柱模板计算书.docx
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柱模板计算书
柱模板计算书
某市的一栋高层建筑工程,地下1层,地面20层。
冲孔灌注桩基础。
柱模板的计算依据《建筑施工手册》第四版、《建筑施工计算手册》江正荣著、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等规范编制。
柱模板的背部支撑由两层(木楞或钢楞)组成,第一层为直接支撑模板的竖楞,用以支撑混凝土对模板的侧压力;第二层为支撑竖楞的柱箍,用以支撑竖楞所受的压力;柱箍之间用对拉螺栓相互拉接,形成一个完整的柱模板支撑体系。
柱模板设计示意图
柱截面宽度B(mm):
1000.00;柱截面高度H(mm):
1200.00;柱模板的总计算高度:
H=3.00m;
根据规范,当采用溜槽、串筒或导管时,倾倒混凝土产生的荷载标准值为2.00kN/m2;
计算简图
一、参数信息
1.基本参数
柱截面宽度B方向对拉螺栓数目:
1;柱截面宽度B方向竖楞数目:
5;
柱截面高度H方向对拉螺栓数目:
2;柱截面高度H方向竖楞数目:
6;
对拉螺栓直径(mm):
M12;
2.柱箍信息
柱箍材料:
钢楞;截面类型:
圆钢管48×3.5;
钢楞截面惯性矩I(cm4):
12.19;钢楞截面抵抗矩W(cm3):
5.08;
柱箍的间距(mm):
500;柱箍合并根数:
2;
3.竖楞信息
竖楞材料:
木楞;竖楞合并根数:
1;
宽度(mm):
100.00;高度(mm):
100.00;
4.面板参数
面板类型:
胶合面板;面板厚度(mm):
18.00;
面板弹性模量(N/mm2):
5000.00;面板抗弯强度设计值fc(N/mm2):
23.00;
面板抗剪强度设计值(N/mm2):
1.40;
5.木方和钢楞
方木抗弯强度设计值fc(N/mm2):
13.00;方木弹性模量E(N/mm2):
8000.00;
方木抗剪强度设计值ft(N/mm2):
1.40;
钢楞弹性模量E(N/mm2):
210000.00;钢楞抗弯强度设计值fc(N/mm2):
205.00;
二、柱模板荷载标准值计算
其中γ--混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;
t--新浇混凝土的初凝时间,取5.000h;
T--混凝土的入模温度,取20.000℃;
V--混凝土的浇筑速度,取3.000m/h;
H--模板计算高度,取3.000m;
β1--外加剂影响修正系数,取1.200;
β2--混凝土坍落度影响修正系数,取1.150。
根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;
分别计算得63.102kN/m2、72.000kN/m2,取较小值63.102kN/m2作为本工程计算荷载。
计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=63.102kN/m2;
倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=2kN/m2。
三、柱模板面板的计算
模板结构构件中的面板属于受弯构件,按简支梁或连续梁计算。
本工程中取柱截面宽度B方向和H方向中竖楞间距最大的面板作为验算对象,进行强度、刚度计算。
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
由前述参数信息可知,柱截面宽度B方向竖楞间距最大,为l=225mm,且竖楞数为5,面板为大于3跨,因此对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的三跨连续梁进行计算。
面板计算简图
1.面板抗弯强度验算
对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的三跨连续梁用下式计算最大跨中弯距:
其中,M--面板计算最大弯距(N·mm);
l--计算跨度(竖楞间距):
l=225.0mm;
q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值q1:
1.2×63.10×0.50×0.90=34.075kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值q2:
1.4×2.00×0.50×0.90=1.260kN/m;
式中,0.90为按《施工手册》取用的临时结构折减系数。
q=q1+q2=34.075+1.260=35.335kN/m;
面板的最大弯距:
M=0.1×35.335×225×225=1.79×105N.mm;
面板最大应力按下式计算:
其中,σ--面板承受的应力(N/mm2);
M--面板计算最大弯距(N·mm);
W--面板的截面抵抗矩:
b:
面板截面宽度,h:
面板截面厚度;
W=500×18.0×18.0/6=2.70×104mm3;
f--面板的抗弯强度设计值(N/mm2);f=23.000N/mm2;
面板的最大应力计算值:
σ=M/W=1.79×105/2.70×104=6.625N/mm2;
面板的最大应力计算值σ=6.625N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[σ]=23N/mm2,满足要求!
