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钢管支架结构计算书

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钢管支架设计计算书

一、设计数据

根据设计方案相关图纸：

副厂房楼板设计厚度为0.25m,梁系最大截面尺寸0.35*0．６0m。

二、设计假定

钢管支架体系主要包括方木（宽*高（0.0５*０．1m）、顶托梁（I10工字钢）、支架梁（2［10双槽钢）及立柱（Φ1０0钢管），钢材材质为Q235，底模模板采用12mｍ胶合板。

顶托梁、支架梁均按近似简支梁计算。

三、钢管支架荷载计算

根据副厂房钢管支架的设计方案,按楼板和梁系分别进行荷载计算。

（一）楼板部位

设计参数:

楼板设计厚度为0．25m;

顶托梁采用I1０工字钢，间距为0.8m;

支架梁采用2[10双槽钢,间距为1.5m；

立柱采用Φ1０0钢管,壁厚δ=3.５mm,间排距１.５*１．5m；

方木设计断面尺寸为宽*高（０.０５*0.1m），间距0.３m。

１.顶托梁荷载计算具体如下:

q１—支架体系自重,（包括顶托梁１1．２kg／ｍ、方木9.3kg/m（１/0.3*0．8*0.05*0.1*700）、模板6.7kg/m（0.8*0.012*７00））,等于27.3kｇ/ｍ；

q2—设计楼板混凝土荷载,等于500．0kｇ/ｍ（0.25*0.8*２500）；

q3—可变荷载,（包括施工活荷载２４0．0ｋｇ/m（０.8*３00）,混凝土入仓的冲击力160.0kg／m（0.8*200）、混凝土振捣产生的荷载１６0.0kg／m（0．８*２0０））等于56０.0kg／m。

2.支架梁荷载计算具体如下:

ｑ４—支架体系自重,（包括支架梁２0.0kg/m（２*1０）、顶托及顶托支座9．4ｋｇ/m（１／0．8*7．48）、顶托梁2１.0kｇ／m（１／0．８*1．5*11.2）、方木17．5ｋg／m（1.5/0.３＊1.0＊０.0５＊０.1*700）、模板12.6kｇ/m（1.5*0.012*700）），为80.5kｇ／ｍ；

q5—设计楼板混凝土荷载,等于93７.5kg/m（0.25＊1.5*25０0）;

ｑ6—可变荷载,（包括施工活荷载450．0kg/ｍ（1.5*30０）、混凝土入仓的冲击力300.0kg／m（1.5*20０）、混凝土振捣产生的荷载300.0kg/ｍ（1．5*200））等于1050.0ｋg/m。

3.立柱荷载计算具体如下：

q７—支架体系自重，（包括立柱3４.１kｇ（3.14*10.85）、支架梁3０.０kｇ（2*10*1．5）、顶托及顶托支座14.０ｋｇ（１.５/0.８*7．48）、顶托梁３1.5kg（1.5/０.8*1.5＊11．2）、方木２６.3kg（1.5/0．３*1.５*0.05＊0.1*7００）、模板18.9kg（1.5*0．012*1.5*700）），为１54．７kg；

q8—设计楼板混凝土荷载,等于140６.３kg（0.25*1.5＊1.5*2500）；

q9—可变荷载，（包括施工活荷载675.０kg（１.5*1.５*3０0）、混凝土入仓的冲击力４50.0kg（１.5*1.５＊200）、混凝土振捣产生的荷载450.0kｇ（1．５*1.5*200））等于1５75.0kg。

4．方木荷载计算具体如下：

q10—支架体系自重,（包括方木3.５ｋg/m（0.05*0.1*70０）、模板2.5ｋｇ/m（0．3＊0．012*700））,为6.０kg/m;

q１1—设计楼板混凝土荷载，等于１８7.5kｇ／ｍ（０.25*０．3*２50０）;

ｑ12—可变荷载，（包括施工活荷载9０.0kg/m（0．3*3０0）、混凝土入仓的冲击力60.０kｇ／m（0.3＊2０0）、混凝土振捣产生的荷载６０.0kｇ/m（0.3*200））等于210.0kg。

（二）梁系部位

设计参数：

梁系（最大截面尺寸）设计断面尺寸为宽＊高（０.35＊0.60m）;

支架梁采用2［１0双槽钢,单排;

立柱采用Φ100钢管,壁厚δ=3.5mm,间距１.５m。

1．支架梁荷载计算具体如下：

ｑ1３—支架体系自重，（包括支架梁20.0ｋg/m（２*10）、顶托及顶托支座3７．4kg/m（1/0.2*7.４8）、方木７．７kg／m（1/0.２*０.4４*0.０５*0．１*７０0）、模板２.9kｇ／m（0.３5*0.0１２＊700）），为68.0kｇ/m;

q1４—设计梁系混凝土荷载，等于525.0kg/m（0.35*0.6*2500）;

q15—可变荷载，（包括施工活荷载１05.0ｋg/m（０.35*3０0）、混凝土入仓的冲击力70.０ｋｇ/m（0.35＊20０）、混凝土振捣产生的荷载70.0kg/m（0.35＊2０0））等于2４5.0kｇ。

