高支模强度验算.docx

1、高支模强度验算老关村站主体结构模板支架体系验算书1 编制依据1）建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008；2）建筑施工碗口式钢管脚手架安全技术规范JGJ1662008；3）混凝土结构设计规范GB50010-2010；4）建筑施工手册（第五版）；5）建筑结构荷载规范GB 50009-2012；6）钢结构设计规范GB 50017-2003。2 材料的力学性能所用方木为落叶松，根据建筑施工计算手册附录二附表2-48得出所需材料的力学性能如下：方木：弹性模量E=10103Mpa、顺纹抗剪强度f=1.5Mpa、顺纹抗弯强度=15Mpa；普通竹胶板：弹性模量E=9.9103Mpa、顺纹抗剪强度f=1

2、.6 Mpa、抗弯强度 =15Mpa；钢材：弹性模量E=206103Mpa、抗剪强度f=120 Mpa、抗弯强度 =205Mpa。3 侧墙模板支架检算3.1 侧墙模板体系构造设置侧墙模板单侧支架模板支撑系统，主要是由单侧支架、模板、埋件系统及连接件等一些重要部件组成。单侧支架通过一个45度的高强受力螺栓，一端与预埋入混凝土的地脚螺栓连接，另一端斜拉住单侧模板支架。6m高度钢模板支架的里层采用150cm150cm大模板拼装4层，组成6m高度，模板上固定2*10压杆、间距900mm+600mm，压杆外再固定5.7m高度的三角形支架，最大布置间距750mm。三角形支架的主要组成构件：靠近模板侧为2*

3、14a、最外侧为2*10、水平支撑（或斜撑）采用2*10或10，为适应不同高度挡墙的施工，采用1.5m高+4.2m高组合结构；各三角形支架的多处采用各三角形支架之间采用48mm钢管做联系杆，从扫地杆开始向上每隔90cm设置48mm钢管与14a固定；钢模板底部预埋32螺杆，深入底板小于35d，间距与支架间距相同；支架端头处沿车站纵向预埋50PVC管，间距50cm，深入底板30cm，立模时将48钢管插入底板预留孔内，并在钢管后侧设置18#槽钢，钢管与槽钢焊接；钢模上口通过16拉杆与侧墙外侧主筋连接在一起，模板间接缝用止浆条（贴双面胶）止浆。模板支撑系统事先进行受力检算，确保支撑系统强度、刚度、稳定

4、性满足施工要求。侧墙模板支撑体系详见下图3.1、3.2：图3.1 侧墙模板示意图图3.2 车站标准段侧墙模板支撑示意图3.2 侧墙模板体系验算3.2.1 设计荷载（1）水平荷载统计根据路桥混凝土的施工条件计算混凝土侧压力如下： 新混凝土对模板的水平侧压力标准值按照建筑工程大模板技术规程（JGJ74-2003）附录B，模板荷载及荷载效应组合B.0.2规定，可按下列二式计算，并取其最小值： 式中 F-新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）。 c-混凝土的重力密度（kN/m3）取25 kN/m3。 t0-新浇混凝土的初凝时间（h）,可按实测确定，当缺乏实验资料时，可采用t=200/(T+15)

5、计算，取t0=6h。T-混凝土的温度（20C）。V-混凝土的浇灌速度（m/h），取1m/h。H-混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）;取6.0m。1-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺缓凝外加剂取1.2，该工程取1.0。 2-混凝土坍落度影响系数，当坍落度小于100mm时，取1.10；不小于100mm时，取1.15。本计算方案以混凝土坍落度高度大于100mm,取1.15。=0.2225611.1511/2=37.95kN/ =246.0=150kN/混凝土对模板的水平侧压力取二者中的较小值，F=37.95kN/m2作为模板水平侧压力的标准值。 倾倒混凝土时产生的水平荷

6、载标准值考虑倾倒混凝土产生的水平活荷载标准值取值4 kN/m2（泵送混凝土）。 振捣混凝土时产生的水平荷载标准值振捣混凝土时产生的水平荷载标准值取值4 kN/m2 （作用范围在新浇筑的混凝土侧压力的有效压头高度之内）。（2）水平侧压力的荷载组合 总体水平侧压力的设计值为q设=1.237.95+1.4(4+4)=56.74kN/m2，模板受力分析采用总体水平侧压力设计值。 模板的变形分析采用新浇混凝土对模板水平侧压力的标准值q标=37.95kN/m23.2.2 150cm150cm钢模板（按大模板侧压力对150cm150cm模板进行受力计算）150cm150cm截面结构形式（见图3.1）,面板为

