南京晓庄图书馆工程板模板扣件钢管高架计算书.docx

1、南京晓庄图书馆工程板模板扣件钢管高架计算书南京晓庄图书馆工程板模板(扣件钢管高架)计算书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(GB 50009-2001)、钢结构设计规范(GB 50017-2003)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。一、参数信息:1.模板支架参数横向间距或排距(m):0.90；纵距(m):0.90；步距(m):

2、1.50；立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.10；模板支架搭设高度(m):18.50；采用的钢管(mm):483.5 ；扣件连接方式:双扣件，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；3.木方参数木方弹性模量E(N/mm2):9500.000；木方抗弯强度设计值(N/mm2):13.000；木方抗剪强度设计值(N/mm2):1.400；木方的间隔距离(mm):250.000；木方的截面宽度(mm):60.00

3、；木方的截面高度(mm):80.00；4.楼板参数钢筋级别:三级钢HRB 400(20MnSiV,20MnSiNb,20MnTi)；楼板混凝土强度等级:C30；每层标准施工天数:10；每平米楼板截面的钢筋面积(mm2):360.000；楼板的计算宽度(m):3.75；楼板的计算厚度(mm):100.00；楼板的计算长度(m):3.75；施工平均温度():1.000； 图2 楼板支撑架荷载计算单元二、模板支撑方木的计算:方木按照简支梁计算，其惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=688/6 = 64 cm3；I=6888/12 = 256 cm4； 方木楞计算简图1.荷载的计算：(1)钢筋混凝土板自

4、重(kN/m)：q1= 250.250.1 = 0.625 kN/m；(2)模板的自重线荷载(kN/m):q2= 0.350.25 = 0.088 kN/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)：p1 = (2.5+2)0.90.25 = 1.012 kN；2.方木抗弯强度验算:最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下: 均布荷载 q = 1.2(0.625 + 0.088) = 0.855 kN/m；集中荷载 p = 1.41.012=1.418 kN；最大弯距 M = Pl/4 + ql2/8 = 1.4180.9 /4 + 0.855

5、0.92/8 = 0.406 kN.m；最大支座力 N = P/2 + ql/2 = 1.418/2 + 0.8550.9/2 = 1.094 kN ；方木的最大应力值 = M / w = 0.406106/64103 = 6.336 N/mm2；方木抗弯强度设计值 f=13.0 N/mm2；方木的最大应力计算值为 6.336 N/mm2 小于 方木的抗弯强度设计值 13.0 N/mm2，满足要求!3.方木抗剪验算：最大剪力的计算公式如下: Q = ql/2 + P/2截面抗剪强度必须满足: T = 3Q/2bh T其中最大剪力: V = 0.90.855/2+1.418/2 = 1.094

6、kN；方木受剪应力计算值 T = 3 1093.5/(2 60 80) = 0.342 N/mm2；方木抗剪强度设计值 T = 1.4 N/mm2；方木受剪应力计算值为 0.342 N/mm2 小于 方木的抗剪强度设计值 1.4 N/mm2，满足要求!4.方木挠度验算:最大弯矩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: 均布荷载 q = q1 + q2 = 0.625+0.088=0.712 kN/m；集中荷载 p = 1.012 kN；方木最大挠度计算值 V= 50.7129004 /(38495002560000) +1012.59003 /( 489500256000

7、0) = 0.883 mm；方木最大允许挠度值 V= 900/250=3.6 mm；方木的最大挠度计算值 0.883 mm 小于 方木的最大允许挠度值 3.6 mm,满足要求!三、木方支撑钢管计算:支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P = 0.8550.9 + 1.418 = 2.187 kN； 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 = 0.716 kN.m ；最大变形 Vmax = 1.565 mm ；最大支座力 Qmax = 8.678 kN ；钢管最大应力 =

8、 0.716106/5080=141.01 N/mm2 ；钢管抗压强度设计值 f=205 N/mm2 ；支撑钢管的计算最大应力计算值 141.01 N/mm2 小于 钢管的抗压强度设计值 205 N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于900/150与10 mm,满足要求!四、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0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN 。纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R= 8.678 kN；R 12.80 kN,所以双扣件抗滑承载力的

9、设计计算满足要求! 五、模板支架立杆荷载标准值(轴力):作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。1.静荷载标准值包括以下内容：(1)脚手架的自重(kN)：NG1 = 0.13818.5 = 2.56 kN；钢管的自重计算参照扣件式规范附录A。(2)模板的自重(kN)：NG2 = 0.350.90.9 = 0.284 kN；(3)钢筋混凝土楼板自重(kN)：NG3 = 250.10.90.9 = 2.025 kN；经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 4.869 kN；2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。经计算得到，活荷载标准值 NQ = (2.

