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高支模计算

梁模板(扣件钢管架)计算书

中工程;工程建设地点:

;属于结构;地上0层;地下0层;建筑高度:

0m;标准层层高:

0m;总建筑面积:

0平方米;总工期:

0天。

本工程由投资建设,设计,地质勘察,监理,组织施工;由担任项目经理,担任技术负责人。

高支撑架的计算依据《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)等规范编制。

因本工程梁支架高度大于4米,根据有关文献建议,如果仅按规范计算,架体安全性仍不能得到完全保证。

为此计算中还参考了《施工技术》2002(3):

《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分内容。

梁段:

L1。

一、参数信息

1.模板支撑及构造参数

梁截面宽度B(m):

0.30;梁截面高度D(m):

0.70;

混凝土板厚度(mm):

130.00;立杆沿梁跨度方向间距La(m):

1.10;

立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):

0.10;

立杆步距h(m):

1.50;板底承重立杆横向间距或排距Lb(m):

1.20;

梁支撑架搭设高度H(m):

10.20;梁两侧立杆间距(m):

1.00;

承重架支撑形式:

梁底支撑小楞平行梁截面方向;

梁底增加承重立杆根数:

0;

采用的钢管类型为Φ48×3;

立杆承重连接方式:

双扣件,考虑扣件质量及保养情况,取扣件抗滑承载力折减系数:

0.75;

2.荷载参数

新浇混凝土重力密度(kN/m3):

24.00;模板自重(kN/m2):

0.50;钢筋自重(kN/m3):

1.50;

施工均布荷载标准值(kN/m2):

2.0;新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):

16.8;

振捣混凝土对梁底模板荷载(kN/m2):

2.0;振捣混凝土对梁侧模板荷载(kN/m2):

4.0;

3.材料参数

木材品种:

柏木;木材弹性模量E(N/mm2):

9000.0;

木材抗压强度设计值fc(N/mm):

16.0;

木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):

17.0;木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):

1.7;

面板材质:

胶合面板;面板厚度(mm):

20.00;

面板弹性模量E(N/mm2):

6000.0;面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):

13.0;

4.梁底模板参数

梁底方木截面宽度b(mm):

60.0;梁底方木截面高度h(mm):

80.0;

梁底模板支撑的间距(mm):

300.0;

5.梁侧模板参数

次楞间距(mm):

250;主楞竖向根数:

3;

穿梁螺栓直径(mm):

M12;穿梁螺栓水平间距(mm):

500;

主楞到梁底距离依次是:

30mm,200mm,400mm;

主楞材料:

圆钢管;

直径(mm):

48.00;壁厚(mm):

3.00;

主楞合并根数:

2;

次楞材料:

木方;

宽度(mm):

60.00;高度(mm):

80.00;

二、梁侧模板荷载计算

按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:

F=0.22γtβ1β2V1/2

F=γH

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2.000h;

T--混凝土的入模温度,取20.000℃;

V--混凝土的浇筑速度,取1.500m/h;

H--混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取0.700m;

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。

分别计算得17.848kN/m2、16.800kN/m2,取较小值16.800kN/m2作为本工程计算荷载。

三、梁侧模板面板的计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。

强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。

面板计算简图(单位:

mm)

1.强度计算

材料抗弯强度验算公式如下:

σ=M/W

其中,W--面板的净截面抵抗矩,W=57×2×2/6=38cm3;

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=1.2×0.57×16.8×0.9=10.342kN/m;

振捣混凝土荷载设计值:

q2=1.4×0.57×4×0.9=2.873kN/m;

计算跨度:

l=250mm;

面板的最大弯矩M=0.1×10.342×2502+0.117×2.873×2502=8.56×104N·mm;

面板的最大支座反力为:

N=1.1q1l+1.2q2l=1.1×10.342×0.25+1.2×2.873×0.25=3.706kN;

经计算得到,面板的受弯应力计算值:

σ=8.56×104/3.80×104=2.3N/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=2.3N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求!

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=10.342N/mm;

l--计算跨度:

l=250mm;

E--面板材质的弹性模量:

E=6000N/mm2;

I--面板的截面惯性矩:

I=57×2×2×2/12=38cm4;

面板的最大挠度计算值:

ν=0.677×10.342×2504/(100×6000×3.80×105)=0.12mm;

面板的最大容许挠度值:

[ν]=l/250=250/250=1mm;

面板的最大挠度计算值ν=0.12mm小于面板的最大容许挠度值[ν]=1mm,满足要求!