2.面板抗剪验算
最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,公式如下:
其中,∨--面板计算最大剪力(N);
l--计算跨度(竖楞间距):
l=225.0mm;
q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值q1:
1.2×63.10×0.50×0.90=34.075kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值q2:
1.4×2.00×0.50×0.90=1.260kN/m;
式中,0.90为按《施工手册》取用的临时结构折减系数。
q=q1+q2=34.075+1.260=35.335kN/m;
面板的最大剪力:
∨=0.6×35.335×225.0=4770.236N;
截面抗剪强度必须满足下式:
其中,τ--面板承受的剪应力(N/mm2);
∨--面板计算最大剪力(N):
∨=4770.236N;
b--构件的截面宽度(mm):
b=500mm;
hn--面板厚度(mm):
hn=18.0mm;
fv---面板抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=23.000N/mm2;
面板截面受剪应力计算值:
τ=3×4770.236/(2×500×18.0)=0.795N/mm2;
面板截面抗剪强度设计值:
[fv]=1.400N/mm2;
面板截面的受剪应力τ=0.795N/mm2小于面板截面抗剪强度设计值[fv]=1.4N/mm2,满足要求!
3.面板挠度验算
最大挠度按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,挠度计算公式如下:
其中,q--作用在模板上的侧压力线荷载(kN/m):
q=63.10×0.50=31.55kN/m;
ν--面板最大挠度(mm);
l--计算跨度(竖楞间距):
l=225.0mm;
E--面板弹性模量(N/mm2):
E=5000.00N/mm2;
I--面板截面的惯性矩(mm4);
I=500×18.0×18.0×18.0/12=2.43×105mm4;
面板最大容许挠度:
[ν]=225/250=0.9mm;
面板的最大挠度计算值:
ν=0.677×31.55×225.04/(100×5000.0×2.43×105)=0.451mm;
面板的最大挠度计算值ν=0.451mm小于面板最大容许挠度设计值[ν]=0.9mm,满足要求!
四、竖楞方木的计算
模板结构构件中的竖楞(小楞)属于受弯构件,按连续梁计算。
本工程柱高度为3.0m,柱箍间距为500mm,竖楞为大于3跨,因此按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,竖楞采用木楞,宽度100mm,高度100mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=100×100×100/6=166.67cm3;
I=100×100×100×100/12=833.33cm4;
竖楞方木计算简图
1.抗弯强度验算
支座最大弯矩计算公式:
其中,M--竖楞计算最大弯距(N·mm);
l--计算跨度(柱箍间距):
l=500.0mm;
q--作用在竖楞上的线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值q1:
1.2×63.10×0.23×0.90=15.334kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值q2:
1.4×2.00×0.23×0.90=0.567kN/m;
q=(15.334+0.567)/1=15.901kN/m;
竖楞的最大弯距:
M=0.1×15.901×500.0×500.0=3.98×105N.mm;
其中,σ--竖楞承受的应力(N/mm2);
M--竖楞计算最大弯距(N·mm);
W--竖楞的截面抵抗矩(mm3),W=1.67×105;
f--竖楞的抗弯强度设计值(N/mm2);f=13.000N/mm2;
竖楞的最大应力计算值:
σ=M/W=3.98×105/1.67×105=2.385N/mm2;
竖楞的最大应力计算值σ=2.385N/mm2小于竖楞的抗弯强度设计值[σ]=13N/mm2,满足要求!
2.抗剪验算
最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,公式如下:
其中,∨--竖楞计算最大剪力(N);
l--计算跨度(柱箍间距):
l=500.0mm;
q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值q1:
1.2×63.10×0.23×0.90=15.334kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值q2:
1.4×2.00×0.23×0.90=0.567kN/m;
q=(15.334+0.567)/1=15.901kN/m;
竖楞的最大剪力:
∨=0.6×15.901×500.0=4770.236N;
截面抗剪强度必须满足下式:
其中,τ--竖楞截面最大受剪应力(N/mm2);
∨--竖楞计算最大剪力(N):
∨=4770.236N;
b--竖楞的截面宽度(mm):
b=100.0mm;
hn--竖楞的截面高度(mm):
hn=100.0mm;
fv--竖楞的抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=1.400N/mm2;
竖楞截面最大受剪应力计算值:
τ=3×4770.236/(2×100.0×100.0)=0.716N/mm2;
竖楞截面抗剪强度设计值:
[fv]=1.400N/mm2;
竖楞截面最大受剪应力计算值τ=0.716N/mm2小于竖楞截面抗剪强度设计值[fv]=1.4N/mm2,满足要求!
