钢管三角悬挑支撑架方案.docx
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钢管三角悬挑支撑架方案
××××小区工程屋面挑檐钢管三角支撑架方案
一、工程概况:
本工程位于××××××,本工程地下一层,地上17层,由13幢17层高层住宅及6幢3层住宅组成;13幢高层采用框架剪力墙结构,采用钻孔灌注桩基础;6幢3层住宅,框架结构,采用预应力方桩基础;拟建场地设地下室一层,基坑开挖深度约3m。
总建筑面积:
88398平方米;总工期:
720天。
0.000相对于黄海标高8.200室内外高差100mm,建筑物高度(室外地面至主要屋面板的板顶):
49.95m。
建筑抗震设防类别为丙类,建筑结构安全等级为二级,所在地区的抗震设防烈度为六度,剪力墙抗震等级为四级。
本工程砌体施工质量控制等级为B级。
本工程结构设计正常使用年限为50年。
本工程标准层高2.9m,共17层,屋面挑檐檐口高49.850m,挑檐跨度1.0m(从轴线至最外悬挑距离),如图1所示。
图1屋面挑檐剖面图图2屋面挑檐支撑体系的受力
二、方案确定
根据工程情况,如采用槽钢悬挑架作支撑,造价高,不经济,经反复论证,决定采用Φ48钢管三角悬挑支撑架作为屋面挑檐的支撑体系。
为避免斜撑角度太大,斜撑设置在16层、17层。
17层设置垂直支撑。
每榀三角形悬挑架纵向间距1.2m,上口垂直支撑横向间距0.8m。
三、技术要求
1)、14层,15层楼梁板混凝土浇筑时,必须沿建筑四周结构梁预埋Φ48钢管,钢管埋深20cm,上部30cm,并要求14层,15层预埋位置上下对应。
2)、内脚手架的纵横扫地杆及大横杆与悬挑架水平杆相连。
所有水平杆均采用旋转扣件连接,不得采用对接扣件。
所有扣件使用前必须进行检查,不得采用有裂纹、滑扣等缺陷的扣件;扣件必须拧紧,不脱扣。
3)、搭设必须严格按照方案要求进行,钢管间距、角度必须符合设计计算要求。
4)、在17层设置一排斜撑杆,起到卸荷作用,减轻16层斜撑系统荷载,以增大整体支撑系统的稳定性,
5)、遇边柱墙时,设置钢管抱箍,与悬挑架连接。
6)、16层楼面标高处外架满铺脚手板,17层钢管悬挑平台满铺脚手片,悬挑架外侧立面满挂密目网,水平向张挂水平兜网。
四、混凝土浇筑的注意事项
1)浇筑屋面梁板混凝土时应采用先里后外的顺序进行。
2)混凝土卸料时,不宜堆放在挑檐处,应在框架边梁的内侧卸料,然后采用人工铲料到挑檐处,避免荷载集中,分布不均匀。
3)操作人员不得在悬挑部位集中作业,尽量减少人员在悬挑部位作业。
4)混凝土浇筑过程中需有专人看护支撑体系,时刻关注支撑体系的变化情况。
五、悬挑架受力计算
1、计算模型的建立
挑檐板厚100mm,梁截面300mm×500mm。
根据钢管三角支撑架的受力情况,建立如图3的计算模型(假定为一次超静定结构),按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范及建筑结构荷载规范,施工荷载按2kN/m2计,先计算P1、P2;再依据力法及图乘法求得其他杆件受力;最后根据计算的内力进行水平杆及斜支撑杆的受弯、受压验算(按照图3简图进行计算)。
图3悬挑架各构件的受力
2、计算书
1)求P1、P2值
300X500mm梁模板(扣件式)计算书
一、工程属性
新浇混凝土梁名称
KL
新浇混凝土梁计算跨度(m)
8
混凝土梁截面尺寸(mm×mm)
300×500
新浇混凝土结构层高(m)
2.9
梁侧楼板厚度(mm)
100
二、荷载设计
模板及其支架自重标准值G1k(kN/m2)
面板
0.1
面板及小梁
0.3
模板面板
0.5
模板及其支架
0.75
新浇筑混凝土自重标准值G2k(kN/m3)
24
钢筋自重标准值G3k(kN/m3)
梁
1.5
板
1.1
施工人员及设备荷载标准值Q1k
当计算支架立柱及其他支承结构构件时(kN/m2)
1
振捣混凝土时产生的荷载标准值Q2k(kN/m2)
对水平面模板取值
2
风荷载标准值ωk(kN/m2)
基本风压ω0(kN/m2)
0.3
非自定义:
0.22
风压高度变化系数μz
0.9
风荷载体型系数μs
0.8
三、模板体系设计
新浇混凝土梁支撑方式
梁两侧有板,梁板立柱共用(A)
梁跨度方向立柱间距la(mm)
1200
梁两侧立柱间距lb(mm)
800
步距h(mm)
1500
新浇混凝土楼板立柱间距l'a(mm)、l'b(mm)
1200、800
混凝土梁居梁两侧立柱中的位置
居中
梁左侧立柱距梁中心线距离(mm)
400
梁底增加立柱根数
0
梁底支撑小梁根数
3
每纵距内附加梁底支撑主梁根数
2
梁底支撑小梁一端悬挑长度(mm)
50
设计简图如下:
平面图
立面图
四、面板验算
面板类型
覆面木胶合板
面板厚度(mm)
15
面板抗弯强度设计值[f](N/mm2)
15
面板弹性模量E(N/mm2)
