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自然地坪黄海高程3米,底板面黄海高程-1.25米,底板厚度400mm.承台深度1000~1600.设计一层平面框架结构±
0.000相当于黄海高程4.85米,砖混结构±
0.000相当于黄海高程6.15米。
工程等级二级,耐火等级一级。
本工程合同工期为750日历天。
本工程地下室顶板主次梁截面尺寸为400×
1000mm,300×
800mm,不等;
地下室顶板厚度为250mm、200mm;
地下室顶板标高为-2.3米,底板标高-6.1米。
二层以上梁尺寸大多为200×
400,200×
500不等。
板厚度为110mm,100mm。
框架结构标准层层高2.9米,砖混结构标准层层高2.8米。
混凝土采用泵送混凝土、机械振捣。
二、框架结构模板设计
编制依据
1、混凝土结构工程施工及验收规范
2、木结构设计规范
3、木结构工程施工及验收规范
4、施工图纸
1、基础模板
基础采用砖砌胎模,采用砼多孔砖,水泥砂浆M10砌筑,内侧面采用1∶2水泥砂浆抹面。
砖胎模周围回填土后浇捣混凝土。
2、地下室顶板梁支模架计算(取最大梁截面计算)
计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2019)、
《混凝土结构设计规范》GB50010-2019、
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2019)、
《钢结构设计规范》(GB50017-2019)等规范编制。
现浇楼板采用十一夹板,在钢管支架上用8×
6㎝方木@350支撑,梁外侧用4×
6cm方木@500作背楞,但个别梁尺寸特别大的采用4×
6cm
方木@400作背楞。
支模架采用Ф48×
3.5钢管。
支模架立杆间距:
地下室部分为600×
600;
标准层梁1000×
1000;
标准层板支模架间距为1000×
1000。
梁段:
L1。
(一)、计算参数信息
1.模板支撑及构造参数
梁截面宽度B(m):
0.40;
梁截面高度D(m):
1.00;
混凝土板厚度(mm):
250.00;
立杆沿梁跨度方向间距La(m):
立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):
0.10;
立杆步距h(m):
1.50;
板底承重立杆横向间距或排距Lb(m):
梁支撑架搭设高度H(m):
3.50;
梁两侧立杆间距(m):
0.60;
承重架支撑形式:
梁底支撑小楞垂直梁截面方向;
采用的钢管类型为Φ48×
3.5;
立杆承重连接方式:
单扣件,考虑扣件质量及保养情况,取扣件抗滑承载力折减系数:
0.80;
2.荷载参数
模板自重(kN/m2):
0.35;
钢筋自重(kN/m3):
施工均布荷载标准值(kN/m2):
2.5;
新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):
18.0;
倾倒混凝土侧压力(kN/m2):
2.0;
振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):
3.材料参数
木材品种:
松木;
木材弹性模量E(N/mm2):
10000.0;
木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):
17.0;
木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):
1.7;
面板类型:
胶合面板;
面板弹性模量E(N/mm2):
9500.0;
面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):
13.0;
4.梁底模板参数
梁底方木截面宽度b(mm):
50.0;
梁底方木截面高度h(mm):
100.0;
梁底纵向支撑根数:
2;
面板厚度(mm):
5.梁侧模板参数
次楞间距(mm):
350,主楞竖向根数:
4;
主楞间距为:
100mm,220mm,210mm;
穿梁螺栓水平间距(mm):
500;
穿梁螺栓直径(mm):
M12;
主楞龙骨材料:
钢楞;
截面类型为圆钢管48×
次楞龙骨材料:
木楞,宽度60mm,高度80mm;
(二)、梁模板荷载标准值计算
1.梁侧模板荷载
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;
挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
其中γ--混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;