3.挠度验算
最大挠度按三跨连续梁计算,公式如下:
其中,q--作用在竖楞上的线荷载(kN/m):
q=63.10×0.23=14.20kN/m;
ν--竖楞最大挠度(mm);
l--计算跨度(柱箍间距):
l=500.0mm;
E--竖楞弹性模量(N/mm2):
E=8000.00N/mm2;
I--竖楞截面的惯性矩(mm4),I=8.33×106;
竖楞最大容许挠度:
[ν]=500/250=2mm;
竖楞的最大挠度计算值:
ν=0.677×14.20×500.04/(100×8000.0×8.33×106)=0.090mm;
竖楞的最大挠度计算值ν=0.09mm小于竖楞最大容许挠度[ν]=2mm,满足要求!
五、B方向柱箍的计算
本算例中,柱箍采用钢楞,截面类型为圆钢管48×3.5;
截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
钢柱箍截面抵抗矩W=5.08cm3;
钢柱箍截面惯性矩I=12.19cm4;
柱箍为2跨,按集中荷载二跨连续梁计算(附计算简图):
B方向柱箍计算简图
其中P--竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN);
P=(1.2×63.1×0.9+1.4×2×0.9)×0.225×0.5/2=3.98kN;
B方向柱箍剪力图(kN)
最大支座力:
N=12.243kN;
B方向柱箍弯矩图(kN·m)
最大弯矩:
M=0.637kN.m;
B方向柱箍变形图(mm)
最大变形:
V=0.418mm;
1.柱箍抗弯强度验算
柱箍截面抗弯强度验算公式
其中,柱箍杆件的最大弯矩设计值:
M=0.64kN.m;
弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩:
W=5.08cm3;
B边柱箍的最大应力计算值:
σ=119.38N/mm2;
柱箍的抗弯强度设计值:
[f]=205N/mm2;
B边柱箍的最大应力计算值σ=119.38N/mm2小于柱箍的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
2.柱箍挠度验算
经过计算得到:
ν=0.418mm;
柱箍最大容许挠度:
[ν]=500/250=2mm;
柱箍的最大挠度ν=0.418mm小于柱箍最大容许挠度[ν]=2mm,满足要求!
六、B方向对拉螺栓的计算
计算公式如下:
其中N--对拉螺栓所受的拉力;
A--对拉螺栓有效面积(mm2);
f--对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;
查表得:
对拉螺栓的型号:
M12;
对拉螺栓的有效直径:
9.85mm;
对拉螺栓的有效面积:
A=76mm2;
对拉螺栓所受的最大拉力:
N=12.243kN。
对拉螺栓最大容许拉力值:
[N]=1.70×105×7.60×10-5=12.92kN;
对拉螺栓所受的最大拉力N=12.243kN小于对拉螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN,对拉螺栓强度验算满足要求!
七、H方向柱箍的计算
本工程中,柱箍采用钢楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本工程中,柱箍采用钢楞,截面类型为圆钢管48×3.5;
截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
钢柱箍截面抵抗矩W=5.08cm3;
钢柱箍截面惯性矩I=121.9cm4;
柱箍为大于3跨,按三跨连续梁计算(附计算简图):
H方向柱箍计算简图
其中P--竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN);
P=(1.2×63.1×0.9+1.4×2×0.9)×0.22×0.5/2=3.89kN;
H方向柱箍剪力图(kN)
最大支座力:
N=8.185kN;
H方向柱箍弯矩图(kN·m)
最大弯矩:
M=0.373kN.m;
H方向柱箍变形图(mm)
最大变形:
V=0.267mm;
1.柱箍抗弯强度验算
柱箍截面抗弯强度验算公式:
其中,柱箍杆件的最大弯矩设计值:
M=0.37kN.m;
弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩:
W=5.08cm3;
H边柱箍的最大应力计算值:
σ=70.014N/mm2;
柱箍的抗弯强度设计值:
[f]=205N/mm2;
H边柱箍的最大应力计算值σ=70.014N/mm2小于柱箍的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
2.柱箍挠度验算
经过计算得到:
V=0.267mm;
柱箍最大容许挠度:
[V]=400/250=1.6mm;
柱箍的最大挠度V=0.267mm小于柱箍最大容许挠度[V]=1.6mm,满足要求!
八、H方向对拉螺栓的计算
验算公式如下:
其中N--对拉螺栓所受的拉力;
A--对拉螺栓有效面积(mm2);
f--对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;
查表得:
对拉螺栓的直径:
M12;
对拉螺栓有效直径:
9.85mm;
对拉螺栓有效面积:
A=76mm2;
对拉螺栓最大容许拉力值:
[N]=1.70×105×7.60×10-5=12.92kN;
对拉螺栓所受的最大拉力:
N=8.185kN。
对拉螺栓所受的最大拉力:
N=8.185kN小于[N]=12.92kN,对拉螺栓强度验算满足要求!