7、5mm，长边框为 63636mm的角钢，短边框为63636mm角钢,长肋为6.3槽钢、间距300mm；短肋为636mm扁钢、间距300mm；模板立模须做加强支撑。图3.3 150cm150cm截面结构形式（1）平板面板计算面板的校核参数：Wx=4.2mm3；Ix=10.4mm4；A=5mm2；钢面板抗弯允许值f=215N/mm2；取1mm宽的板条作为计算单元。 面板的强度校核：q= q设1mm=0.05671=0.0567N/mm (验算抗弯强度用)图3.4 面板受力模型图（共5个单元）图3.5 弯矩图最大弯矩Mmax=537.16Nmmmax=Mmax/(xWx)=537.16/4.2=12

8、7.9N/mm2 f=215N/mm2符合强度要求。 挠度校核：q= q标1mm=0.037951=0.03795N/mm (验算刚度用)图3.6 变形图面板最大变形为0.91mm,在1单元和5单元处；（2）平板边框计算长边框L63636mm角钢 Wx=6000 mm3；Ix=271200mm4；A=728.8mm2；钢板边框抗弯允许值f=215N/mm2；荷载：q= q设h=0.0567300=17.01N/mm我们使用过程中需要对模板进行加强支撑，以达到内外受力平衡，如图示意，对于1.5m长的模板我们采取三个支撑点，如下图示意：（加强支撑）图3.7 加强支撑示意图）图3.8 平板长边框受力

9、模型图图3.9 弯矩图由弯矩图中可得最大弯矩Mmax=1196015.6Nmm 强度验算max=Mmax/(x*Wx)=1196015.6/(1*6000)=199.33N/mm2f=215N/mm2强度可满足要求。 挠度验算荷载：q= q标h=0.03795750=28.46N/mm图3.10 变形图L636mm角钢最大变形在两端1和2单元；=0.82mm v=L/500=750/400=1.875mm因此满足变形要求。 模板组合变形面板和边框组合：0.91+0.82=1.73mm，组合变形小于3mm，满足规范要求。（3）模板连接螺栓计算模板连接螺栓采用Q345型M12连接螺栓，有效截面积为

10、84mm2，抗剪允许值fv=170N/mm2取300mm长竖向法兰做受力单元，竖向法兰所受拉力为：N=0.3m56.74KN/m2=17.02KN/m=17020N/m，长度300mm内有两个连接螺栓M12max=N/A=17020/(842)=101.31N/mm2 fv=170 N/mm2；连接螺栓M12满足要求。综上所述，150cm150cm系列模板用料满足安全强度要求。 3.2.3 6m高钢模板支架（1）模板压杆210验算210组合截面特性：图3.11 210组合截面特性计算图模板受力最大承受载荷（见前面）q设=56.74kN/m2 一条压杆承受压力范围为0.75m，对应模型中的线性载

11、荷为：q= q设0.75m=56.74kN/m20.75m=42.56kN/m=42.56kg/cm一条压杆承受压力模型及计算结果见下图：图3.12 模板压杆计算图最大弯矩Mmax=29925kgcmmax=Mmax/(xWx)=29925/79.33=337.2kg/cm2=33.72N/mm2 f=215N/mm2，符合强度要求最大挠度fmax=0.223mm满足要求。（2）三角形支架验算计算说明：模板压杆的最边上的那片三角架所承受的反力最大为3360.6kg，其中间部分所受反力为2978.5kg，计算时仍按最大反力值计算。图3.13 三角形支架模型建立图（单位：cm、kg）针对上图模型，

