976m

               Lo/i=297.6/1.5800=188

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=0.203

钢管立杆受压强度计算值；σ=5824/（0.230×489.000）=51.78N/mm2 

则σ=51.78N/mm2小于[f]=205.00,立杆稳定性满足要求。

公式

（2）的计算结果：

立杆计算长度Lo=h+2a=1.500+0.08×2=1.66m

               Lo/i=166/1.5800=105

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=0.561

钢管立杆受压强度计算值；σ=5824/（0.561×489.000）

=21.22N/mm2； 

则σ=21.22N/mm2小于[f]=205.00立杆稳定性满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

       lo=k1k2（h+2a）             （3）

k1--计算长度附加系数取1.167

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.66按照表2取值1.007 

公式（3）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）

=1.167×1.007×（1.500+0.08×2）=1.95m

Lo/i=195/15.800=123

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=0.434

钢管立杆受压强度计算值；σ=5824/（0.434×489.000）=27.44N/mm2 

则σ=27.44N/mm2小于[f]=205.00立杆稳定性满足要求。

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，这样可以增加支撑体系的稳定性。

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》 

4.支撑体系搭设方案：

4.1方案设计

依据计算结果，设计梁支撑立杆间距：

纵向800，横向600；楼板支撑立杆间距：

纵向1000，横向1000，立杆步距为1500。

支撑体系搭设时，除满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的相关要求外，还要遵守以下内容：

4.2支撑体系构造要求

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。

b.立杆之间必须按步距满设纵、横双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度。

c.在3米高的位置设置单水平加强层即在

、

轴

、

轴之间纵、横向设置剪刀撑，且须与立杆连接。

2.竖向剪刀撑的设置

   a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑。

   b.每隔一间设置一道竖向剪刀撑。

   3.顶部支撑点的设置：

在立杆顶部设置可调丝杠。

4.支撑架搭设的要求

   a.严格按照设计尺寸搭设，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，并在立杆底部垫设100×100的竹胶板垫块。

4.3施工安全要求

   1.提前做好混凝土浇筑方案，确