其中,W--面板的净截面抵抗矩,W=250×1.5×1.5/6=93.75cm3;
M--面板的最大弯矩(N·mm);
σ--面板的弯曲应力计算值(N/mm2);
[f]--面板的抗弯强度设计值(N/mm2);
按照均布活荷载最不利布置下的三跨连续梁计算:
Mmax=0.1q1l2+0.117q2l2
其中,q--作用在模板上的侧压力,包括:
新浇混凝土侧压力设计值:
q1=1.2×2.5×62.5=187.5kN/m;
振捣混凝土荷载设计值:
q2=1.4×2.5×4=14kN/m;
计算跨度:
l=250mm;
面板的最大弯矩:
M=0.1×187.5×2502+0.117×14×2502=1.27×103N·m;
面板的最大支座反力为:
N=1.1q1l+1.2q2l=1.1×187.5×0.25+1.2×14×0.25=55.76kN;
经计算得到,面板的受弯应力计算值:
σ=1.27×105/93.75×103=1.35N/mm2;
面板的抗弯强度设计值:
[f]=13N/mm2;
面板的受弯应力计算值σ=1.35N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求!
2.2.2挠度验算
ν=0.677ql4/(100EI)≤l/250
q--作用在模板上的新浇筑混凝土侧压力线荷载设计值:
q=187.5N/mm;
l--计算跨度:
l=250mm;
E--面板材质的弹性模量:
E=9500N/mm2;
I--面板的截面惯性矩:
I=250×1.5×1.5×1.5/12=70.31cm4;
面板的最大挠度计算值:
ν=0.677×187.5×2504/(100×9500×7.031×105)=0.742mm;
面板的最大容许挠度值:
[ν]=l/250=250/250=1.0mm;
面板的最大挠度计算值ν=0.742mm小于面板的最大容许挠度值[ν]=1.0mm,满足要求!
2.2.3抗剪计算
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力:
Q=0.6×(187.5+14)×0.25=30.225kN
截面抗剪强度计算值:
T=3×30225/(2×2500×15)=1.209N/mm2
截面抗剪强度设计值:
[T]=1.4N/mm2
抗剪强度验算:
T<[T],满足要求!
2.3梁侧模板支撑的计算
2.3.1次楞计算
次楞直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的四跨连续梁计算。
次楞均布荷载按照面板最大支座力乘以面板计算宽度得到,计算宽度直接取次楞的中心距离,不考虑次楞的宽度尺寸:
q=62.5×0.25×2.5+14×0.25×2.5=47.813kN/m
本工程中,次楞采用木方,宽度50mm,高度100mm,截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:
W=5×10×10/6=83.33cm3;
I=5×10×10×10/12=416.67cm4;
E=9000.00N/mm2;
次楞计算简图(跨距=250mm,均布荷载q=47.813kN/m)
弯矩计算图(单位:
N•mm)
剪力计算图(单位:
N)
剪力计算图(单位:
mm)
经结构力学求解器计算,最大垂直位移为ν=0.315mm。
最大弯矩为M=0.32kN•m;
(1)次楞强度验算
强度验算计算公式如下:
σ=M/W<[f]
经计算得到,次楞的最大受弯应力计算值σ=320156/83330=3.842N/mm2;
次楞的抗弯强度设计值:
[fm]=13N/mm2;
次楞最大受弯应力计算值σ=3.842N/mm2小于次楞的抗弯强度设计值[fm]=13N/mm2,满足要求!
(2)次楞的挠度验算
次楞的最大容许挠度值:
[ν]=250/400=0.625mm;
次楞的最大挠度计算值ν=0.315mm小于次楞的最大容许挠度值[ν]=0.625mm,满足要求!