12、计算出弯矩内力图如下。经分析，最大弯矩出现在结点5处，其值为70029.5kgcm，双14a截面模量为161.04cm3，其强度=435 kg/cm2；此处轴力6233.2kg，应力=6233.2/37.02=167.6 kg/cm2；其组合应力=435+167.6 = 602.6 1700 kg/cm2，符合要求。图3.14 弯矩内力计算图（单位：cm、kg）针对上图模型，计算出位移变形图如下。经分析，最大变形出现在结点7处，其值为0.5cm，对应跨度比=0.5/570=0.9/10001/1000，符合要求。图3.15 位移变形示意图综上所述，三角形支架满足安全使用要求。4 顶（中）板支架

13、检算4.1 顶（中）板模板体系构造设置顶板模板系统均采用厚15mm的竹胶板模板，主楞采用双拼483.5mm（计算采用482.8mm）钢管纵向放置，间距900mm；次楞采用50100mm方木横向放置,间距250mm。满堂支架为483.5mm（计算采用482.8mm）碗扣式脚手架模板支撑体系，立杆纵向间距均为900mm，横向间距600mm，步距1200mm。支架体系在与立柱交界处，应与已施工的立柱进行可靠连接。立杆底部设置可调节支座，顶端设置顶托，顶托丝杆外露长度不得大于200mm，主楞横向放置在顶托上。中板、顶板腋角增设垂直于腋角面斜撑与支架体系不少于3道立杆锁定（若少于三道锁定，斜杆直接落地）

14、，间距同立杆间距布置。保证每个加腋角至少1道立杆，一道垂直斜杆。模板支撑架地下一层、二层顶、底必须设置水平剪刀撑，剪刀撑采用483.5钢管搭接，搭接长度不得小于1000mm，用扣件与钢管立柱扣牢，端头井处地下二层中间另增加一道水平剪刀撑；纵横向四周从底到顶必须设置纵、竖向剪刀撑，纵横向每5排立杆设置一道纵、竖向剪刀撑，由底至顶连续设置。纵、竖向剪刀撑上应到顶，下应落地。中板、顶板模板支撑系统形式详见下图：中板、顶板模板支架横断面示意图4.2 顶板模板体系计算根据老关村车站主体结构中板及顶板的厚度情况，设计中板厚度为400mm、顶板厚度为900mm（局部为1000mm）。故模板体系以厚度为100

15、0mm的顶板进行验算。4.2.1 设计荷载钢筋混凝土自重：25 KN/m31.0=25KN/m2模板自重：0.3KN/m2施工人员、设备荷载：2.5KN/m2振捣混凝土产生的荷载：2KN/m2组合设计荷载为：F1= (25+0.3)1.35+(2+2.5)1.40.9=39.825KN/m2F2= 25+0.3=25.3KN/m24.2.2 顶板模板验算取1m宽模板为研究对象，线荷载为：线均布荷载为：1）顶板模板线荷载为：q1=F11=39.8251=39.825KN/m（验算抗弯强度用）；q2=F21=25.31=25.3KN/m（验算挠度用）；图4.1 计算简图2）模板抗弯强度验算板条可看

16、做均布荷载作用下的三等跨连续梁：弯矩：M=0.10q1L2=0.1039.8252502=2.49105 N.mm=M/W=2.49105/(bh2/6)=2.53105/(1000152/6)=6.64Mpa=15Mpa；结论：可行。3）模板挠度验算竹胶板E=9.9103 Mpa惯性矩I= bh3/12=1000153/12=281103 mm3=0.677q2L4/100EI=0.67725.32504/(1009.9103281103)=0.24mm=L/400=250/400=0.625mm；结论：可行。4.2.3 次楞验算次楞采用100100mm方木，间距为250mm，跨度为900m

17、m惯性矩I= bh3/12=1001003/12=8.33106 mm4截面抵抗矩W= bh2/6=1001002/6=1.67105 mm3弹性模量E=10103 Mpa线均布荷载为：q1=F10.25=39.8250.25=9.96KN/m (验算抗弯强度用)q2=F20.25=25.30.25=6.33KN/m (验算刚度用)1）抗弯强度验算次楞可看做均布荷载作用下的三等跨连续梁：弯矩M=0.1q1L2=0.19.969002=0.807106 Nmm=M/W=0.807106/1.67105=4.83Mpa=15Mpa；结论：可行。2）挠度验算=0.677q2L4/100EI=0.67

