柱模板计算方案书.docx

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柱模板计算方案书

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）:

800.00；柱截面高度H（mm）:

500.00；柱模板的总计算高度:

H=3.30m；

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:

0；柱截面宽度B方向竖楞数目:

6；

柱截面高度H方向对拉螺栓数目:

0；柱截面高度H方向竖楞数目:

4；

2.柱箍信息

柱箍材料:

圆钢管；

直径（mm）:

48.00；壁厚（mm）:

3.50；

柱箍的间距（mm）:

450；柱箍合并根数:

2；

3.竖楞信息

竖楞材料:

木方；竖楞合并根数:

1；

宽度（mm）:

100.00；高度（mm）:

50.00；

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）:

6000.00；面板抗弯强度设计值fc（N/mm2）:

13.00；

面板抗剪强度设计值（N/mm2）:

1.50；

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）:

9000.00；

方木抗剪强度设计值ft（N/mm2）:

1.50；

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

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2.500m/h；

H--模板计算高度，取3.300m；

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1.000。

分别计算得20.036kN/m2、79.200kN/m2，取较小值20.036kN/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q1=20.036kN/m2；

倾倒混凝土时产生的荷载标准值q2=6kN/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。

分别取柱截面宽度B方向和H方向面板作为验算对象，进行强度、刚度计算。

强度验算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=140mm，且竖楞数为6，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：

M=0.1ql2

其中，M--面板计算最大弯矩（N·mm）；

l--计算跨度（竖楞间距）:

l=140.0mm；

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:

1.2×20.04×0.45=10.819kN/m；

倾倒混凝土侧压力设计值q2:

1.4×6.00×0.45=3.780kN/m；

q=q1+q2=10.819+3.780=14.599kN/m；

面板的最大弯矩：

M=0.1×14.599×140×140=2.86×104N.mm；

面板最大应力按下式计算：

σ=M/W

其中，σ--面板承受的应力（N/mm2）；

M--面板计算最大弯矩（N·mm）；

W--面板的截面抵抗矩:

W=bh2/6

b:

面板截面宽度，h:

面板截面厚度；

W=450×18.0×18.0/6=2.43×104mm3；

f--面板的抗弯强度设计值（N/mm2）；f=13.000N/mm2；

面板的最大应力计算值：

σ=M/W=2.86×104/2.43×104=1.178N/mm2；

面板的最大应力计算值σ=1.178N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[σ]=13N/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:

V=0.6ql

其中，V--面板计算最大剪力（N）；

l--计算跨度（竖楞间距）:

l=140.0mm；

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:

1.2×20.04×0.45=10.819kN/m；

倾倒混凝土侧压力设计值q2:

1.4×6.00×0.45=3.780kN/m；

q=q1+q2=10.819+3.780=14.599kN/m；

面板的最大剪力：

V=0.6×14.599×140.0=1226.353N；

截面抗剪强度必须满足下式：

τ=3V/（2bhn）≤fv

其中，τ--面板承受的剪应力（N/mm2）；

V--面板计算最大剪力（N）：

V=1226.353N；

b--构件的截面宽度（mm）：

b=450mm；

hn--面板厚度（mm）：

hn=18.0mm；

fv---面板抗剪强度设计值（N/mm2）：

fv=13.000N/mm2；

面板截面受剪应力计算值:

τ=3×1226.353/（2×450×18.0）=0.227N/mm2；

面板截面抗剪强度设计值:

[fv]=1.500N/mm2；

面板截面的受剪应力τ=0.227N/mm2小于面板截面抗剪强度设计值[fv]=1.5N/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:

ν=0.677ql4/（100EI）

其中，q--作用在模板上的侧压力线荷载（kN/m）：

q=20.04×0.45＝9.02kN/m；

ν--面板最大挠度（mm）；

l--计算跨度（竖楞间距）:

l=140.0mm；

E--面板弹性模量（N/mm2）：

E=6000.00N/mm2；

I--面板截面的惯性矩（mm4）；

I=bh3/12

I=450×18.0×18.0×18.0/12=2.19×105mm4；

面板最大容许挠度:

[ν]=140/250=0.56mm；

面板的最大挠度计算值:

ν=0.677×9.02×140.04/（100×6000.0×2.19×105）=0.018mm；

面板的最大挠度计算值ν=0.018mm小于面板最大容许挠度设计值[ν]=0.56mm,满足要求！

四、竖楞计算

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3.300m,柱箍间距为450mm，因此按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

本工程中，竖楞采用木方，宽度100mm，高度50mm，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=100×50×50/6×1=41.67cm3；

I=100×50×50×50/12×1=104.17cm4；

竖楞计算简图

1.抗弯强度验算

支座最大弯矩计算公式：

M=0.1ql2

其中，M--竖楞计算最大弯矩（N·mm）；

l--计算跨度（柱箍间距）:

l=450.0mm；

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:

1.2×20.036×0.140=3.366kN/m；

倾倒混凝土侧压力设计值q2：

1.4×6.000×0.140=1.000kN/m；

q=3.366+1.176=4.542kN/m；

竖楞的最大弯距：

M=0.1×4.542×450.0×450.0=9.20×104N·mm；

σ=M/W

其中，σ--竖楞承受的应力（N/mm2）；

M--竖楞计算最大弯矩（N·mm）；

W--竖楞的截面抵抗矩（mm3），W=4.17×104；

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=9.20×104/4.17×104=2.207N/mm2；

竖楞的最大应力计算值σ=2.207N/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:

V=0.6ql

其中，V--竖楞计算最大剪力（N）；

l--计算跨度（柱箍间距）:

l=450.0mm；

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:

1.2×20.036×0.140=3.366kN/m；

倾倒混凝土侧压力设计值q2：

1.4×6.000×0.140=1.000kN/m；

q=3.366+1.176=4.542kN/m；

竖楞的最大剪力：

V=0.6×4.542×450.0=1226.353N；

截面抗剪强度必须满足下式：

τ=3V/（2bhn）≤fv

其中，τ--竖楞截面最大受剪应力（N/mm2）；

V--竖楞计算最大剪力（N）：

V=0.6ql=0.6×4.542×450=1226.353N；

b--竖楞的截面宽度（mm）：

b=100.0mm；

hn--竖楞的截面高度（mm）：

hn=50.0mm；

fv--竖楞的抗剪强度设计值（N/mm2）：

fv=1.500N/mm2；

竖楞截面最大受剪应力计算值:

τ=3×1226.353/（2×100.0×50.0×1）=0.368N/mm2；

竖楞截面抗剪强度设计值:

[fv]=1.500N/mm2；

竖楞截面最大受剪应力计算值τ=0.368N/mm2小于竖楞截面抗剪强度设计值[fv]=1.5N/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:

νmax=0.677ql4/（100EI）≤[ν]=l/250

其中，q--作用在竖楞上的线荷载（kN/m）：

q=20.04×0.14=4.54kN/m；

νmax--竖楞最大挠度（mm）；

l--计算跨度（柱箍间距）:

l=450.0mm；

E--竖楞弹性模量（N/mm2），E=9000.00N/mm2；

I--竖楞截面的惯性矩（mm4），I=1.04×106；

竖楞最大容许挠度:

[ν]=450/250=1.8mm；

竖楞的最大挠度计算值:

ν=0.677×4.54×450.04/（100×9000.0×1.04×106）=0.134mm；

竖楞的最大挠度计算值ν=0.134mm小于竖楞最大容许挠度[ν]=1.8mm，满足要求！

五、B方向柱箍的计算

本工程中，柱箍采用圆钢管，直径48mm，壁厚3.5mm，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5.078×2=10.16cm3；

I=12.187×2=24.37cm4；

按集中荷载计算（附计算简图）：

B方向柱箍计算简图

其中P--竖楞传递到柱箍的集中荷载（kN）；

P=（1.2×20.04+1.4×6）×0.14×0.45=2.04kN；

B方向柱箍剪力图（kN）

最大支座力:

N=5.110kN；

B方向柱箍弯矩图（kN·m）

最大弯矩:

M=1.523kN·m；

B方向柱箍变形图（mm）

最大变形:

ν=2.824mm；

1.柱箍抗弯强度验算

柱箍截面抗弯强度验算公式

σ=M/（γxW）

其中，柱箍杆件的最大弯矩设计值:

M=1522721.59N·mm；

弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩:

W=10156mm3；

B边柱箍的最大应力计算值:

σ=142.79N/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=1.52×109/（1.05×1.02×107）=142.79N/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=2.824mm；

柱箍最大容许挠度:

[ν]=800/250=3.2mm；

柱箍的最大挠度ν=2.824mm小于柱箍最大容许挠度[ν]=3.2mm，满足要求!

六、B方向对拉螺栓的计算

B方向没有设置对拉螺栓！

七、H方向柱箍的计算

本工程中，柱箍采用圆钢管，直径48mm，壁厚3.5mm，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5.078×2=10.16cm3；

I=12.187×2=24.37cm4；

按计算（附计算简图）：

H方向柱箍计算简图

其中P--竖楞传递到柱箍的集中荷载（kN）；

P=（1.2×20.04+1.4×6）×0.133×0.45=1.94kN；

H方向柱箍剪力图（kN）

最大支座力:

N=2.913kN；

H方向柱箍弯矩图（kN·m）

最大弯矩:

M=0.638kN·m；

H方向柱箍变形图（mm）

最大变形:

ν=0.553mm；

1.柱箍抗弯强度验算

柱箍截面抗弯强度验算公式:

σ=M/（γxW）

其中，柱箍杆件的最大弯矩设计值:

M=637533.21N·mm；

弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩:

W=10156mm3；

H边柱箍的最大应力计算值:

σ=59.785N/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=6.38×108/（1.05×1.02×107）=59.785N/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=0.553mm；

柱箍最大容许挠度:

[ν]=500/250=2mm；

柱箍的最大挠度ν=0.553mm小于柱箍最大容许挠度[ν]=2mm，满足要求!

八、H方向对拉螺栓的计算

H方向没有设置对拉螺栓！