研发中心高支模板方案新.docx

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研发中心高支模板方案新

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第一章概况

1、工程概况

廊坊精雕数控机床制造基地研发中心主体结构，首层层高大于4m，所以此部份主体结构施工时，模板的支设都属于高支架模板。

2、编制依据

该设计计算依据为《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）等规范编制。

因本工程首层梁板支架高度均大于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,《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分内容。

3、施工方法

（1）严格遵守《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130－2001）要求。

支撑架采用Φ48×3.5钢管。

（2）立杆纵向间距1m，横向间距为1m，横杆间距（步高）为1.50m。

第一步架步高不得大于1.8m，且大横杆水平偏差不得大于5cm。

搭设时拉线对齐。

（3）脚手架各杆件相交伸出的端头均应大于10cm，以防杆件滑落。

（4）纵向水平杆接长应采用对接扣件或搭接并应符合下列规定：

两根相邻纵向水平杆的接头不应设置在同步或同跨内；不

同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm，各接头中心至最近主节点的距离不应大于纵距的1/3。

搭接长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100mm。

立杆采用对接接长时，立杆的对接扣件应交错布置，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相邻接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm，各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。

（5）满堂支撑架应根据架体的类型设置剪刀撑并应符合下列规定：

在架体外侧周边及内部纵、横向每5m-8m，应由底至顶设置连续竖向剪刀撑，剪刀撑应为5m-8m，

在竖向剪刀撑顶部交点平面应设置连续水平剪刀撑。

当支撑高度超过8mm，扫地杆的设置层应设置水平剪刀撑。

水平剪刀撑至架体底平面距离与水平剪刀撑间距不宜超过8m。

（6）满堂支撑架的可调底座，可调拖撑螺杆伸出长度不宜超过300mm，插入力杆内的长度不应小于150mm。

（7）当满堂支撑架高宽比大于2或2.5时，满堂支撑架应在支撑架的四周和中部与结构柱进行刚性连接，连接件水平间距应为6m-9m，竖向间距应为2m-3m。

（8）满堂支撑架立杆伸出顶层水平杆中心至支撑点的长度不应超过0.5m。

垂直度的偏差控制在±50mm以内，横杆在每一面脚手架范围内的纵向水平高差不得超过20mm，局部高低差不得超过5cm。

（9）纵向或横向水平杆的轴线对立杆轴线的偏心距不大于55mm

（10）支架立杆下应设置木垫板，垫板采用40×140×2660垫木。

（11）浇注梁板砼时，应专人看护，发现紧固件滑动或杆件变形异常时，应立即报告，由值班施工员组织人员，把滑移部位顶回原位，以及加固变形杆件，防止质量事故和连续下沉造成意外坍塌。