2.立柱荷载计算具体如下:

q16—支架体系自重,（包括立柱３4．1kg（3.14＊10.85）、支架梁３0．0kｇ（2＊10*1.5）、顶托及顶托支座5６．1kｇ（1．5/0．2*７.48）、方木11.6kg（１.５/0.2*０．44＊0.05*0.１*700）、模板４.4kg（1.5＊０．35＊０.012*700））,为13６.1ｋg；

q1７—设计梁系混凝土荷载,等于787.5kg（0.35＊０.6*1．5*２５0０）；

q18—可变荷载，（包括施工活荷载１57.5kｇ（１.5*0.35*300）、混凝土入仓的冲击力10５.0kg（1．5＊0．35*200）、混凝土振捣产生的荷载105.0kg（１.5*0.35*2００））等于３67.5kｇ。

四、钢管支架设计

（一）楼板部位

１、顶托梁设计

楼板顶托梁按近似简支梁计算。

根据《水利水电工程施工组织设计手册>第十章第二节三、次梁设计,设计方案拟定采用I１0工字钢,对其进行验算，受力计算结果见表1。

表1　　　　　　顶托梁受力分析计算表

计算项目

I1０工字钢计算参数

计算结果

单位

允许值

比较

结果

弯矩Ｍ

q’=１.２（ｑ1+q2）＋１.4q３

=14１6．70kg/ｍ

Wx=4９cm3

Ｉx=２４5ｃm４

E=20６ＧPa

l=1.5ｍ

３98.４

kｇ.m

强度σ

813．２

kg/cｍ2

［σ］=16０0

<1600

满足

挠度fmａx

0．0185

ｃm

l/250=０．6

＜0．6

满足

相关计算公式：

（《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ1３0-２０1１》５设计计算）分别为:

公式5:

N=1.２（NＧ1ｋ+NG2k）+1.4ΣNQｋ

（《水工设计手册》第三卷第十三章钢木结构　四、轴心受力和偏心受力构件的设计）分别为：

公式6:

公式7：

公式8：

，

4、方木设计

楼板方木按近似简支梁计算。

根据依据及计算公式同顶托梁，同样按照《水利水电工程施工组织设计手册>第十章第二节三、次梁设计;抗剪强度计算按照《水工设计手册》第三卷第十三章钢木结构第二节木结构设计。

设计方案拟定采用断面尺寸为宽＊高（0.０５*0．1m）的方木，对其进行验算,受力计算结果见表3。

表3　　　　　支架梁受力分析计算表

计算项目

方木计算参数

计算结果

单位

允许值

比较

结果

弯矩M

q’=1.2（q10+ｑ1１）+１.4q1２

=5２6.2２ｋｇ/m

Ｑ=２10.5kg

Wx=８３cm3

Ix=417cｍ４

E=12GPa

l=0．8m

4２.１

kｇ.m

／

抗弯强度σ

5０.5

kg/cm2

[σ]=1６0

＜160

满足

抗剪强度τ

６．3

kg/cm2

［τ］＝22

<2２

满足

挠度ｆmaｘ

０．0０56

l/２50＝0.32

＜0.32

满足

相关计算公式（《水工设计手册》第三卷第十三章钢木结构第二节木结构）为:

公式9:

（矩形截面）

表中相关计算参数按照《水工设计手册》第三卷第十三章钢木结构第二节木结构表13-2-2常用木材的容许应力和弹性模量　选用,根据表3中强度、挠度计算结果，楼板方木选用断面尺寸为宽*高（０.05*0.1m）满足受力要求，间距为０.3m。

（二）梁系部位

1、支架梁设计

梁系支架梁按近似简支梁计算。

根据依据及计算公式同顶托梁，同样按照《水利水电工程施工组织设计手册＞第十章第二节三、次梁设计，设计方案拟定采用２[1０双槽钢背靠放置，对其进行验算,受力计算结果见表4。

