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模板自重:
在验算底模面板、主次楞方面和钢管支撑体系时取q1=0.50kN/m2;
腹板部位新浇筑钢筋混凝土自重标准值:
q2=1.00×
26.50=26.50kN/m2;
箱室部位新浇筑钢筋混凝土自重标准值q3=1.24×
26.50=32.86kN/m2;
箱室内模及支架的重量取q4=2.50kN/m2。
2.活荷载标准值(荷载分项系数YQ=1.4)
施工人员和设备荷载标准值:
q5=2.00kN/m2;
振捣混凝土对面板产生垂直荷载:
q6=2.00kN/m2。
四.底面模板面板计算
底模面板为受弯结构,需要验算其强度、刚度和抗剪。
模板面板按三跨连续梁计算。
1.箱室部位底模面板验算
荷载设计值q=1.2×
(q1+q3+q4)×
0.60+1.4×
(q5+q6)×
0.60=29.18kN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
I=60.00×
1.503/12=16.88cm4
W=60.00×
1.502/6=22.50cm3
(1)底模面板强度验算
f=M/W<
[f]
M=0.100ql2
经过计算可得M=262.61N.m
面板强度计算值f=11.67N/mm2
箱室部位面板的强度验算f<
[f]=15.00N/mm2,满足要求!
(2)底模面板刚度验算
v=0.677ql4/100EI<
[v]=l/250
经过计算可得v=0.96mm
箱室部位面板的最大挠度v<
[v]=1.200,满足刚度要求!
(3)底模面板抗剪验算
T=3Q/2bh<
[T]
经过计算最大剪力Q=5252.26N
则截面抗剪强度计算值T=0.88N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2
底模面板抗剪强度验算T<
[T],满足抗剪要求!
2.腹板部位底模面板验算
(q1+q2)×
0.60=22.80kN/m
经过计算可得M=205.20N.m
面板强度计算值f=9.12N/mm2
腹板部位面板的强度验算f<
经过计算可得v=0.75mm
腹板部位面板的最大挠度v<
[v]=1.200mm,满足刚度要求!
经过计算最大剪力Q=4104.00N
则截面抗剪强度计算值T=0.68N/mm2
腹板部位抗剪强度验算T<
五.底面模板次楞方木计算
1.底面次楞方木检算力学模型:
以次楞方木为梁体,以主楞方木为支座。
以下按箱室部位和腹板部位分别验算:
1.箱室部位底模次楞验算
0.30+1.4×
0.30=14.59kN/m
次楞的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
I=10.00×
10.003/12=833.33cm4
W=10.00×
10.002/6=166.67cm3
(1)次楞强度验算
经过计算可得M=525.23N.m
次楞强度计算值f=3.15N/mm2
箱室部位次楞的强度验算f<
[f]=15.00N/mm2,满足要求!
(2)次楞刚度验算
跨中最大挠度v=0.677ql4/100EI<
经过计算可得v=0.155mm
箱室部位次楞的最大挠度v<
[v]=2.400mm,满足刚度要求!
(3)底模次楞方木的抗剪验算
抗剪强度验算T<
[T],满足抗剪施工要求!
2.腹板部位底模次楞方木验算
0.30=11.40kN/m
次楞方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
(1)底模次楞强度验算
经过计算可得M=410.40N.m
次楞强度计算值f=2.46N/mm2
腹板部位次楞的强度验算f<
(2)底模次楞方木刚度验算
经过计算可得v=0.121mm
腹板部位次楞的最大挠度v<
(3)底模次楞抗剪验算
经过计算最大剪力Q=4104.00kN
腹板部位次楞方木抗剪强度验算T<
六.底面模板主楞方木计算
1.底面主楞方木检算力学模型:
根据主楞方木和现浇支架的平面布置方式,腹板部位取900.00cm(顺梁向)×
900.00cm(横梁向)主楞承压面积作为检算单元;
箱室部位取1800.00cm(顺梁向)×
900.00cm(横梁向)主楞承压面积作为检算单元。
以主楞方木为梁体,以扣件钢管现浇支架的立杆为支座,作用在主楞上的荷载为集中荷载。
1.箱室部位底模主楞方木验算
0.90+1.4×
0.90=43.77kN/m
主楞的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
I=15.00×
15.003/12=4218.75cm4
W=15.00×
15.002/6=562.50cm3
(1)主楞强度验算
经过计算可得M=1575.68N.m
主楞强度计算值f=2.80N/mm2
箱室部位主楞的强度验算f<
(2)主楞刚度验算
经过计算可得v=0.061mm
箱室部位主楞的最大挠度v<
(3)底模主楞方木的抗剪验算
经过计算最大剪力Q=10504.51N
则截面抗剪强度计算值T=0.26N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.60kN
箱室部位主楞方木抗剪强度验算T<
2.腹板部位底模主楞方木验算
0.90=34.20kN/m
主楞方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
(1)底模主楞强度验算
经过计算可得M=307.80N.m
主楞强度计算值f=0.55N/mm2
腹板部位主楞的强度验算f<
(2)底模主楞方木刚度验算
经过计算可得v=0.003mm
腹板部位主楞的最大挠度v<
[v]=1.200mm,满足刚度要求!