4、安装安全技术措施

（1）应遵守高处作业安全技术规范有关规定。

（2）立杆应间隔交叉有同长度的钢管，将相邻立杆的对接接头位于不同高度上，使立杆的薄弱截面错开，以免形成薄弱层面，造成支撑体系失稳。

（3）所有钢管、扣件等材料必须经检验符合规格，无缺陷方可使用。

（4）模板及其支撑系统在安装过程中须设置防倾覆的可靠临时措施。

（5）施工现场应搭设工作梯，作业人员不得爬支架上下。

（6）高支模上高空临边要有足够的操作平台和安全防护，特别在平台外缘部分应加强防护。

（7）模板安装、钢筋绑扎、砼浇筑时应避免材料、机具、工具过于集中堆放。

（8）不准架设探头板及未固定的杆。

（9）扣件的紧固是否符合要求，可使用矩扳手实测，要40～60N.M。

（10）安装模板按工序进行，模板没有固定不得进行下一道工序作业。

5、拆除安全技术措施

（1）模板拆除须待受力结构板达到规范要求强度后进行，防止倒塌事故发生。

（2）拆模板，应经施工技术人员按试块强度检查，确认砼已达到拆模强度时，方可拆除。

（3）拆模应严格遵守从上而下的原则，先拆除非承重模板，后拆除重模板，禁止抛掷模板。

（4）高处、复杂结构模板的拆除，应有专人指挥和切实可靠的安装措施，并在下面标出作业区，严禁非操作人员靠近，拆下的模板应集中吊运，并多点捆牢，不准向下乱仍。

（5）工作前，应检查所有的工具是否牢固，扳手等工具必须用绳链系挂在身上，工作时思想集中，防止钉子扎脚和从空中滑落。

（6）拆除模板采用长撬杆，严禁操作人员站在拆除的模板下。

在拆除楼板模板时，要注意防止整块模板掉下，尤其是用定型模板作平台模板时，更要注意，防止模板突然全部掉下伤人。

（7）拆除间歇时，应将已活动模板、拉杆、支撑等固定牢固，严防突然掉落，倒塌伤人。

（8）已拆除的模板、拉杆、支撑等应及时运走或妥善堆放，严防操作人员因扶空、踏空堕落。

（9）在混凝土墙体、平台上有预留洞时，应在模板拆除后，随即在墙洞上做好安全防护，或将板的洞盖严。

第二章板模板（扣件钢管高架）设计计算

一、参数信息:

1.模板支架设计

横向间距或排距（m）:

1.00；纵距（m）:

1.00；步距（m）:

1.50；

立杆上端伸出长度（m）:

1.0；模板支架搭设高度（m）:

6.00；

采用的钢管（mm）:

Φ48×3.5；

扣件连接方式:

考虑扣件的保养情况，扣件抗滑承载力系数:

0.80；

板底支撑连接方式:

方木支撑；

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；

二、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式:

其中N----立杆的轴心压力设计值（kN）：

N=11.916kN；

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=1.58cm；

A----立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩）（cm3）：

W=5.08cm3；

σ--------钢管立杆最大应力计算值（N/mm2）；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

L0----计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》，按下式计算

l0=h+2a

k1----计算长度附加系数，取值为1.155；

u----计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.7；

a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=1.0m；

上式的计算结果：

立杆计算长度L0=h+2a=1.5+1.0×2=0.17m；

L0/i=170/15.8=10.8；

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=0.53；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=13716.48/（0.53×489）=52.925N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=52.925N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由下式计算

l0=k1k2（h+2a）

k1--计算长度附加系数按照表1取值1.185；

k2--计算长度附加系数，h+2a=0.17按照表2取值1.007；

上式的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.185×1.007×（1.5+0.5×2）=2.029m；

Lo/i=2028.602/15.8=128；

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=0.406；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=13716.48/（0.406×489）=69.089N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=69.089N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

以上表参照:

《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。

第三章梁模板（扣件钢管高架）设计计算

一、参数信息

1.模板支撑及构造设计

梁截面宽度B（m）:

0.40；

梁截面高度D（m）:

0.80

混凝土板厚度（mm）:

120；

立杆梁跨度方向间距La（m）:

1.00；

立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）:

1.0；

立杆步距h（m）:

1.50；

梁支撑架搭设高度H（m）：

6.0；

梁两侧立柱间距（m）:

1.30；

承重架支设:

多根承重立杆，方木支撑垂直梁截面；

梁底增加承重立杆根数:

2；

板底承重立杆横向间距或排距Lb（m）:

1.00；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

扣件连接方式:

单扣件，考虑扣件质量及保养情况，取扣件抗滑承载力折减系数:

0.80；

2.荷载参数

模板自重（kN/m2）:

0.35；

钢筋自重（kN/m3）:

1.50；

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

2.5；

现浇混凝土侧压力标准值（kN/m2）:

18.0；

倾倒混凝土侧压力（kN/m2）:

2.0；

振捣混凝土荷载标准值（kN/m2）:

2.0

3.梁底模板参数

梁底方木截面宽度b（mm）：

50.0；

梁底方木截面高度h（mm）：

100.0；

梁底纵向支撑根数：

2；

面板厚度（mm）：

12.0；

4.梁侧模板参数

穿梁螺栓水平间距（mm）：

900；

穿梁螺栓竖向根数：

1；

穿梁螺栓直径（mm）：

M12；

截面类型为圆钢管48×3.5；

二、穿梁螺栓的计算

验算公式如下:

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；

查表得：

穿梁螺栓的直径:

12mm；

穿梁螺栓有效直径:

9.85mm；

穿梁螺栓有效面积:

A=76mm2；

穿梁螺栓所受的最大拉力:

N=18×0.5×0.3=2.7kN。

穿梁螺栓最大容许拉力值:

[N]=170×76/1000=12.92kN；

穿梁螺栓所受的最大拉力N=2.7kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN，满足要求！

三、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。

计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。

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=1000×18×18/6=5.40×104mm3；

I=1000×18×18×18/12=4.86×105mm4；

1.抗弯强度验算

按以下公式进行面板抗弯强度验算：

其中，σ--梁底模板的弯曲应力计算值（N/mm2）；

M--计算的最大弯矩（kN.m）；

l--计算跨度（梁底支撑间距）:

l=100.00mm；

q--作用在梁底模板的均布荷载设计值（kN/m）；

现浇混凝土及钢筋荷载设计值：

q1:

1.2×（24.00+1.50）×1.00×0.80×0.40=22.03kN/m；

模板结构自重荷载：

q2:

1.2×0.4×1.00×0.80=0.38kN/m；

振捣混凝土时产生的荷载设计值：

q3:

1.4×2.00×1.00×0.80=2.52kN/m；

q=q1+q2+q3=22.03+0.38+2.52=24.93kN/m；

跨中弯矩计算公式如下:

Mmax=0.10×24.93×0.12=0.025kN.m；

σ=0.025×106/5.40×104=0.462N/mm2；

梁底模面板计算应力σ=0.462N/mm2小于梁底模面板的抗压强度设计值[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:

其中，q--作用在模板上的压力线荷载:

q=（（24.0+1.50）×0.800+0.4）×1.00=20.75KN/m；

l--计算跨度（梁底支撑间距）:

l=100.00mm；

E--面板的弹性模量:

E=9500.0N/mm2；

面板的最大允许挠度值:

[ω]=100.00/250=0.400mm；

面板的最大挠度计算值:

ω=0.677×20.75×1004/（100×9500×4.86×105）=0.003mm；

面板的最大挠度计算值:

ω=0.003mm小于面板的最大允许挠度值:

[ω]=100/250=0.4mm，满足要求！

四、梁底支撑的计算

本工程梁底支撑采用方木。

强度及抗剪验算要考虑模板结构自重荷载、现浇混凝土自重荷载、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、现浇混凝土自重、钢筋自重荷载。

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土梁自重（kN/m）：

q1=（24+1.5）×0.8×0.4=2.04kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q2=0.4×0.1×（2×0.8+0.4）/0.3=0.222kN/m；

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN/m）：

经计算得到，活荷载标准值P1=（2.5+2）×0.1=0.45kN/m；

2.方木的支撑力验算

静荷载设计值q=1.2×2.04+1.2×0.222=2.714kN/m；

活荷载设计值P=1.4×0.45=0.63kN/m；

方木计算简图

方木按照三跨连续梁计算。

本算例中，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5×10×10/6=83.33cm3；

I=5×10×10×10/12=416.67cm4；

方木强度验算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的设计值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

线荷载设计值q=2.714+0.63=3.344kN/m；

最大弯距M=0.1ql2=0.1×3.344×1×1=0.334kN.m；

最大应力σ=M/W=0.334×106/83333.3=4.013N/mm2；

抗弯强度设计值[f]=13N/mm2；

方木的最大应力计算值4.013N/mm2小于方木抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

方木抗剪验算：

最大剪力的计算公式如下:

截面抗剪强度必须满足:

其中最大剪力:

V=0.6×3.344×1=2.006kN；

方木受剪应力计算值τ=3×2006.4/（2×50×100）=0.602N/mm2；

方木抗剪强度设计值[τ]=1.7N/mm2；

方木的受剪应力计算值0.602N/mm2小于方木抗剪强度设计值1.7N/mm2,满足要求!