10000
取单位宽度1000mm,按二等跨连续梁计算,计算简图如下:
W=bh2/6=1000×15×15/6=37500mm3,I=bh3/12=1000×15×15×15/12=281250mm4
q1=0.9max[1.2(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.4Q1k,1.35(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.4×0.7Q1k]×b=0.9max[1.2×(0.1+(24+1.5)×0.5)+1.4×2,1.35×(0.1+(24+1.5)×0.5)+1.4×0.7×2]×1=17.38kN/m
q1静=0.9×1.35×[G1k+(G2k+G3k)×h]×b=0.9×1.35×[0.1+(24+1.5)×0.5]×1=15.61kN/m
q1活=0.9×1.4×0.7×Q2k×b=0.9×1.4×0.7×2×1=1.76kN/m
q2=(G1k+(G2k+G3k)×h)×b=[0.1+(24+1.5)×0.5]×1=12.85kN/m
1、强度验算
Mmax=0.125q1L2=0.125q1l2=0.125×17.38×0.152=0.05kN·m
σ=Mmax/W=0.05×106/37500=1.3N/mm2≤[f]=15N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=0.521qL4/(100EI)=0.521×12.85×1504/(100×10000×281250)=0.012mm≤[ν]=l/400=150/400=0.38mm
满足要求!
3、支座反力计算
设计值(承载能力极限状态)
R1=R3=0.375q1静l+0.437q1活l=0.375×15.61×0.15+0.437×1.76×0.15=0.99kN
R2=1.25q1l=1.25×17.38×0.15=3.26kN
标准值(正常使用极限状态)
R1'=R3'=0.375q2l=0.375×12.85×0.15=0.72kN
R2'=1.25q2l=1.25×12.85×0.15=2.41kN
五、小梁验算
小梁类型
方木
小梁材料规格(mm)
60×80
小梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
15.44
小梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
1.78
小梁弹性模量E(N/mm2)
9350
小梁截面抵抗矩W(cm3)
64
小梁截面惯性矩I(cm4)
256
为简化计算,按四等跨连续梁和悬臂梁分别计算,如下图:
q1=max{0.99+0.9×1.35×[(0.3-0.1)×0.3/2+0.5×(0.5-0.1)]+0.9max[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.1)+1.4×1,1.35×(0.5+(24+1.1)×0.1)+1.4×0.7×1]×max[0.4-0.3/2,(0.8-0.4)-0.3/2]/2×1,3.26+0.9×1.35×(0.3-0.1)×0.3/2}=3.29kN/m
q2=max[0.72+(0.3-0.1)×0.3/2+0.5×(0.5-0.1)+(0.5+(24+1.1)×0.1)×max[0.4-0.3/2,(0.8-0.4)-0.3/2]/2×1,2.41+(0.3-0.1)×0.3/2]=2.44kN/m
1、抗弯验算
Mmax=max[0.107q1l12,0.5q1l22]=max[0.107×3.29×0.42,0.5×3.29×0.42]=0.26kN·m
σ=Mmax/W=0.26×106/64000=4.12N/mm2≤[f]=15.44N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
Vmax=max[0.607q1l1,q1l2]=max[0.607×3.29×0.4,3.29×0.4]=1.318kN
τmax=3Vmax/(2bh0)=3×1.318×1000/(2×60×80)=0.41N/mm2≤[τ]=1.78N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
ν1=0.632q2l14/(100EI)=0.632×2.44×4004/(100×9350×2560000)=0.02mm≤[ν]=l/400=400/400=1mm
ν2=q2l24/(8EI)=2.44×4004/(8×9350×2560000)=0.33mm≤[ν]=l/400=400/400=1mm
满足要求!