(3)底模主楞抗剪验算
则截面抗剪强度计算值T=0.10N/mm2
腹板部位主楞方木抗剪强度验算T<
七.立杆稳定性计算荷载标准值
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)脚手架钢管的自重(kN):
箱室部位NG1=0.129×
12.000=1.549kN
腹板部位NG1=0.129×
钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A双排架自重标准值,设计人员可根据情况修改。
(2)模板的自重(kN):
箱室部位NG2=0.500×
0.600×
0.900=0.270kN
腹板部位NG2=0.500×
0.300×
0.900=0.135kN
(3)钢筋混凝土自重(kN):
箱室NG3=32.860×
0.900=17.744kN
腹板NG3=26.500×
0.900=7.155kN
经计算得到,静荷载标准值:
箱室部位(包括箱室内附加荷载)NG=(NG1+NG2+NG3+NG4)=20.914kN。
腹板部位NG=(NG1+NG2+NG3)=8.839kN。
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:
箱室处NQ=(2.000+2.000)×
0.900=2.160kN
腹板处NQ=(2.000+2.000)×
0.900=1.080kN
3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2NG+1.4NQ
八.支撑钢管立杆稳定性验算
(一)箱室部位:
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
其中N——立杆的轴心压力设计值,N=28.12kN
i——计算立杆的截面回转半径,i=1.59cm;
A——立杆净截面面积,A=4.501cm2;
W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.729cm3;
[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=206.00N/mm2;
a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度,a=0.30m;
h——最大步距,h=1.50m;
l0——计算长度,取1.500+2×
0.300=2.100m;
λ——由长细比,为2100/16=132;
φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到0.386;
经计算得到σ=28120/(0.386×
450)=161.668N/mm2;
不考虑风荷载时立杆的稳定性计算σ<
[f],满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式
MW=1.4Wklal02/8-Prl0/4
风荷载产生的内外排立杆间横杆的支撑力Pr计算公式
Pr=5×
1.4Wklal0/16
其中Wk——风荷载标准值(kN/m2);
Wk=0.7×
0.200×
1.200×
0.042=0.250kN/m2
h——立杆的步距,1.50m;
la——立杆迎风面的间距,0.90m;
lb——与迎风面垂直方向的立杆间距,0.60m;
风荷载产生的内外排立杆间横杆的支撑力Pr=5×
1.4×
0.042×
0.900×
2.100/16=0.035kN.m;
风荷载产生的弯矩Mw=1.4×
2.100×
2.100/8-0.035×
2.100/4=0.011kN.m;
Nw——考虑风荷载时,立杆的轴心压力最大值;
Nw=1.2×
20.914+0.9×
2.160=27.818kN
经计算得到σ=27818/(0.386×
450)+11000/4729=162.011N/mm2;
考虑风荷载时立杆的稳定性计算σ<
风荷载作用下的内力计算
架体中每个节点的风荷载转化的集中荷载w=0.042×
1.500=0.038kN
节点集中荷载w在立杆中产生的内力wv=1.500/0.900×
0.038=0.063kN
节点集中荷载w在斜杆中产生的内力ws=(1.500×
1.500+0.900×
0.900)1/2/0.900×
0.038=0.073kN
支撑架的步数n=8
节点集中荷载w在立杆中产生的内力和为0.073+(8.000-1)×
0.073=0.588kN
节点集中荷载w在斜杆中产生的内力和为8.000×
0.063=0.504kN
架体自重为1.549kN
节点集中荷载w在斜杆中产生的内力和小于架体自重,满足要求!
(二)腹板部位:
其中N——立杆的轴心压力设计值,N=12.12kN
经计算得到σ=12119/(0.386×
450)=69.674N/mm2;
lb——与迎风面垂直方向的立杆间距,0.30m;
8.839+0.9×
1.080=11.968kN
经计算得到σ=11968/(0.386×
450)+11000/4729=70.887N/mm2;
风荷载作用下的内力计算
1.500=0.019kN
0.019=0.032kN
0.019=0.037kN
节点集中荷载w在立杆中产生的内力和为0.037+(8.000-1)×
0.037=0.294kN
0.032=0.252kN
九.支撑钢管立杆竖向变形计算
1.技术参数
立杆实际竖向高度H=12.00m;
立杆实际工作长度内接头数量n=4;
钢管的计算温度差detT=10.00度;
10-5;
2.腹板部位立杆变形计算
荷载组合作用下立杆轴向力Q=28120.32N;
立杆弹性压缩变形t1=QH/EA=3.639mm;
立杆接头处非弹性变形t2=n×
det=2.000mm;
温度差产生变形t3=H×
a×
detT=1.440mm;
立杆总变形为t=t1+t2+t3=7.079mm;
t<
[t]=H/1000=12.000mm,立杆轴向变形满足施工要求!
3.箱室部位立杆变形计算
荷载组合作用下立杆轴向力Q=12119.04N;
立杆弹性压缩变形t1=QH/EA=1.568mm;
立杆总变形为t=t1+t2+t3=5.008mm;
十.基础承载力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
p≤fg
其中p——立杆基础底面的平均压力(kN/m2),p=N/A;
箱室处p=112.48,腹板处p=48.48
N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值(kN);
箱室处N=28.12,腹板处N=12.12
A——基础底面面积(m2);
A=0.25
fg——地基承载力设计值(kN/m2);
fg=120.00
地基承载力设计值应按下式计算
fg=kc×
fgk
其中kc——脚手架地基承载力调整系数;
kc=0.80
fgk——地基承载力标准值;
fgk=150.00
箱室处地基承载力的计算满足要求!
腹板处地基承载力的计算满足要求!
变截面箱梁模板和支撑体系计算满足要求!
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