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2.荷载参数
模板与木板自重(kN/m2):
0.500;
混凝土与钢筋自重(kN/m3):
25.500;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
1.000;
3.材料参数
面板采用胶合面板,厚度为18mm;
板底支撑采用方木;
面板弹性模量E(N/mm2):
9500;
面板抗弯强度设计值(N/mm2):
13;
木方抗剪强度设计值(N/mm2):
1.400;
木方的间隔距离(mm):
250.000;
木方弹性模量E(N/mm2):
9000.000;
木方抗弯强度设计值(N/mm2):
13.000;
木方的截面宽度(mm):
45.00;
木方的截面高度(mm):
95.00;
4.楼板参数
楼板的计算厚度(mm):
350.00;
图2楼板支撑架荷载计算单元
二、模板面板计算
模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度
模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=80×
1.82/6=43.2cm3;
I=80×
1.83/12=38.88cm4;
模板面板的按照三跨连续梁计算。
面板计算简图
1、荷载计算
(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m):
q1=25.5×
0.35×
0.8+0.5×
0.8=7.54kN/m;
(2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m):
q2=1×
0.8=0.8kN/m;
2、强度计算
计算公式如下:
M=0.1ql2
其中:
q=1.2×
7.54+1.4×
0.8=10.168kN/m
最大弯矩M=0.1×
10.168×
2502=63550N·
m;
面板最大应力计算值σ=M/W=63550/43200=1.471N/mm2;
面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2;
面板的最大应力计算值为1.471N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!
3、挠度计算
挠度计算公式为
ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250
其中q=q1=7.54kN/m
面板最大挠度计算值ν=0.677×
7.54×
2504/(100×
9500×
38.88×
104)=0.054mm;
面板最大允许挠度[ν]=250/250=1mm;
面板的最大挠度计算值0.054mm小于面板的最大允许挠度1mm,满足要求!
三、模板支撑方木的计算
方木按照三跨连续梁计算,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=b×
h2/6=4.5×
9.5×
9.5/6=67.69cm3;
I=b×
h3/12=4.5×
9.5/12=321.52cm4;
方木楞计算简图
1.荷载的计算
q1=25.5×
0.25×
0.35+0.5×
0.25=2.356kN/m;
0.25=0.25kN/m;
2.强度验算
均布荷载q=1.2×
q1+1.4×
q2=1.2×
2.356+1.4×
0.25=3.178kN/m;
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×
3.178×
0.82=0.203kN·
方木最大应力计算值σ=M/W=0.203×
106/67687.5=3.004N/mm2;
方木的抗弯强度设计值[f]=13.000N/mm2;
方木的最大应力计算值为3.004N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!
3.抗剪验算
截面抗剪强度必须满足:
τ=3V/2bhn<
[τ]
其中最大剪力:
V=0.6×
0.8=1.525kN;
方木受剪应力计算值τ=3×
1.525×
103/(2×
45×
95)=0.535N/mm2;
方木抗剪强度设计值[τ]=1.4N/mm2;
方木的受剪应力计算值0.535N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.4N/mm2,满足要求!
4.挠度验算
均布荷载q=q1=2.356kN/m;
最大挠度计算值ν=0.677×
2.356×
9004/(100×
9000×
3215156.25)=0.362mm;
最大允许挠度[ν]=800/250=3.2mm;
方木的最大挠度计算值0.362mm小于方木的最大允许挠度3.2mm,满足要求!
四、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=2.542kN;
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=0.833kN·
m;
最大变形Vmax=2.056mm;
最大支座力Qmax=10.087kN;
最大应力σ=832609.609/4490=185.436N/mm2;
支撑钢管的抗压强度设计值[f]=205N/mm2;
支撑钢管的最大应力计算值185.436N/mm2小于支撑钢管的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度为2.056mm小于800/150与10mm,满足要求!
五、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0.75,该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.00kN。
纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R=10.087kN;
R<
12.00kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
六、模板支架立杆荷载设计值(轴力)
作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。
1.静荷载标准值包括以下内容
(1)脚手架的自重(kN):
NG1=0.138×
6.25=0.865kN;
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=0.5×
0.9×
0.8=0.36kN;
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
NG3=25.5×
0.8=6.426kN;
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=7.651kN;
2.活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载
经计算得到,活荷载标准值NQ=(1+0.45)×
0.8=1.044kN;
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=10.643kN;
七、立杆的稳定性计算
立杆的稳定性计算公式:
σ=N/(φA)≤[f]
其中N----立杆的轴心压力设计值(kN):
N=10.643kN;
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=1.59cm;
A----立杆净截面面积(cm2):
A=4.24cm2;
W----立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3):
W=4.49cm3;
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);
按下式计算:
l0=h+2a=1.5+0.1×
2=1.7m;
a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;
a=0.1m;
l0/i=1700/15.9=107;
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=0.537;
钢管立杆的最大应力计算值;
σ=10642.8/(0.537×
424)=46.743N/mm2;
钢管立杆的最大应力计算值σ=46.743N/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,建议按下式计算
l0=k1k2(h+2a)=1.167×
1.008×
(1.5+0.1×
2)=2m;
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1.008;
Lo/i=1999.771/15.9=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;
σ=10642.8/(0.417×
424)=60.194N/mm2;
钢管立杆的最大应力计算值σ=60.194N/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。
以上表参照杜荣军:
《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。
八、立杆的地基承载力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
p≤fg
地基承载力设计值:
fg=fgk×
kc=120×
1=120kpa;
其中,地基承载力标准值:
fgk=120kpa;
脚手架地基承载力调整系数:
kc=1;
立杆基础底面的平均压力:
p=N/A=10.643/0.25=42.571kpa;
其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值:
基础底面面积:
A=0.25m2。
p=42.571≤fg=120kpa。
地基承载力满足要求!
九、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,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
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