10、5+2 ) 0.90.9 = 3.645 kN；3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算N = 1.2NG + 1.4NQ = 10.946 kN；六、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 = 10.946 kN； - 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 cm； A - 立杆净截面面积(cm2)：A = 4.89 cm2； W - 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=5.08 cm3； - 钢管立杆最大应力计算值 (N/mm2)； f- 钢管立杆抗压强度

11、设计值 ：f =205 N/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 = 0.1 m；上式的计算结果：立杆计算长度 L0 = h+2a = 1.5+0.12 = 1.7 m；L0/i = 1700 / 15.8 = 108 ；由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.53 ；钢管立杆的最大应力计算值 ；=10945.68/（0.53489） = 42.2

12、34 N/mm2；钢管立杆的最大应力计算值 = 42.234 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/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1.243；k2 - 计算长度附加系数，h+2a = 1.7 按照表2取值1.05 ；上式的计算结果：立杆计算长度 Lo = k1k2(h+2a) = 1.2431.05(1.5+0.12) = 2.219 m；Lo/i = 2218.755 / 15.8 = 140 ；由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.349

13、 ；钢管立杆的最大应力计算值 ；=10945.68/（0.349489） = 64.137 N/mm2；钢管立杆的最大应力计算值 = 64.137 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/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 杜荣军: 扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全。七、楼板强度的计算:1. 楼板强度计算说明验算楼板强度时按照最不利情况考虑，楼板承受的荷载按照线荷载均布考虑。宽度范围内配置级钢筋,每单位长度(m)楼板截面的钢筋面积As=360 mm2,fy=360 N/mm2。板的截面尺寸为 bh=375

14、0mm100mm， 楼板的跨度取3.75 M，取混凝土保护层厚度20mm，截面有效高度 ho=80 mm。按照楼板每10天浇筑一层，所以需要验算10天、20天、30天.的承载能力是否满足荷载要求，其计算简图如下： 2.验算楼板混凝土10天的强度是否满足承载力要求楼板计算长边3.8m,短边为3.8 m； q = 2 1.2 ( 0.35 + 250.1 ) + 1 1.2 ( 2.5655/3.75/3.75 ) + 1.4 (2.5 + 2) = 18.6 kN/m2；单元板带所承受均布荷载 q = 118.602 = 18.602 kN/m；板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算 Mm

15、ax = 0.051318.63.752 = 13.42 kN.m；因平均气温为1，查施工手册温度、龄期对混凝土强度影响曲线得到10天龄期混凝土强度达到69.1%,C30混凝土强度在10天龄期近似等效为C20.73。混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=9.936N/mm2；则可以得到矩形截面相对受压区高度: = As fy/ ( lb ho fcm ) = 360360 / (11000809.936 )= 0.163计算系数为：s = (1-0.5) = 0.163(1-0.50.163) = 0.15；此时楼板所能承受的最大弯矩为: M1 = s 1 b ho2fcm = 0.1511000

16、8029.93610-6 = 9.52 kN.m；结论：由于 M1 = M1=9.52 = Mmax= 13.42所以第10天楼板强度尚不足以承受上面楼层传递下来的荷载。第2层以下的模板支撑必须保留。3.验算楼板混凝土20天的强度是否满足承载力要求楼板计算长边3.8m,短边为3.8 m； q = 3 1.2 ( 0.35 + 250.1 ) + 2 1.2 ( 2.5655/3.75/3.75 ) + 1.4 (2.5 + 2) = 27.48 kN/m2；单元板带所承受均布荷载 q = 127.484 = 27.484 kN/m；板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算 Mmax = 0

17、.051327.483.752 = 19.827 kN.m；因平均气温为1，查施工手册温度、龄期对混凝土强度影响曲线得到20天龄期混凝土强度达到89.9%,C30混凝土强度在20天龄期近似等效为C26.97。混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=12.846N/mm2；则可以得到矩形截面相对受压区高度: = As fy/ ( lb ho fcm ) = 360360 / (110008012.846 )= 0.126计算系数为：s = (1-0.5) = 0.126(1-0.50.126) = 0.118；此时楼板所能承受的最大弯矩为: M2 = s 1 b ho2fcm = 0.11811000

18、80212.84610-6 = 9.706 kN.m；结论：由于 M2 = M1+M2=19.227 Mmax= 26.235所以第30天楼板强度足以承受以上楼层传递下来的荷载。模板支持可以拆除。八、梁和楼板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，

19、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

20、。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N12kN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。