t--新浇混凝土的初凝时间,可按现场实际值取,按5.714h考虑;
T--混凝土的入模温度,取20.000℃;
V--混凝土的浇筑速度,取1.500m/h;
H--混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取0.750m;
β1--外加剂影响修正系数,取1.200;
β2--混凝土坍落度影响修正系数,取1.150。
根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;
分别计算得50.994kN/m2、18.000kN/m2,取较小值18.000kN/m2作为本工程计算荷载。
(三)、梁侧模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
面板计算简图(单位:
mm)
1.强度计算
跨中弯矩计算公式如下:
其中,W--面板的净截面抵抗矩,W=100×
2.1×
2.1/6=73.5cm3;
M--面板的最大弯距(N·
mm);
σ--面板的弯曲应力计算值(N/mm2)
[f]--面板的抗弯强度设计值(N/mm2);
按以下公式计算面板跨中弯矩:
其中,q--作用在模板上的侧压力,包括:
新浇混凝土侧压力设计值:
q1=1.2×
1×
18×
0.9=19.44kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值:
q2=1.4×
2×
0.9=2.52kN/m;
q=q1+q2=19.440+2.520=21.960kN/m;
计算跨度(内楞间距):
l=350mm;
面板的最大弯距M=0.125×
21.96×
3502=3.36×
105N·
mm;
经计算得到,面板的受弯应力计算值:
σ=3.36×
105/7.35×
104=4.575N/mm2;
面板的抗弯强度设计值:
[f]=13N/mm2;
面板的受弯应力计算值σ=4.575N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求!
2.挠度验算
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
q=21.96N/mm;
l--计算跨度(内楞间距):
E--面板材质的弹性模量:
E=9500N/mm2;
I--面板的截面惯性矩:
I=100×
1.8×
1.8/12=48.6cm4;
面板的最大挠度计算值:
ν=5×
3504/(384×
9500×
4.86×
105)=0.929mm;
面板的最大容许挠度值:
[ν]=l/250=350/250=1.4mm;
面板的最大挠度计算值ν=0.929mm小于面板的最大容许挠度值[ν]=1.4mm,满足要求!
(四)、梁侧模板内外楞的计算
1.内楞计算
内楞(木或钢)直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,龙骨采用木楞,截面宽度60mm,截面高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=6×
82×
2/6=128cm3;
I=6×
83×
2/12=512cm4;
内楞计算简图
(1).内楞强度验算
强度验算计算公式如下:
其中,σ--内楞弯曲应力计算值(N/mm2);
M--内楞的最大弯距(N·
W--内楞的净截面抵抗矩;
[f]--内楞的强度设计值(N/mm2)。
按以下公式计算内楞跨中弯矩:
其中,作用在内楞的荷载,q=(1.2×
0.9+1.4×
0.9)×
1=21.96kN/m;
内楞计算跨度(外楞间距):
l=177mm;
内楞的最大弯距:
M=0.101×
176.672=6.92×
104N·
最大支座力:
R=1.1×
0.177=8.455kN;
经计算得到,内楞的最大受弯应力计算值σ=6.92×
104/1.28×
105=0.541N/mm2;
内楞的抗弯强度设计值:
[f]=17N/mm2;
内楞最大受弯应力计算值σ=0.541N/mm2小于内楞的抗弯强度设计值[f]=17N/mm2,满足要求!
(2).内楞的挠度验算
其中l--计算跨度(外楞间距):
l=500mm;
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
q=21.96N/mm;
E--内楞的弹性模量:
10000N/mm2;
I--内楞的截面惯性矩:
I=5.12×
106mm4;
内楞的最大挠度计算值:
ν=0.677×
5004/(100×
10000×
5.12×
106)=0.181mm;
内楞的最大容许挠度值:
[ν]=500/250=2mm;
内楞的最大挠度计算值ν=0.181mm小于内楞的最大容许挠度值[ν]=2mm,满足要求!