4、支座反力计算
梁头处(即梁底支撑小梁悬挑段根部)
承载能力极限状态
Rmax=max[1.143q1l1,0.393q1l1+q1l2]=max[1.143×3.29×0.4,0.393×3.29×0.4+3.29×0.4]=1.84kN
同理可得,梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R1=R3=1.03kN,R2=1.84kN
正常使用极限状态
R'max=max[1.143q2l1,0.393q2l1+q2l2]=max[1.143×2.44×0.4,0.393×2.44×0.4+2.44×0.4]=1.36kN
同理可得,梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R'1=R'3=0.87kN,R'2=1.36kN
六、主梁验算
主梁类型
钢管
主梁材料规格(mm)
Ф48×3.2
主梁弹性模量E(N/mm2)
206000
主梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
主梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
125
主梁截面惯性矩I(cm4)
11.36
主梁截面抵抗矩W(cm3)
4.73
主梁自重忽略不计,计算简图如下:
1、抗弯验算
主梁弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.623×106/4730=131.81N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
主梁剪力图(kN)
Vmax=1.95kN
τmax=2Vmax/A=2×1.95×1000/450=8.67N/mm2≤[τ]=125N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
主梁变形图(mm)
νmax=1.26mm≤[ν]=l/400=800/400=2mm
满足要求!
4、扣件抗滑计算
R=max[R1,R2]=1.95kN≤8kN
单扣件在扭矩达到40~65N·m且无质量缺陷的情况下,单扣件能满足要求!
同理可知,左侧立柱扣件受力R=1.95kN≤8kN
单扣件在扭矩达到40~65N·m且无质量缺陷的情况下,单扣件能满足要求!
七、纵向水平钢管验算
钢管类型
Ф48×3.5
钢管截面面积A(mm2)
489
钢管截面回转半径i(mm)
15.8
钢管弹性模量E(N/mm2)
206000
钢管截面惯性矩I(cm4)
12.19
钢管截面抵抗矩W(cm3)
5.08
钢管抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
125
钢管抗压、弯强度设计值[σ](N/mm2)
215
计算简图如下:
R=max[R1,R2]=1.95kN,R'=max[R1',R2']=1.55kN
1、抗弯验算
纵向水平钢管弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.66×106/4730=138.83N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
纵向水平钢管剪力图(kN)
Vmax=3.353kN
τmax=2Vmax/A=2×3.353×1000/450=14.9N/mm2≤[τ]=170N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
纵向水平钢管变形图(mm)
νmax=2.06mm≤[ν]=l/400=1200/400=3mm
满足要求!
4、扣件计算
R=6.55kN≤8kN
单扣件在扭矩达到40~65N·m且无质量缺陷的情况下,单扣件能满足要求!
同理可知,左侧立柱扣件受力R=6.55kN≤8kN
单扣件在扭矩达到40~65N·m且无质量缺陷的情况下,单扣件能满足要求!
八、立柱验算
立杆稳定性计算依据
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
剪刀撑设置
普通型
立杆顶部步距hd(mm)
1500
立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度a(mm)
200
顶部立杆计算长度系数μ1
1.386
非顶部立杆计算长度系数μ2
1.755
钢管类型
Ф48×3.2
立柱截面面积A(mm2)
450
回转半径i(mm)
15.9
立柱截面抵抗矩W(cm3)
4.73
抗压强度设计值f(N/mm2)
205
长细比验算
顶部立杆段:
l01=kμ1(hd+2a)=1×1.386×(1500+2×200)=2633.4mm
非顶部立杆段:
l02=kμ2h=1×1.755×1500=2632.5mm
λ=l0/i=2633.4/15.9=165.62≤[λ]=210
长细比满足要求!