2.3.2主楞计算
主楞承受次楞传递的集中力,对拉螺杆按500mm间距布设,主楞到梁底的距离依次为300mm,900mm,1500mm,2100mm;因此次楞对主楞的集中荷载值为:
f=0.25×0.6×62.5=9.375kN,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,主楞采用圆钢管,直径48mm,壁厚3mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=2×4.493=8.99cm3;
I=2×10.783=21.57cm4;
E=206000.00N/mm2;
主楞计算简图(杆长=500mm;集中荷载单位:
N;)
(集中荷载作用位置:
每跨内两个集中荷载距两端为125mm)
主楞弯矩计算图(单位:
N•mm)
主楞剪力计算图(单位:
N)
主楞位移计算图(单位:
N)
经结构力学求解器计算,最大垂直位移为ν=0.385mm。
最大弯矩为M=0.91kN•m;支座最大支撑力为:
11.5+9.4=20.9kN。
(1)主楞抗弯强度验算
σ=M/W<[f]
经计算得到,主楞的受弯应力计算值:
σ=1054687/8990=117.3N/mm2;主楞的抗弯强度设计值:
[f]=205N/mm2;
主楞的受弯应力计算值σ=46.1N/mm2小于主楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
(2)主楞的挠度验算
根据连续梁计算得到主楞的最大挠度为0.385mm
主楞的最大容许挠度值:
[ν]=500/400=1.25mm;
主楞的最大挠度计算值ν=0.055mm小于主楞的最大容许挠度值[ν]=1.25mm,满足要求!
2.3.4对拉螺杆计算
验算公式如下:
N<[N]=f×A
其中N--穿梁螺栓所受的拉力;
A--穿梁螺栓有效面积(mm2);
f--穿梁螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;
穿梁螺栓型号:
M16;查表得:
穿梁螺栓有效面积:
A=113.1mm2;
穿梁螺栓所受的最大拉力:
N=0.6×0.5×62.5=18.75kN。
穿梁螺栓最大容许拉力值:
[N]=170×113.1/1000=19.23kN;
穿梁螺栓所受的最大拉力N=18.75kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=19.23kN,满足要求!
3.梁底计算
3.1梁底模板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。
强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。
本算例中,面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
I=800×15×15×15/12=2.25×105mm4;
W=800×15×15/6=3×104mm3;
计算简图
3.1.1抗弯强度验算
按以下公式进行面板抗弯强度验算:
σ=M/W<[f]
新浇混凝土及钢筋荷载设计值:
q1=1.2×25×0.8×2.5=60kN/m;
模板结构自重荷载设计值:
q2=1.2×0.30×(0.80+2×2.5)=2.088kN/m;
施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值:
q3=1.4×2.0×0.80=2.24kN/m;
最大弯矩计算公式如下:
Mmax=0.1(q1+q2)l2+0.117q3l2=0.1×(60+2.088)×1002+0.117×2.24×1002=0.65×105N·mm;
σ=Mmax/W=0.65×105/3×104=2.17N/mm2;
梁底模面板计算应力σ=2.17N/mm2小于梁底模面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足工程要求!
3.1.2挠度验算
根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载作用。
最大挠度计算公式如下:
ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250
其中,q--作用在模板上的压力线荷载:
q=q1+q2=60+2.088=62.088kN/m;
l--计算跨度(梁底木方间距):
l=100.00mm;
E--面板的弹性模量:
E=9500N/mm2;
面板的最大允许挠度值:
[ν]=100/250=0.4mm;
面板的最大挠度计算值:
ν=0.677×62.088×1004/(100×9500×2.25×105)=0.02mm;
面板的最大挠度计算值:
ν=0.02mm小于面板的最大允许挠度值:
[ν]=0.4mm,满足要求!
3.2梁底支撑木方的计算
1.荷载的计算
(1)钢筋混凝土梁和模板自重设计值(kN/m):
q1=1.2×[25×0.1×2.5+0.30×(0.80+2×2.5)×0.1]=7.71kN/m
(2)施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值(kN/m):
q2=1.4×2.0×0.1=0.28kN/m;
均布荷载设计值q=7.71+0.28=7.99kN/m;
2.支撑方木验算
本工程梁底支撑采用方木,方木的截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:
W=5×10×10/6=83.33cm3;
I=5×10×10×10/12=4.17×102cm4;
E=9000N/mm2;
计算简图及内力、变形图如下:
计算简图
弯矩图(N•mm)
剪力计算图(N)
位移图
经结构力学求解器计算,最大垂直位移为ν=0.419mm(中部)。
最大弯矩为M=0.96kN•m;最大剪力为3.196kN,单个支座最大支撑力为:
3.196kN。
方木最大正应力计算值:
σ=M/W=0.96×106/8.33×104=11.52N/mm2;
方木最大剪应力计算值:
τ=3V/(2bh0)=3×3.196×1000/(2×50×100)=0.96N/mm2;
方木的最大挠度:
ν=0.419mm;
方木的允许挠度:
[ν]=1.000×1000/250=4.000mm;
方木最大应力计算值11.52N/mm2小于方木抗弯强度设计值[f]=13.000N/mm2,满足要求!