方木挠度验算:

最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

q=2.040+0.222=2.262kN/m；

方木最大挠度计算值ω=0.677×2.262×10004/（100×10000×416.667×104）=0.367mm；

方木的最大允许挠度[ω]=1.000×1000/250=4.000mm；

方木的最大挠度计算值ω=0.367mm小于方木的最大允许挠度[ω]=4mm，满足要求！

3.支撑钢管的强度验算

支撑钢管按照简支梁的计算如下

荷载计算公式如下：

（1）钢筋混凝土梁自重（kN/m2）：

q1=（24.000+1.500）×0.800=20.400kN/m2；

（2）模板的自重（kN/m2）：

q2=0.350kN/m2；

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN/m2）：

q3=（2.500+2.000）=4.500kN/m2；

q=1.2×（20.400+0.350）+1.4×4.500=31.200kN/m2；

梁底支撑根数为n，立杆梁跨度方向间距为a，梁宽为b，梁高为h,梁底支撑传递给钢管的集中力为P，梁侧模板传给钢管的集中力为N。

当n=2时：

当n＞2时：

计算简图（kN）

经过连续梁的计算得到：

支座反力RA=RB=0.255kN，中间支座最大反力Rmax=3.652；

最大弯矩Mmax=0.06kN.m；

最大挠度计算值Vmax=0.004mm；

支撑钢管的最大应力σ=0.06×106/5080=11.837N/mm2；

支撑钢管的抗压设计强度[f]=205.0N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值11.837N/mm2小于支撑钢管的抗压设计强度205.0N/mm2,满足要求!

五、梁底纵向钢管计算

纵向钢管只起构造作用，通过扣件连接到立杆。

六、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式

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：

横杆的最大支座反力：

N1=0.255kN；

脚手架钢管的自重：

N2=1.2×0.129×6=0.93kN；

楼板的混凝土模板的自重：

N3=1.2×（1.00/2+（0.60-0.30）/2）×1.00×0.35=0.273kN；

楼板钢筋混凝土自重荷载:

N4=1.2×（1.00/2+（0.60-0.30）/2）×1.00×0.140×（1.50+24.00）=2.785kN；

N=0.255+0.93+0.273+2.785=4.243kN；

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=1.58；

A--立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89；

W--立杆净截面抵抗矩（cm3）：

W=5.08；

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）；

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，按下式计算

lo=k1uh

（1）

k1--计算长度附加系数，取值为：

1.155；

u--计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，u=1.7；

式的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1uh=1.155×1.7×1.5=2.945m；

Lo/i=2945.25/15.8=186；

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=0.207；

钢管立杆受压应力计算值；σ=4242.502/（0.207×489）=41.912N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=41.912N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由下式计算

lo=k1k2（h+2a）

（2）

k1--计算长度附加系数按照表1取值1.167；

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.7按照表2取值1.007；

上式的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.167×1.007×（1.5+0.1×2）=1.998m；

Lo/i=1997.787/15.8=126；

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=0.417；

钢管立杆受压应力计算值；σ=4242.502/（0.417×489）=20.805N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=20.805N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

2.梁底受力最大的支撑立杆稳定性验算:

其中N--立杆的轴心压力设计值，它包括：

梁底支撑最大支座反力：

N1=3.652kN；

脚手架钢管的自重：

N2=1.2×0.129×（6-0.8）=0.93kN；

N=3.652+0.93=4.458kN；

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=1.58；

A--立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89；

W--立杆净截面抵抗矩（cm3）：

W=5.08；

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）；

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，按下式计算

lo=k1uh

（1）

k1--计算长度附加系数，取值为：

1.167；

u--计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，u=1.7；

上式的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1uh=1.167×1.7×1.5=2.976m；

Lo/i=2975.85/15.8=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=4457.689/（0.203×489）=44.906N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=44.906N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由下式计算

lo=k1k2（h+2a）

（2）

k1--计算长度附加系数按照表1取值1.167；

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.7按照表2取值1.007；

上式的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.167×1.007×（1.5+0.1×2）=1.998m；

Lo/i=1997.787/15.8=126；

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=0.417；

钢管立杆受压应力计算值；σ=4457.689/（0.417×489）=21.861N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=21.861N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

以上表参照：

《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》