四、梁侧模板支撑的计算

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两跨连续梁计算。

次楞均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到:

q=3.706/(0.700-0.130)=6.502kN/m

本工程中,次楞采用木方,宽度60mm,高度80mm,截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:

W=1×6×8×8/6=64cm3;

I=1×6×8×8×8/12=256cm4;

E=9000.00N/mm2;

计算简图

剪力图(kN)

弯矩图(kN·m)

变形图(mm)

经过计算得到最大弯矩M=0.094kN·m,最大支座反力R=2.214kN,最大变形ν=0.060mm

(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=9.40×104/6.40×104=1.5N/mm2;

次楞的抗弯强度设计值:

[f]=17N/mm2;

次楞最大受弯应力计算值σ=1.5N/mm2小于次楞的抗弯强度设计值[f]=17N/mm2,满足要求!

(2)次楞的挠度验算

次楞的最大容许挠度值:

[ν]=200/400=0.5mm;

次楞的最大挠度计算值ν=0.06mm小于次楞的最大容许挠度值[ν]=0.5mm,满足要求!

2.主楞计算

主楞承受次楞传递的集中力,取次楞的最大支座力2.214kN,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

主楞计算剪力图(kN)

主楞计算弯矩图(kN·m)

主楞计算变形图(mm)

经过计算得到最大弯矩M=0.249kN·m,最大支座反力R=4.926kN,最大变形ν=0.093mm

(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=2.49×105/8.99×103=27.7N/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=27.7N/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0.093mm

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=0.093mm小于主楞的最大容许挠度值[ν]=1.25mm,满足要求!

五、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:

W=300×20×20/6=2.00×104mm3;

I=300×20×20×20/12=2.00×105mm4;

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×(24.00+1.50)×0.30×0.70×0.90=5.783kN/m;

模板结构自重荷载设计值:

q2:

1.2×0.50×0.30×0.90=0.162kN/m;

施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值:

q3:

1.4×(2.00+2.00)×0.30×0.90=1.512kN/m;

最大弯矩计算公式如下:

Mmax=0.1(q1+q2)l2+0.117q3l2=0.1×(5.783+0.162)×3002+0.117×1.512×3002=6.94×104N·mm;

σ=Mmax/W=6.94×104/2.00×104=3.5N/mm2;

梁底模面板计算应力σ=3.5N/mm2小于梁底模面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求!

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=5.783+0.162=5.945kN/m;

l--计算跨度(梁底支撑间距):

l=300.00mm;

E--面板的弹性模量:

E=6000.0N/mm2;

面板的最大允许挠度值:

[ν]=300.00/250=1.200mm;

面板的最大挠度计算值:

ν=0.677×5.945×3004/(100×6000×2.00×105)=0.272mm;

面板的最大挠度计算值:

ν=0.272mm小于面板的最大允许挠度值:

[ν]=1.2mm,满足要求!

六、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×[(24+1.5)×0.7×0.3+0.5×0.3×(2×0.57+0.3)/0.3]=7.29kN/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+2)×0.3=1.68kN/m;

均布荷载设计值q=7.290+1.680=8.970kN/m;

梁两侧楼板荷载以集中荷载的形式传递,其设计值:

p=0.30×[1.2×0.13×24.00+1.4×(2.00+2.00)]×(1.00-0.30)/4=0.491kN

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=6×8×8/6=6.40×101cm3;

I=6×8×8×8/12=2.56×102cm4;

E=9000N/mm2;

计算简图及内力、变形图如下:

简图(kN·m)

剪力图(kN)

弯矩图(kN·m)

变形图(mm)

方木的支座力:

N1=N2=1.837kN;

最大弯矩:

M=0.740kN·m

最大剪力:

V=1.837kN

方木最大正应力计算值:

σ=M/W=0.74×106/6.40×104=11.6N/mm2;

方木最大剪应力计算值:

τ=3V/(2bh0)=3×1.837×1000/(2×60×80)=0.574N/mm2;

方木的最大挠度:

ν=2.766mm;

方木的允许挠度:

[ν]=1.000×1000/250=4.000mm;

方木最大应力计算值11.557N/mm2小于方木抗弯强度设计值[f]=17.000N/mm2,满足要求!