方木受剪应力计算值0.96N/mm2小于方木抗剪强度设计值[fv]=1.400N/mm2,满足要求!
方木的最大挠度ν=0.419mm小于方木的最大允许挠度[ν]=4.000mm,满足要求!
3.3木方底部沿梁跨度方向托梁的计算
作用于托梁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。
托梁采用:
钢管(双钢管):
Ф48×3;
W=8.98cm3;
I=21.56cm4;
1.梁两侧托梁的强度计算
托梁按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;集中力P=3.196kN。
梁两侧立杆间距均为500mm。
计算简图(集中荷载作用间距100mm)
弯矩图(N•mm)
剪力计算图(N)
位移计算图
最大弯矩Mmax=0.767kN·m;
最大变形发生在
(1)和(3)中部,经计算数值为νmax=0.298mm;
最大支座力Rmax=14.318kN;
最大应力σ=M/W=0.767×106/(8.98×103)=85.41N/mm2;
托梁的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2;
托梁的最大应力计算值85.41N/mm2小于托梁的抗弯强度设计值205N/mm2,满足要求!
托梁的最大挠度νmax=0.298mm小于500/150与3.33mm,满足要求!
4.梁底立杆的计算
4.1立杆稳定性的计算
立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA)≤[f]
梁两侧立杆稳定性验算
其中N--立杆的轴心压力设计值,它包括:
纵向钢管的最大支座反力:
N1=14.318kN;
脚手架钢管的自重:
N2=1.2×0.149×17.5=3.129kN;
N=N1+N2=14.318+3.129=17.447kN;
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=1.59;
A--立杆净截面面积(cm2):
A=5.06;
W--立杆净截面抵抗矩(cm3):
W=4.49;
σ--钢管立杆轴心受压应力计算值(N/mm2);
[f]--钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205N/mm2;
l0--计算长度(m);
根据《扣件式规范》5.4.6,立杆计算长度l0有两个计算公式l0=kμh和l0=kμ(h+2a),
为安全计,取二者间的大值,即:
k--计算长度附加系数,按规范5.4.6取值为:
1.217;
μ--计算长度系数,本满堂支撑架为剪刀撑设置加强型,由《扣件式规范》附录C表C-3查得,μ=1.636;
a--立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.2m;
得到计算结果:
立杆的计算长度:
l0=kμ(h+2a)=1.217×1.636×(1.2+2×0.2)=3.2m;
l0/i=3200/15.9=201;
由长细比l0/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.180;
钢管立杆受压应力计算值;σ=17477/(0.18×506)=192N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=192N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
4.2立杆的地基承载力计算
根据规范5.5.1可知,立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求:
p=N/A≤fg
地基承载力设计值:
fg=fgk×kc=120×1=120kPa;
其中,地基承载力标准值:
fgk=120kPa;
脚手架地基承载力调整系数:
kc=1;
立杆基础底面的平均压力:
p=N/A=17.477/1=17.477kPa;
其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值:
N=17.477kN;
基础底面面积:
A=1m2。
p=17.477≤fg×0.4=48kPa。
地基承载力满足要求!
