大梁底支模架计算1.docx
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大梁底支模架计算1.docx
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大梁底支模架计算1
梁底支模架计算书
柳州市妇幼保健院门诊保健大楼工程;属于框剪结构;地上21层;地下1层;建筑高度:
86.00m;标准层层高:
3.60m;总建筑面积:
30766.00平方米;总工期:
730天;施工单位:
柳州市众鑫建筑有限公司。
本工程由柳州市妇幼保健院投资建设,广西建筑综合设计研究院设计,柳州市勘测测绘研究院地质勘察,柳州大公工程建设监理有限责任公司监理,柳州市众鑫建筑有限公司组织施工;由叶长青担任项目经理,马茂中担任技术负责人。
支撑高度在4米以上的模板支架被称为扣件式钢管高支撑架,对于高支撑架的计算规范存在重要疏漏,使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。
本计算书编制中还参考了《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。
图1梁模板支撑架立面简图
采用的钢管类型为Φ48×3.50。
一、参数信息:
梁段信息:
L1:
1.脚手架参数
立杆沿梁跨度方向间距l(m):
0.80;立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):
0.30;
立杆步距h(m):
1.00;模板支架计算高度H(m):
5.00;
梁两侧立杆间距la(m):
0.50;承重架支设:
无承重立杆,木方垂直梁截面;
2.荷载参数
模板与木块自重(kN/m2):
0.350;梁截面宽度B(m):
0.350;
混凝土和钢筋自重(kN/m3):
25.000;梁截面高度D(m):
1.400;
倾倒混凝土荷载(kN/m2):
2.000;施工均布荷载(kN/m2):
1.000;
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):
200.000;
木方的截面宽度(mm):
60.00;木方的截面高度(mm):
80.00;
4.其他
采用的钢管类型(mm):
Φ48×3.5。
扣件连接方式:
双扣件,考虑扣件保养情况扣件抗滑承载力系数:
0.80;
二、梁底支撑的计算
作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载,施工活荷载等。
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m):
q1=25.000×1.400×0.800=28.000kN/m;
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.350×0.800×(2×1.400+0.350)/0.350=2.520kN/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):
经计算得到,活荷载标准值P1=(1.000+2.000)×0.350×0.800=0.840kN;
2.木方楞的支撑力验算
均布荷载q=1.2×28.000+1.2×2.520=36.624kN/m;
集中荷载P=1.4×0.840=1.176kN;
木方计算简图
经过计算得到从左到右各木方传递集中力[即支座力]分别为:
N1=7.031kN;
N2=7.031kN;
木方按照简支梁计算。
本算例中,木方的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=6.000×8.000×8.000/6=64.00cm3;
I=6.000×8.000×8.000×8.000/12=256.00cm4;
木方强度验算:
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=7.031/0.800=8.789kN/m;
最大弯距M=0.1ql2=0.1×8.789×0.800×0.800=0.562kN.m;
最大应力σ=M/W=0.562×106/64000.0=8.789N/mm2;
抗弯强度设计值[f]=13.0N/mm2;
木方的最大应力计算值8.789N/mm2小于木方抗弯强度设计值13.0N/mm2,满足要求!
木方抗剪验算:
最大剪力的计算公式如下:
Q=0.6ql
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力:
Q=0.6×8.789×0.800=4.218kN;
木方受剪应力计算值T=3×4218.480/(2×60.000×80.000)=1.318N/mm2;
木方抗剪强度设计值[T]=1.400N/mm2;
木方的受剪应力计算值1.318N/mm2小于木方抗剪强度设计值1.400N/mm2,满足要求!
木方挠度验算:
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:
木方最大挠度计算值V=0.677×7.324×800.0004/(100×9500.000×256.000×103)=0.835mm;
木方的最大允许挠度[V]=0.800*1000/250=3.200mm;
木方的最大挠度计算值0.835mm小于木方的最大允许挠度3.200mm,满足要求!
3.支撑钢管的强度验算
支撑钢管按照连续梁的计算如下
计算简图(kN)
支撑钢管变形图(kN.m)
支撑钢管弯矩图(kN.m)
经过连续梁的计算得到:
支座反力RA=RB=7.031kN;
最大弯矩Mmax=0.527kN.m;
最大挠度计算值Vmax=0.637mm;
支撑钢管的最大应力σ=0.527×106/5080.0=103.801N/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103.801N/mm2小于支撑钢管的抗压设计强度205.0N/mm2,满足要求!
三、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。
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12.80kN;
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=7.03kN;
R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
五、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,它包括:
横杆的最大支座反力:
N1=7.031kN;
脚手架钢管的自重:
N2=1.2×0.149×5.000=0.893kN;
楼板的混凝土模板的自重:
N3=0.720kN;
楼板钢筋混凝土自重荷载:
N4=(1.10/2+(0.50-0.35)/2)×0.80×0.100×25.00=1.250kN;
N=7.031+0.893+0.720+1.250=9.894kN;
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]=205.00N/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=1.700;
上式的计算结果:
立杆计算长度Lo=k1uh=1.155×1.700×1.000=1.964m;
Lo/i=1963.500/15.800=124.000;
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=0.428;
钢管立杆受压应力计算值;σ=9894.200/(0.428×489.000)=47.275N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=47.275N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205.00N/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1.185;
k2--计算长度附加系数,h+2a=1.600按照表2取值1.003;
上式的计算结果:
立杆计算长度Lo=k1k2(h+2a)=1.185×1.003×(1.000+0.300×2)=1.902m;
Lo/i=1901.688/15.800=120.000;
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=0.452;
钢管立杆受压应力计算值;σ=9894.200/(0.452×489.000)=44.764N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=44.764N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205.00N/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》
六、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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