方木受剪应力计算值0.574N/mm2小于方木抗剪强度设计值[fv]=1.700N/mm2,满足要求!

方木的最大挠度ν=2.766mm小于方木的最大允许挠度[ν]=4.000mm,满足要求!

七、梁跨度方向钢管的计算

作用于梁跨度方向钢管的集中荷载为梁底支撑方木的支座反力。

钢管的截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:

W=4.49cm3;

I=10.78cm4;

E=206000N/mm2;

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;集中力P=1.837kN

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图(kN·m)

支撑钢管计算变形图(mm)

支撑钢管计算剪力图(kN)

最大弯矩Mmax=0.747kN·m;

最大变形νmax=2.646mm;

最大支座力Rmax=7.357kN;

最大应力σ=M/W=0.747×106/(4.49×103)=166.3N/mm2;

支撑钢管的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2;

支撑钢管的最大应力计算值166.3N/mm2小于支撑钢管的抗弯强度设计值205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度νmax=2.646mm小于1100/150与10mm,满足要求!

八、扣件抗滑移的计算

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编,P96页,双扣件承载力设计值取16.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.75,该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.00kN。

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12.00kN;

  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,根据前面计算结果得到R=7.357kN;

R<12.00kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

九、立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式

σ=N/(φA)≤[f]

1.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=7.357kN;

脚手架钢管的自重:

N2=1.2×0.129×10.2=1.58kN;

楼板混凝土、模板及钢筋的自重:

N3=1.2×[(1.200/2+(1.000-0.300)/4)×1.100×0.500+(1.200/2+(1.000-0.300)/4)×1.100×0.130×(1.500+24.000)]=3.903kN;

施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值:

N4=1.4×(2.000+2.000)×[1.200/2+(1.000-0.300)/4]×1.100=4.774kN;

N=N1+N2+N3+N4=7.357+1.58+3.903+4.774=17.614kN;

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=4.24;

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;

lo--计算长度(m);

根据《扣件式规范》,立杆计算长度lo有两个计算公式lo=kμh和lo=h+2a,

为安全计,取二者间的大值,即:

lo=Max[1.167×1.71×1.5,1.5+2×0.1]=2.993m;

k--计算长度附加系数,取值为:

1.167;

μ--计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3,μ=1.71;

a--立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.1m;

得到计算结果:

立杆的计算长度

lo/i=2993.355/15.9=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;

钢管立杆受压应力计算值;σ=17614.234/(0.203×424)=204.6N/mm2;

钢管立杆稳定性计算σ=204.6N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

十、梁模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]

除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外,还要考虑以下内容

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或双立杆;

b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆,确保两方向足够的设计刚度;

c.梁和楼板荷载相差较大时,可以采用不同的立杆间距,但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。

2.立杆步距的设计

a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时,可以采用等步距设置;

b.当中部有加强层或支架很高,轴力沿高度分布变化较大,可采用下小上大的变步距设置,但变化不要过多;

c.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜,不宜超过1.5m。

3.整体性构造层的设计

a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时,需要设置整体性单或双水平加强层;

b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑,且须与立杆连接,设置

斜杆层数要大于水平框格总数的1/3;

c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置,四周和中部每10--15m设竖向斜杆,使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层;

d.在任何情况下,高支撑架的顶部和底部(扫地杆的设置层)必须设水平加强层。

4.剪刀撑的设计

a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑;

b.中部可根据需要并依构架框格的大小,每隔10--15m设置。

5.顶部支撑点的设计

a.最好在立杆顶部设置支托板,其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm;

b.顶部支撑点位于顶层横杆时,应靠近立杆,且不宜大于200mm;

c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算,当设计荷载N≤12kN时,可用双扣件;大于12kN时应用顶托方式。

6.支撑架搭设的要求

a.严格按照设计尺寸搭设,立杆和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。

7.施工使用的要求

a.精心设计混凝土浇筑方案,确保模板支架施工过程中均衡受载,最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式;

b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载,对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施,钢筋等材料不能在支架上方堆放;

c.浇筑过程中,派人检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。

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