5.20m扫描架梁走道板的计算
5.1参数确定
5.1.1模板支架参数
横向间距或排距(m):
0.7~0.8;纵距(m):
1.00;
步距(m):
板底1.20,梁底标高一下板底为1.0;
立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):
0.20;模板支架搭设高度(m):
19.85;
采用的钢管(mm):
Φ48×3.0;
板底支撑连接方式:
方木支撑和钢管支撑,方木支撑(次楞)间距沿走道板纵向间距250mm,钢管(主楞)沿横向700mm~800mm;
立杆承重连接方式:
可调托座;
5.1.2荷载参数
模板与木板自重(kN/m2):
0.350;混凝土与钢筋自重(kN/m3):
25.000;施工均布荷载标准值(kN/m2):
2.500;
5.1.3材料参数
见1.3部分。
5.1.4楼板参数
楼板的计算厚度(mm):
150.00;
5.2模板面板计算
模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度。
模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=80×1.52/6=30cm3;
I=80×1.53/12=22.5cm4;
模板面板的按照三跨连续梁计算。
计算简图
5.2.1荷载计算
(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m):
q1=25×0.8×0.15+0.35×0.8=3.28kN/m;
(2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m):
q2=2.5×0.8=2.0kN/m;
5.2.2强度计算
计算公式如下:
M=0.1ql2
其中:
q=1.2×3.28+1.4×2.0=6.736kN/m
最大弯矩M=0.1×6.736×2502=42100N·m;
面板最大应力计算值σ=M/W=42100/30000=1.40N/mm2;
面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2;
面板的最大应力计算值为1.40N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!
5.2.3挠度计算
挠度计算公式为
ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250
其中q=q1=3.28kN/m
面板最大挠度计算值ν=0.677×3.28×2504/(100×9500×22.5×104)=0.041mm;
面板最大允许挠度[ν]=250/250=1mm;
面板的最大挠度计算值0.041mm小于面板的最大允许挠度1mm,满足要求!
5.3模板底部木方计算
方木按照三跨连续梁计算,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=b×h2/6=5×10×10/6=83.33cm3;
I=b×h3/12=5×10×10×10/12=416.67cm4;
计算简图
5.3.1荷载的计算
钢管的横向间距为0.8m,计算过程中取0.9m计算。
静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m):
q1=25×0.25×0.15+0.35×0.25=1.025kN/m;
(2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m):
q2=3×0.25=0.75kN/m;
5.3.2强度验算
计算公式如下:
M=0.1ql2
均布荷载:
q=1.2×q1+1.4×q2=1.2×1.025+1.4×0.75=2.485kN/m;
最大弯矩:
M=0.1ql2=0.1×2.485×0.92=0.201kN·m;
方木最大应力计算值σ=M/W=0.201×106/83333.33=2.412N/mm2;
方木的抗弯强度设计值[f]=13.000N/mm2;
方木的最大应力计算值为2.412N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13.000N/mm2,满足要求!
5.3.3抗剪验算
截面抗剪强度必须满足:
τ=3V/2bh<[τ]
其中最大剪力:
V=0.6×2.485×0.9=1.342kN;
方木受剪应力计算值τ=3×1.342×103/(2×50×100)=0.403N/mm2;
方木抗剪强度设计值[τ]=1.4N/mm2;
方木的受剪应力计算值0.403N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.4N/mm2,满足要求!
5.3.4挠度验算
计算公式如下:
ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250
均布荷载q=q1=1.025kN/m;
最大挠度计算值ν=0.677×1.025×9004/(100×9000×4166700)=0.121mm;
最大允许挠度[ν]=900/250=3.6mm;
方木的最大挠度计算值0.121mm小于方木的最大允许挠度3.6mm,满足要求!
5.4托梁材料计算
托梁按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;
托梁采用:
钢管(双钢管):
Ф48×3;
W=8.98cm3;
I=21.56cm4;
集中荷载P取纵向板底支撑传递力,P=2.485×0.9/2=1.120kN;
计算简图
弯矩计算图(N•mm)
剪力计算图(N)
位移图
经计算,位移最大处如图所示,最大变形:
νmax=0.677mm;
最大弯矩:
Mmax=0.42kN·m;
最大支座力:
Qmax=2.1+1.68=3.78kN;
最大应力σ=420000/8980=46.771N/mm2;
托梁的抗压强度设计值:
[f]=205N/mm2;
托梁的最大应力计算值46.771N/mm2小于托梁的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!
托梁的最大挠度为0.677小于1000/150与10mm,满足要求!
5.5走道板下部立杆的计算
5.5.1模板支架立杆荷载设计值(轴力)
作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。
1、静荷载标准值包括以下内容
(1)脚手架的自重(kN):
NG1=0.158×20=3.16kN;
钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。
(2)模板的自重(kN)