18、76.339004/(100101038.33106)=0.34mm=900/400=2.25mm；结论：可行。4.2.4 主楞验算主楞采用双拼483.5mm（计算采用482.8mm）钢管横向放置，间距为900mm，跨度为600mm惯性矩I=2.039105mm4截面抵抗矩W=8.496103 mm3弹性模量E=205103 Mpa由于次龙骨间距较密，可化为均布荷载线均布荷载为：q1= F10.9=39.8250.9=35.84kN/m（验算抗弯强度用）q2= F20.9=25.30.9=22.77kN/m（验算挠度用）1）验算抗弯强度主楞可看做均布荷载作用下的三等跨连续梁：弯矩：M=0.1q

19、1L2=0.135.846002=1.29106 N.mm=M/W=1.29106/8.496103=151.8N/mm2=205N/mm2结论：可行。2）验算挠度=0.677q2L4/100EI=0.67722.776004/(1002061032.039105)=0.48mm=L/400=1.5mm结论：可行。4.2.5 支架验算模板支架采用483.5mm碗扣式脚手架（验算尺寸为482.8mm），按照公式计算钢管的截面特征如下：I=1.019105mm4W= 4246mm3E=2.06105 MpaA=398mm2i=1.594cm 1）验算抗压强度一根立杆的荷载为：P=F0.60.9=3

20、9.8250.60.9=21.51KN立杆承载性能=P/A=21.51103/398=54.05Mpa=205Mpa；结论：可行。2）验算稳定性回转半径i=1.594cm L=1200+0.3*2=1800mm =L/i=1800/15.94=112.9由建筑施工碗扣式式钢管脚手架安全技术规范附录C中查取查表得：=0.496=N/（A）=21510/(0.496398)=108.96N/mm2f=205.00N/mm2满足要求因此，顶板模板支撑系统能满足荷载要求。5 立柱模板支架检算立柱模板采用组合钢模板，立柱断面为矩形，最大尺寸为8001300mm。组合钢模板选用PC3015、PC2015（

21、或PC1015）竖放组合，间隔500mm设置一组柱箍。柱箍采用双拼脚手架钢管与拉杆相结合的方式，双拼钢管采用483.5mm（计算按482.8mm）钢管，柱子长边设置4根M16的拉杆，短边设置3根M16的拉杆，纵向间距500mm布置。图5.1 立柱模板系统示意图5.1 柱混凝土侧压力立柱作用于模板的侧压力按下列两公式计算，取较小值： F1=0.22ct012 F2=cH 其中：c取24kN/m3；混凝土温度20，t0 =200/（20+15）=5.7；1取1.0；2取1.15；混凝土浇注速度V取3m/h；最大高度H=6.5m。混凝土的侧压力为：F1=0.22245.71.01.15=60.10k

22、N/m2 F2=246.5=156kN/m2 根据计算结果，取较小者，故取F=60.10kN/m2；混凝土有效压头高度：h=F/c =60.10/24=2.5m 倾倒混凝土时对侧模产生的荷载取4kN/m2。组合设计荷载为：F1=【60.101.35+41.40.9】0.9=77.56kN/m2；（验算抗弯强度用）F2=【60.101】0.9=54.09kN/m2；（验算挠度用）5.2 柱模板验算柱模板用P1015和P2015和P3015纵向配置组合而成，柱箍间距0.5m。P1015组合钢模板：弹性模量E=2.1105 N/mm2， 惯性矩 Ix=14.11104mm4 截面最小抵抗距 Wx=3

23、.46103mm3组合钢模板抗弯强度设计值 f=215 N/mm2P2015组合钢模板：弹性模量E=2.1105 N/mm2， 惯性矩 Ix=16.62104mm4 截面最小抵抗距 Wx=3.65103mm3组合钢模板抗弯强度设计值 f=215 N/mm2P3015组合钢模板：弹性模量E=2.1105 N/mm2， 惯性矩 Ix=26.39104mm4 截面最小抵抗距 Wx=5.86103mm3组合钢模板抗弯强度设计值 f=215 N/mm25.2.1 P1015柱组合钢模板验算取0.1m宽单个模板为研究对象，线荷载为：线均布荷载为：q1=F10.1=77.560.1=7.756kN/m（验算