2.外楞计算
外楞(木或钢)承受内楞传递的集中力,取内楞的最大支座力8.455kN,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,外龙骨采用钢楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
外钢楞截面抵抗矩W=10.16cm3;
外钢楞截面惯性矩I=24.38cm4;
(1).外楞抗弯强度验算
其中σ--外楞受弯应力计算值(N/mm2)
M--外楞的最大弯距(N·
W--外楞的净截面抵抗矩;
[f]--外楞的强度设计值(N/mm2)。
根据三跨连续梁算法求得最大的弯矩为M=F×
a=1.922kN·
m;
其中,F=1/4×
q×
h=5.49,h为梁高为1m,a为次楞间距为350mm;
经计算得到,外楞的受弯应力计算值:
σ=1.92×
106/1.02×
104=189.124N/mm2;
外楞的抗弯强度设计值:
[f]=205N/mm2;
外楞的受弯应力计算值σ=189.124N/mm2小于外楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
(2).外楞的挠度验算
其中E-外楞的弹性模量:
206000N/mm2;
F--作用在外楞上的集中力标准值:
F=5.49kN;
l--计算跨度:
l=500mm;
I-外楞的截面惯性矩:
I=243800mm4;
外楞的最大挠度计算值:
ν=1.615×
5490.000×
500.003/(100×
206000.000×
243800.000)=0.221mm;
根据连续梁计算得到外楞的最大挠度为0.221mm
外楞的最大容许挠度值:
[ν]=500/400=1.25mm;
外楞的最大挠度计算值ν=0.221mm小于外楞的最大容许挠度值[ν]=1.25mm,满足要求!
(五)、穿梁螺栓的计算
验算公式如下:
其中N--穿梁螺栓所受的拉力;
A--穿梁螺栓有效面积(mm2);
f--穿梁螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;
查表得:
穿梁螺栓的直径:
12mm;
穿梁螺栓有效直径:
9.85mm;
穿梁螺栓有效面积:
A=76mm2;
穿梁螺栓所受的最大拉力:
N=(1.2×
18+1.4×
2)×
0.5×
0.225=2.745kN。
穿梁螺栓最大容许拉力值:
[N]=170×
76/1000=12.92kN;
穿梁螺栓所受的最大拉力N=2.745kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN,满足要求!
(六)、梁底模板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。
计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。
强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载;
挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=1000×
18/6=5.40×
104mm3;
I=1000×
18/12=4.86×
105mm4;
1.抗弯强度验算
按以下公式进行面板抗弯强度验算:
其中,σ--梁底模板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M--计算的最大弯矩(kN·
m);
l--计算跨度(梁底支撑间距):
l=133.33mm;
q--作用在梁底模板的均布荷载设计值(kN/m);
新浇混凝土及钢筋荷载设计值:
q1:
1.2×
(24.00+1.50)×
1.00×
0.90=27.54kN/m;
模板结构自重荷载:
q2:
1.2×
0.35×
0.90=0.38kN/m;
振捣混凝土时产生的荷载设计值:
q3:
1.4×
2.00×
0.90=2.52kN/m;
q=q1+q2+q3=27.54+0.38+2.52=30.44kN/m;
Mmax=0.10×
30.438×
0.1332=0.054kN·
σ=0.054×
106/5.40×
104=1.002N/mm2;
梁底模面板计算应力σ=1.002N/mm2小于梁底模面板的抗压强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求!
2.挠度验算
根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载作用。
最大挠度计算公式如下:
其中,q--作用在模板上的压力线荷载:
q=((24.0+1.50)×
1.000+0.35)×
1.00=25.85KN/m;
E--面板的弹性模量:
E=9500.0N/mm2;
面板的最大允许挠度值:
[ν]=133.33/250=0.533mm;
25.85×
133.34/(100×
105)=0.012mm;
ν=0.012mm小于面板的最大允许挠度值:
[ν]=133.3/250=0.533mm,满足要求!