1、风荷载计算
Mw=0.92×1.4×ωk×la×h2/10=0.92×1.4×0.22×1.2×1.52/10=0.07kN·m
2、稳定性计算
根据《建筑施工模板安全技术规范》公式5.2.5-14,荷载设计值q1有所不同:
1)面板验算
q1=0.9×[1.2×(0.1+(24+1.5)×0.5)+0.9×1.4×2]×1=16.15kN/m
2)小梁验算
q1=max{0.93+(0.3-0.1)×0.3/2+0.9×[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.1)+0.9×1.4×1]×max[0.4-0.3/2,(0.8-0.4)-0.3/2]/2×1,3.03+(0.3-0.1)×0.3/2}=3.06kN/m
同上四~七计算过程,可得:
R1=5.07kN,R2=5.07kN
顶部立杆段:
l01=kμ1(hd+2a)=1.115×1.386×(1500+2×200)=2936.241mm
λ1=l01/i=2936.241/15.9=184.669,查表得,φ1=0.211
立柱最大受力Nw=max[R1+N边1,R2+N边2]+Mw/lb=max[5.07+0.9×[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.1)+0.9×1.4×1]×(0.8+0.4-0.3/2)/2×1.2,5.07+0.9×[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.1)+0.9×1.4×1]×(0.8+0.8-0.4-0.3/2)/2×1.2]+0.07/0.8=7.92kN
f=N/(φA)=7.92×103/(0.21×450)=83.37N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
非顶部立杆段:
l02=kμ2h=1.115×1.755×1500=2935.237mm
λ2=l02/i=2935.237/15.9=184.606,查表得,φ2=0.211
立柱最大受力Nw=max[R1+N边1,R2+N边2]+Mw/lb=max[5.07+0.9×[1.2×(0.75+(24+1.1)×0.1)+0.9×1.4×1]×(0.8+0.4-0.3/2)/2×1.2,5.07+0.9×[1.2×(0.75+(24+1.1)×0.1)+0.9×1.4×1]×(0.8+0.8-0.4-0.3/2)/2×1.2]+0.07/0.8=8.09kN
f=N/(φA)+Mw/W=8086.07/(0.21×450)+0.07×106/4730=99.4N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
200X300mm梁模板(扣件式)计算书
一、工程属性
新浇混凝土梁名称
KL
新浇混凝土梁计算跨度(m)
8
混凝土梁截面尺寸(mm×mm)
200×300
新浇混凝土结构层高(m)
2.9
梁侧楼板厚度(mm)
100
二、荷载设计
模板及其支架自重标准值G1k(kN/m2)
面板
0.1
面板及小梁
0.3
模板面板
0.5
模板及其支架
0.75
新浇筑混凝土自重标准值G2k(kN/m3)
24
钢筋自重标准值G3k(kN/m3)
梁
1.5
板
1.1
施工人员及设备荷载标准值Q1k
当计算支架立柱及其他支承结构构件时(kN/m2)
1
振捣混凝土时产生的荷载标准值Q2k(kN/m2)
对水平面模板取值
2
风荷载标准值ωk(kN/m2)
基本风压ω0(kN/m2)
0.3
非自定义:
0.22
风压高度变化系数μz
0.9
风荷载体型系数μs
0.8
三、模板体系设计
新浇混凝土梁支撑方式
梁两侧有板,梁板立柱共用(A)
梁跨度方向立柱间距la(mm)
1200
梁两侧立柱间距lb(mm)
800
步距h(mm)
1500
新浇混凝土楼板立柱间距l'a(mm)、l'b(mm)
1200、800
混凝土梁居梁两侧立柱中的位置
居中
梁左侧立柱距梁中心线距离(mm)
400
梁底增加立柱根数
0
梁底支撑小梁根数
2
每纵距内附加梁底支撑主梁根数
2
梁底支撑小梁一端悬挑长度(mm)
50
设计简图如下:
平面图
立面图
四、面板验算
面板类型
覆面木胶合板
面板厚度(mm)
15
面板抗弯强度设计值[f](N/mm2)
15
面板弹性模量E(N/mm2)
10000
取单位宽度1000mm,按简支梁计算,计算简图如下:
W=bh2/6=1000×15×15/6=37500mm3,I=bh3/12=1000×15×15×15/12=281250mm4
q1=0.9max[1.2(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.4Q1k,1.35(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.4×0.7Q1k]×b=0.9max[1.2×(0.1+(24+1.5)×0.3)+1.4×2,1.35×(0.1+(24+1.5)×0.3)+1.4×0.7×2]×1=11.18kN/m
q2=(G1k+(G2k+G3k)×h)×b=[0.1+(24+1.5)×0.3]×1=7.75kN/m
1、强度验算
Mmax=q1l2/8=11.18×0.22/8=0.06kN·m
σ=Mmax/W=0.06×106/37500=1.49N/mm2≤[f]=15N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=5qL4/(384EI)=5×7.75×2004/(384×10000×281250)=0.057mm≤[ν]=l/400=200/400=0.5mm
满足要求!