24、抗弯强度用）q2=F20.1=54.090.1=5.409kN/m（验算挠度用）（1）验算抗弯强度钢模板条可看做均布荷载作用下的三等跨连续梁：弯矩：M=0.1q1L2=0.17.7565002=1.939105 N.mm 截面最小抵抗距 Wx=3.46103mm3组合钢模板抗弯强度设计值 f=215 N/mm2=M/W=1.939105/3.46103=56.04N/mm2=215N/mm2符合要求（2）验算挠度弹性模量E=2.1105 N/mm2， 惯性矩 Ix=14.11104mm4=0.677q2L4/100EI=0.6775.4095004/(1002.110514.11104)=0.

25、077mm=L/400=1.25mm 符合要求。5.2.2 P2015柱组合钢模板验算取0.2m宽单个模板模板为研究对象，线荷载为：线均布荷载为：q1=F10.2=77.560.2=15.512kN/m（验算抗弯强度用）q2=F20.2=54.090.2=10.818 kN/m（验算挠度用）（1）验算抗弯强度钢模板条可看做均布荷载作用下的三跨等跨连续梁：弯矩：M=0.1q1L2=0.115.5125002=3.878105 N.mm 截面最小抵抗距 Wx=3.65103mm3组合钢模板抗弯强度设计值 f=215 N/mm2=M/W=3.878105/3.65103=106.25N/mm2=21

26、5N/mm2符合要求（2）验算挠度弹性模量E=2.1105 N/mm2， 惯性矩 Ix=16.62104mm4=0.677q2L4/100EI=0.67710.8185004/(1002.110516.62104)=0.131mm=L/400=1.25mm 符合要求。5.2.3 P3015柱组合钢模板验算线荷载：取0.3m宽单个模板模板为研究对象，线荷载为：线均布荷载为：q1=F10.3=77.560.3=23.268kN/m（验算抗弯强度用）q2=F20.3=54.090.3=16.227kN/m（验算挠度用）（1）验算抗弯强度钢模板条可看做均布荷载作用下的三跨等跨连续梁：弯矩：M=0.1q

27、1L2=0.123.2685002=5.817105 N.mm 截面最小抵抗距 Wx=5.86103mm3组合钢模板抗弯强度设计值 f=215 N/mm2=M/W=5.817105/5.86103=99.27N/mm2=215N/mm2符合要求（2）验算挠度弹性模量E=2.1105 N/mm2， 惯性矩 Ix=26.39104mm4=0.677q2L4/100EI=0.67716.2275004/(1002.110526.39104)=0.124mm=L/400=1.25mm 符合要求。5.2.4柱钢楞验算钢楞用2根483.5mm（计算采用482.8mm）双拼脚手架钢管。I= 10.19310

28、4 mm42=20.39104 mm4W= 4.247103 mm32=8.494103 mm3E=2.06105 N/mm2钢管抗弯强度设计值 f=205N/mm2（1）长边验算长边按三跨连续梁计算，每跨长L=0.55m 荷载计算：q1=F10.5=77.560.5=38.78kN/m（验算抗弯强度用）q2=F20.5=54.090.5=27.045kN/m（验算挠度用）强度验算：最大弯矩 M=-0.1q1L2=-0.138.785502=-11.73105 Nmm=M/W=11.73105/8.494103=138.1N/mm2=205N/mm2结论：可行。刚度验算：=0.677qL4/1

29、00EI=0.67727.0455504/(1002.0610520.39104)=0.40mm=L/400=1.375mm结论：可行。（2）短边验算短边按两跨连续梁计算，每跨长L=0.6m 荷载计算：q1=F10.5=77.560.5=37.78kN/m（验算抗弯强度用）q2=F20.5=54.090.5=27.045kN/m（验算挠度用）强度验算：最大弯矩M=-0.125q1L2=-0.12537.786002=-1.7106 Nmm=M/W=1.7106/8.494103=200.14N/mm2=205N/mm2结论：可行。刚度验算：=0.521qL4/100EI=0.52127.0456004/(1002.0610520.39104)=0.435mm=L/400=1.50mm结论：可行。5.2.5 柱拉杆验算拉杆采用M16拉杆对拉，长边拉杆间距550500mm，短边拉杆间距600500mm。