(七)、梁底支撑的计算
本工程梁底支撑采用方木。
强度及抗剪验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载;
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m):
q1=(24+1.5)×
0.133=3.4kN/m;
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.35×
0.133×
(2×
1+0.4)/0.4=0.28kN/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/m):
经计算得到,活荷载标准值P1=(2.5+2)×
0.133=0.6kN/m;
2.方木的支撑力验算
静荷载设计值q=1.2×
3.4+1.2×
0.28=4.416kN/m;
活荷载设计值P=1.4×
0.6=0.84kN/m;
方木计算简图
方木按照三跨连续梁计算。
本算例中,方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=5×
10×
10/6=83.33cm3;
I=5×
10/12=416.67cm4;
方木强度验算:
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的设计值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:
线荷载设计值q=4.416+0.84=5.256kN/m;
最大弯距M=0.1ql2=0.1×
5.256×
0.5=0.131kN.m;
最大应力σ=M/W=0.131×
106/83333.3=1.577N/mm2;
抗弯强度设计值[f]=13N/mm2;
方木的最大应力计算值1.577N/mm2小于方木抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!
方木抗剪验算:
截面抗剪强度必须满足:
其中最大剪力:
V=0.6×
0.5=3.154kN;
方木受剪应力计算值τ=3×
3153.6/(2×
50×
100)=0.946N/mm2;
方木抗剪强度设计值[τ]=1.7N/mm2;
方木的受剪应力计算值0.946N/mm2小于方木抗剪强度设计值1.7N/mm2,满足要求!
方木挠度验算:
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:
q=3.400+0.280=3.680kN/m;
方木最大挠度计算值ν=0.677×
3.68×
5004/(100×
416.667×
104)=0.037mm;
方木的最大允许挠度[ν]=0.500×
1000/250=2.000mm;
方木的最大挠度计算值ν=0.037mm小于方木的最大允许挠度[ν]=2mm,满足要求!
3.支撑钢管的强度验算
支撑钢管按照简支梁的计算如下
荷载计算公式如下:
(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m2):
q1=(24.000+1.500)×
1.000=25.500kN/m2;
(2)模板的自重(kN/m2):
q2=0.350kN/m2;
(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/m2):
q3=(2.500+2.000)=4.500kN/m2;
q=1.2×
(25.500+0.350)+1.4×
4.500=37.320kN/m2;
梁底支撑根数为n,梁底小横杆支撑间距为a,梁宽为b,梁高为h,梁底支撑传递给钢管的集中力为P,梁侧模板传给钢管的集中力为N。
当n=2时:
当n>2时:
计算简图(kN)
变形图(mm)
弯矩图(kN·
m)
经过连续梁的计算得到:
支座反力RA=RB=3.942kN;
最大弯矩Mmax=0.726kN.m;
最大挠度计算值Vmax=1.081mm;
最大应力σ=0.726×
106/5080=142.9N/mm2;
支撑抗弯设计强度[f]=205N/mm2;
支撑钢管的最大应力计算值142.9N/mm2小于支撑钢管的抗弯设计强度205N/mm2,满足要求!
(八)、梁跨度方向钢管的计算
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,通过方木的集中荷载传递。
1.梁两侧支撑钢管的强度计算:
支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;
集中力P=3.942KN.
支撑钢管计算简图
支撑钢管计算弯矩图(kN·
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=0.69kN·
m;
最大变形Vmax=1.815mm;
最大支座力Rmax=8.476kN;
最大应力σ=0.69×
106/(5.08×
103)=135.813N/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135.813N/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Vmax=1.815mm小于1000/150与10mm,满足要求!
(九)、扣件抗滑移的计算:
按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。
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6.40kN;
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=8.476kN;
R>
6.40kN且R<
12.80kN,所以单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求!
故采用双扣件!
(十)、立杆的稳定性计算:
立杆的稳定性计算公式
1.梁两侧立杆稳定性验算:
其中N--立杆的轴心压力设计值,它包括:
纵向钢管的最大支座反力:
N1=8.476kN;
脚手架钢管的自重:
N2=1.2×
0.129×
3.5=0.542kN;
楼板的混凝土模板的自重:
N3=1.2×
(1.00/2+(0.60-0.40)/2)×
0.35=0.252kN;
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