3、支座反力计算
设计值(承载能力极限状态)
R1=R2=0.5q1l=0.5×11.18×0.2=1.12kN
标准值(正常使用极限状态)
R1'=R2'=0.5q2l=0.5×7.75×0.2=0.77kN
五、小梁验算
小梁类型
方木
小梁材料规格(mm)
60×80
小梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
15.44
小梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
1.78
小梁弹性模量E(N/mm2)
9350
小梁截面抵抗矩W(cm3)
64
小梁截面惯性矩I(cm4)
256
为简化计算,按四等跨连续梁和悬臂梁分别计算,如下图:
q1=max{1.12+0.9×1.35×[(0.3-0.1)×0.2/2+0.5×(0.3-0.1)]+0.9max[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.1)+1.4×1,1.35×(0.5+(24+1.1)×0.1)+1.4×0.7×1]×max[0.4-0.2/2,(0.8-0.4)-0.2/2]/2×1,1.12+0.9×1.35×(0.3-0.1)×0.2/2}=1.94kN/m
q2=max[0.77+(0.3-0.1)×0.2/2+0.5×(0.3-0.1)+(0.5+(24+1.1)×0.1)×max[0.4-0.2/2,(0.8-0.4)-0.2/2]/2×1,0.77+(0.3-0.1)×0.2/2]=1.35kN/m
1、抗弯验算
Mmax=max[0.107q1l12,0.5q1l22]=max[0.107×1.94×0.42,0.5×1.94×0.42]=0.16kN·m
σ=Mmax/W=0.16×106/64000=2.43N/mm2≤[f]=15.44N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
Vmax=max[0.607q1l1,q1l2]=max[0.607×1.94×0.4,1.94×0.4]=0.778kN
τmax=3Vmax/(2bh0)=3×0.778×1000/(2×60×80)=0.24N/mm2≤[τ]=1.78N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
ν1=0.632q2l14/(100EI)=0.632×1.35×4004/(100×9350×2560000)=0.01mm≤[ν]=l/400=400/400=1mm
ν2=q2l24/(8EI)=1.35×4004/(8×9350×2560000)=0.18mm≤[ν]=l/400=400/400=1mm
满足要求!
4、支座反力计算
梁头处(即梁底支撑小梁悬挑段根部)
承载能力极限状态
Rmax=max[1.143q1l1,0.393q1l1+q1l2]=max[1.143×1.94×0.4,0.393×1.94×0.4+1.94×0.4]=1.08kN
同理可得,梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R1=R2=1.08kN
正常使用极限状态
R'max=max[1.143q2l1,0.393q2l1+q2l2]=max[1.143×1.35×0.4,0.393×1.35×0.4+1.35×0.4]=0.75kN
同理可得,梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R'1=R'2=0.75kN
六、主梁验算
主梁类型
钢管
主梁材料规格(mm)
Ф48×3.2
主梁弹性模量E(N/mm2)
206000
主梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
主梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
125
主梁截面惯性矩I(cm4)
11.36
主梁截面抵抗