表4　　　　　　　　　支架梁受力分析计算表

计算项目

2［１０双槽钢计算参数

计算结果

单位

允许值

比较

结果

弯矩M

q’=1.２（q1３＋q14）+1.４q１5

＝1054．6５kg/m

Wｘ=79.４ｃm3

Ｉx＝39６cm４

E=206ＧPa

ｌ=1.５ｍ

296.6

ｋｇ.ｍ

强度σ

３７3.58

ｋg／cm２

［σ]=１６00

＜1600

满足

挠度fmax

0.00９

ｌ/２50=０．6

<0．6

满足

根据《水工设计手册》第三卷第十三章钢木结构表13-1-１7有关规定,受弯构件（梁）设计为型钢梁时，型钢梁一般可不必验算剪应力。

根据表３中强度、挠度计算结果，梁系支架梁选用2［１0双槽钢满足受力要求，间距为1.5m。

２、立柱设计

立柱设计方案拟定采用Φ100钢管，壁厚δ=3.5mｍ，按此进行验算，参数如下：

D外=１０ｃm，D内=9.3ｃｍ，δ=0.35cm,Aj=10.６１cｍ２，Ａ=78．5０ｃm2，ｒ=１.2５cｍ,Ｉ＝１2３.6１cm4，λ=1８0<[λ]=200（《水工设计手册》第三卷第十三章钢木结构表13-1-２4）,同时λ＝180<[λ]=２１0（《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范ＪGJ１3０－20１1》5设计计算表5.1.９），φ＝0．2１８（《水工设计手册》第三卷第十三章钢木结构附录附表１）,Ｑ23５钢材［σ]=2050kｇ/cm２,轴力N采用最大反力叠加计算,取为N=１.2（q16＋q17）+１．4q1８＝1622．85kｇ。

强度验算:

σ=

=９4.83ｋg/ｃｍ2＜[σ]＝20５0ｋg／ｃm2

σ=

＝152.9４kg/cｍ2＜[σ]=20５０ｋｇ／cm2

验算说明Φ１00，壁厚δ=３.5ｍm的钢管能满足强度要求。

故钢管支架采用Φ100钢管（厚度３.5mm）作为立柱,间排距１．５*１.5m;由于立杆长细比λ值非常接近允许长细比[λ］，因此建议在离地面13０ｃm处增设一道横向水平杆件，同时将顶部和底部连接钢筋替换为钢管,并搭设剪刀撑和斜撑。

（三）钢管支架设计结果

副厂房EL945.４５和EL949.５０楼板施工钢管支架主要由方木（宽*高（0．05*0.1m）、顶托梁（I10工字钢）、支架梁（2［１0双槽钢）及立柱（Φ１00钢管）构成,钢材材质为Ｑ235。

方木采用断面尺寸为宽*高（０．05＊0．1m）,板底间距0.３ｍ、梁底间距0．２m;顶托梁采用Ｉ10工字钢制作，间距8０cm;支架梁采用2[10双槽钢制作，间距15０ｃm;立柱采用D100钢管（厚度3.5mｍ）作为支撑柱，间排距15０*1５0ｃm,建议在离地面13０ｃm处增设一道横向水平杆件，同时将顶部和底部连接钢筋替换为钢管，并搭设剪刀撑和斜撑；靠边墙侧设置连墙杆，一柱一设，与边墙锚杆拉筋连接牢固。

五、模板荷载计算

设计参数:

楼板设计厚度为0.25m;

模板采用胶合板,厚度1２ｍｍ。

荷载计算具体如下：

q１９—模板自重，等于２.5kg/m（0．３＊０．01２＊7０0）;

q2０—设计楼板混凝土荷载,等于18７.5kg／m（0.25*0．3*250０）；

q21—可变荷载,（包括施工活荷载90.0kg／m（0.3*３０0）,混凝土入仓的冲击力６0.0kg/m（０．3*200）、混凝土振捣产生的荷载６0.0ｋｇ/m（０.3*２00））等于２10.0kg／m。

六、模板设计

按照《水利水电工程施工组织设计手册>第十章第二节二、面板设计:

可根据弹性薄板小挠度理论的假定,将面板视为四边支撑或两边支撑且受均布荷载之薄板，参照有关公式进行计算。

设计方案拟定采用胶合板,厚度12ｍｍ,对其进行验算，受力计算结果见表5。

表5　　　　　　模板受力分析计算表

计算项目

方木计算参数

计算结果

单位

允许值

比较

结果

弯矩M

q’=1.2（q19+q20）+1.4ｑ21

＝５52.0２kg／ｍ

Q=2０8.8kg

Wｘ＝１9cｍ3

Ix=12ｃm4

E=6GPa

l＝０.3m

5．9

kg.m

／

抗弯强度σ

３０.6

kｇ/ｃm2

［σ］＝150

＜150

满足

抗剪强度τ

1．2

ｋg/cm2

［τ]＝16

<１6

满足

挠度fｍaｘ

0.01

ｃm

l/250=０．１2

<0．12

满足

表中相关计算参数按照建议取值:

抗弯强度允许值［σ］=15０ｋg/cm2,抗剪强度允许值［τ］=16ｋｇ／cｍ2,挠度允许值fmax=　ｌ／2５0,弹性模量E=6Gpa。

根据表5中强度、挠度计算结果，模板选用1２mm厚度胶合板满足受力要求。

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