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5.顶部支撑点的设计16
6.支撑架搭设的要求16
7.施工使用的要求17
模板计算书的编制依据
依据规范
1.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)。
2.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)。
3.《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
4.《木结构设计规范》(GB50005-2003)
5.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
6.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)
主要参考文献
《建筑施工计算手册》 主编:
江正荣
《混凝土结构设计原理》主编:
朱彦鹏
『建书』施工安全设施计算软件
参数信息
脚手架参数
脚手架搭设高度H(m):
6;
立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):
0.1;
脚手架步距h(m):
1.5;
立杆纵距la(m):
1;
立杆横距lb(m):
1
扣件连接方式:
双扣件;
扣件抗滑承载力系数:
1;
钢管类型:
φ48×
3.0
板底支撑连接方式:
钢管支撑;
板底的钢管支撑间距距离(m):
0.333;
荷载参数
恒荷载:
砼与钢筋自重(kN/m3):
25楼板浇筑厚度(m):
0.12;
模板自重(kN/m2):
0.35
活荷载:
施工人员及设备荷载(kN/m2):
1振捣砼荷载(kN/m2):
2
倾倒砼产生竖向动力荷载(kN/m2):
2
图1.楼板支撑架立面简图
图2.楼板支撑架荷载计算单元
模板面板计算
面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度,取单位宽度1m的面板作为计算单元,按照三跨连续梁计算。
面板的截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为:
W=100×
1.2×
1.2/6=24.000cm3;
I=100×
1.2/12=14.400cm4;
荷载计算
1、恒荷载标准值:
砼与钢筋自重+模板自重:
q1=25×
0.12×
1+0.35×
1=3.35kN/m;
2、活荷载标准值:
施工人员及设备荷载+振捣砼荷载与倾倒砼荷载较大值:
q2=(1+2)×
1=3.00kN/m;
抗弯强度计算
强度计算时,荷载取恒荷载与活荷载设计值。
q=1.2×
3.35+1.4×
3.00=8.22kN/m;
计算简图
Mmax=0.1ql2=0.1×
8.22×
0.3332=0.09kN·
m
面板抗弯强度设计值[f](N/mm2)=18N/mm2;
面板弯曲应力按下式计算:
σ=
Mmax
=
0.09×
106
3.75N/mm2<
18N/mm2
W
24.000×
103
满足要求!
刚度计算
刚度计算时,荷载取恒荷载标准值。
q=3.35kN/m;
面板最大容许挠度值:
[ω]=L/250=333.000/250=1.3mm;
面板弹性模量:
E=5500N/mm2;
ω=
0.677ql4
0.677×
3.35×
333.0004
=0.352mm<
1.3mm
100EI
100×
5500×
14.400×
104
纵向支撑钢管计算
纵向钢管按照均布荷载下连续梁计算,截面力学参数为
截面抵抗矩W=4.49cm3;
截面惯性矩I=10.78cm4;
q1k=25×
0.333+0.35×
0.333=1.12kN/m;
q2k=(1+2)×
0.333=1.00kN/m;
强度计算
恒荷载设计值:
q1=1.2×
1.12=1.34kN/m;
活荷载设计值:
q2=1.4×
1.00=1.40kN;
最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩。
最大弯矩考虑为恒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:
Mmax=0.10q1l2+0.117q2l2=0.10×
1.34×
12+0.117×
1.40×
12=0.30kN.m;
最大支座力计算公式如下:
N=1.1q1l+1.2q2l=1.1×
1+1.2×
1=3.15kN;
最大应力:
σ=
=
0.30×
66.82N/mm2<
[f]=205N/mm2
4.49×
结论:
Vmax=0.677
q1kl4
0.677
1.12×
10004
=0.34mm
206000×
10.78×
纵向钢管的最大容许挠度L/150=1000/150=6.67mm,并不得大于10mm。
0.34mm<
6.67mm。
横向支撑钢管计算
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取板底纵向支撑传递力3.15kN;
计算简图(kN)
弯矩图(kN.m)
变形示意图
剪力图
经过连续梁的计算得到:
支座反力从左到右各支座力分别为:
N1=5.460kN
N2=10.290kN
N3=10.290kN
N4=5.460kN
最大弯矩Mmax=0.840kN.m;
最大变形Vmax=2.720mm,在第1跨中.
支撑钢管的抗弯强度设计值[f](N/mm2)=205N/mm2;
;
支撑钢管的弯曲应力按下式计算:
0.840×
187.082N/mm2<
205N/mm2
支撑钢管的最大容许挠度值:
[ω]=l/150=1000.000/150=6.7mm或10mm;
最大变形Vmax=2.720mm<
6.7mm
扣件抗滑移计算
1.扣件连接方式采用双扣件,扣件抗滑承载力系数1,抗滑承载力设计值:
Rc=1×
16=16.00kN
2.纵向或横向水平杆通过扣件传给立杆竖向力设计值:
R=10.290kN
3.结论:
R<
Rc
模板支架立杆荷载计算
作用于模板支架的荷载包括恒荷载、活荷载和风荷载。
1.恒荷载:
(1)脚手架自重(kN):
NG1=0.1291×
6=0.775kN;
(2)模板自重(kN):
NG2=0.35×
1×
1=0.350kN;
(3)钢筋砼楼板自重(kN):
NG3=25×
0.12=3.000kN;
恒荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=4.125kN;
2.活荷载:
活荷载标准值NQ=(1+2)×
1=3.00kN;
3.因不考虑风荷载,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2NG+1.4NQ=1.2×
4.125+1.4×
3.00=9.150kN;
立杆的稳定性验算
立杆的稳定性计算公式:
σg=
N
≤[f]
φA
其中N----立杆的轴心压力设计值(kN):
N=9.150kN;
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]=205.00N/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其中a为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=h+2a=1.5+2×
0.1=1.70m
L0/i=1700/15.90=106.918;
按照长细比的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.537;
钢管立杆受压应力计算值;
9.150×
=40.187N/mm2<
[f]=205.000N/mm2
0.537×
4.24×
102
结论:
如果考虑到高支撑架的安全因素,按下式计算
l0=k1k2(h+2a)
k1--计算长度附加系数,按照表1取值
k2--计算长度附加系数,按照表2取值;
l0=1.167×
1.007×
(1.5+2×
0.1)=1.998
L0/i=1998/15.90=125.660;
由长细比l0/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.417;
钢管立杆受压应力计算值:
=51.751N/mm2<
0.417×
模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件,否则容易存在安全隐患。
表1.模板支架计算长度附加系数K1
步距h(m)
h≤0.9
0.9<
h≤1.2
1.2<
h≤1.5
1.5<
h≤2.1
K1
1.243
1.185
1.167
1.163
立杆地基承载力计算
1、立杆段轴力设计值N:
N=9.150kN
2、计算基础底面积A:
取垫板作用长度1m
A=0.3×
1=0.30m2
3、确定地基承载力设计值fg:
粘性土承载力标准值:
fgk=120kPa=120kN/m2
由规范公式5.5.2,并取Kc=0.5
得fg=kcfgk=0.5×
120=60kN/m2
4、验算地基承载力:
由5.5.1式得
立杆基础底面的平均压力
P=
9.150
=30.50kN/m2<
fg=60kN/m2
A
0.30
。
梁和楼板模板高支撑架的构造和施工要求
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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