墙和柱设计计算书.docx
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墙和柱设计计算书
墙模板和柱模板设计计算书
1、设计资料
现浇钢筋混凝土剪力墙,混凝土强度等级C30,墙体尺寸:
高×宽×厚=3200×3300×210
施工条件:
坍落度80mm,0.6m3吊斗卸料,浇筑速度2m/h,混凝土入模温度15℃,采用插入式振捣器振捣。
试设计模板。
钢筋混凝土框架柱,混凝土强度等级C30,柱尺寸:
高×截面高×截面宽=4300×700×550
施工条件:
混凝土浇筑速度3m/h,导管下料,坍落度180mm,混凝土入模温度15℃,采用插入式振捣器振捣。
2、参考资料
建筑施工手册(第五版).北京:
中国建筑工业出版社,2012.
建筑施工模板安全技术规范(JGJ162-2008)
混凝土结构工程施工规范(GB50666-2011)
钢框胶合板模板技术规程(JGJ96-2011)
组合式钢模板技术规程(GB50214-2001)
3、墙模板计算
3.1基本参数
次楞(内龙骨)间距:
200mm对拉螺栓水平间距:
400mm
主楞(外龙骨)间距:
500mm对拉螺栓竖向间距:
500mm
对拉螺栓直径:
M12
3.1.1主楞信息
龙骨材料:
钢楞截面类型:
圆钢管直径48.00mm壁厚3.0mm主楞肢数:
2
3.1.2次楞信息
龙骨材料:
木楞次楞肢数:
1宽度:
50mm高度:
80mm
3.1.3面板参数
面板类型:
竹胶合板面板厚度:
18.00mm
面板弹性模量:
9500.00N/mm2面板抗弯强度设计值fc=13.00N/mm2
面板抗剪强度设计值:
1.50N/mm2;
3.1.4木方和钢楞
方木抗弯强度设计值fc=13.00N/mm2方木弹性模量E=9500.00N/mm2
方木抗剪强度设计值ft=1.50N/mm2钢楞弹性模量E=206000.00N/mm2
钢楞抗弯强度设计值fc=205.00N/mm2
图1墙模板组装示意图
3.2墙模板荷载标准值计算
t=200/T+15=6.67h
F1=0.22γtβ1β2
=0.22×24×6.67×1×1×
=49.80kN/m2
F11=γH=3.3×24=79.2kN/m2
取较小值49.80kN/m2作为本工程计算荷载。
新浇混凝土侧压力标准值F1=49.80kN/m2
倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=4kN/m2
3.3墙模板荷载标准值计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
根据《建筑施工手册》,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。
计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。
图2面板计算简图
3.3.1强度验算
新浇混凝土侧压力设计值:
q1=1.2×49.8×0.50×0.9=26.892kN/m
倾倒混凝土侧压力设计值:
q2=1.4×4.00×0.50×0.9=2.520kN/m
q=q1+q2=26.892+2.520=29.412kN/m
面板的最大弯距:
M=0.1ql2=0.1×29.412×2002=1.176×105N·mm
面板抗弯强度验算:
W=bh2/6=500×182/6=27000mm3
σ=M/W=1.176×105/27000=4.36N/mm2
面板截面的最大应力计算值σ=4.36N/mm2<[f]=13N/mm2,满足要求
3.3.2挠度验算
根据规范,刚度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载作用。
作用在模板上的侧压力线荷载:
q=49.8×0.5=24.9N/mm
面板的截面惯性矩:
I=50×1.8×1.8×1.8/12=24.30cm4
计算跨度(内楞间距):
l=200mm
面板的弹性模量:
E=9500N/mm2
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677ql4/(100EI)=0.677×24.9×2004/(100×9500×2.43×105)=0.117mm
面板的最大允许挠度值:
[ω]=1/400跨度=1/400×200=0.5mm
面板的最大挠度计算值:
ω=0.117mm<[ω]=0.5mm,满足要求
3.4墙模板内楞计算
内楞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,内龙骨采用木楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
I=50×803/12=213.33cm4W=50×802/6=53.33cm3
图3内楞计算简图
3.4.1内楞的强度验算
新浇混凝土侧压力设计值q1=1.2×49.8×0.2×0.9=10.757kN/m
倾倒混凝土侧压力设计值q2=1.4×4.00×0.2×0.9=1.008kN/m
q=q1+q2=11.765kN/m
内楞的最大弯距:
M=0.1ql2=0.1×11.765×5002=2.94×105N·mm
内楞的抗弯强度应满足下式:
σ=M/W 内楞的最大应力计算值: σ=2.95×105/5.33×104=5.53N/mm2; 内楞的抗弯强度设计值: [f]=13.00N/mm2; 内楞的最大应力计算值σ=5.53N/mm2<[f]=13.00N/mm2,满足要求 3.4.2内楞的挠度验算 根据《建筑施工计算手册》,刚度验算采用荷载标准值,同时不考虑振动荷载作用。 作用在内楞上的线荷载q=49.8×0.2=9.96kN/m 内楞的最大挠度计算值: ω=0.677ql4/(100EI)=0.677×9.96×5004/(100×9500×2.13×106)=0.208mm 面板的最大允许挠度值: [ω]=1/500跨度=1/500×500=1.0mm 面板的最大挠度计算值: ω=0.208mm<[W]=1.0mm,满足要求 3.5墙模板外楞的计算 外楞承受内楞传递的荷载,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: 截面类型为圆钢管48×3.0 外钢楞截面惯性矩I=10.78cm4 外钢楞截面抵抗矩W=4.49cm3 3.5.1外楞的强度验算 图4外楞计算简图 作用在外楞的荷载: P=(1.2×49.8+1.4×4)×0.5×0.5/2=8.17kN; 外楞计算跨度(对拉螺栓水平间距): l=500mm; 外楞最大弯矩: M=0.175Pl=0.175×8170×500=7.07×105N·mm 外楞的最大应力计算值: σ=M/W=7.06×105/4.49×103=157.24N/mm2 外楞的最大应力计算值: σ=157.24N/mm2<[f]=205N/mm2满足要求 3.5.2外楞的挠度验算 根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用荷载标准值,同时不考虑振动荷载作用。 内楞作用在支座上的荷载: P=49.8×0.5×0.50=12.45kN/m 计算跨度(水平螺栓间距): l=500.00mm 外楞弹性模量: E=206000.00N/mm2 外楞截面惯性矩: I=1.078×105 外楞的最大挠度计算值: ω=1.146Pl3/100EI=1.146×12.45×5003/(100×206000×1.078×105)=0.008mm 外楞的最大容许挠度值: [ω]=1/500跨度=1.0mm 外楞的最大挠度计算值: ω=0.008mm<[ω]=1.0mm,满足要求 3.6对拉螺栓计算 对拉螺栓的型号: M12对拉螺栓有效直径: 10.00mm对拉螺栓有效面积: A=76mm2 对拉螺栓最大容许拉力值: [N]=1.70×105×7.6×10-5=12.92kN; 对拉螺栓所受的最大拉力: N=49.8×0.52=12.45kN。 对拉螺栓所受的最大拉力: N=12.45kN<[N]=12.92kN,满足要求 4、柱模板计算 4.1参数信息 4.1.1基本参数 柱截面宽度B方向对拉螺栓数目: 1柱截面宽度B方向竖楞数目: 3 柱截面高度H方向对拉螺栓数目: 1柱截面高度H方向竖楞数目: 3 对拉螺栓直径(mm): M10 4.1.2柱箍信息 柱箍材料: 钢楞截面类型: 圆形直径: 48.00mm壁厚: 3.0mm 钢楞截面惯性矩I: 9.27cm4钢楞截面抵抗矩W: 3.86cm3 柱箍的间距: 500mm柱箍肢数: 2 4.1.3竖楞信息 竖楞材料: 木楞 宽度: 60.00mm高度: 80.00mm竖楞肢数: 2 4.1.4面板信息 面板类型: 竹胶合板面板厚度: 18.00mm 面板弹性模量: 9500.00N/mm2 面板抗弯强度设计值fc=13.00N/mm2 面板抗剪强度设计值: 1.50N/mm2 4.1.5木方和钢楞 方木抗弯强度设计值fc=13.00N/mm2方木弹性模量E=9500.00N/mm2 方木抗剪强度设计值ft=1.50N/mm2 钢楞弹性模量E=210000.00N/mm2钢楞抗弯强度设计值fc=205.00N/mm2 图5柱模板设计示意图 4.2柱模板荷载标准值 t=200/T+15=6.67h F1=0.22γtβ1β2 =0.22×24×6.67×1×1× =60.999kN/m2 F11=γH=3×24=72.000kN/m2 取较小值60.999kN/m2作为本工程计算荷载。 计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=60.999kN/m2 倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=2.000kN/m2 4.3柱模板面板计算 图6面板计算简图 4.3.1面板抗弯强度验算 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2×47.71×0.50×0.90=32.939kN/m; 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×2.00×0.50×0.90=1.260kN/m q=q1+q2=32.939+1.260=34.199kN/m 面板的最大弯距: M=0.1ql2=0.1×34.199×2302=1.809×105N·mm 面板的截面抵抗矩: W=bh2/6=500×182/6=27000mm3 面板的最大应力计算值: σ=M/W=6.700N/mm2; 面板的最大应力计算值σ=6.700N/mm2<面板的抗弯强度设计值[σ]=13.000N/mm2,满足要求 4.3.2面板抗剪验算 新浇混凝土侧压力设计值q1=1.2×47.71×0.50×0.90=32.939kN/m; 倾倒混凝土侧压力设计值q2=1.4×2.00×0.50×0.90=1.260kN/m q=q1+q2=32.939+1.260=34.199kN/m 面板的最大剪力: V=0.6ql=0.6×34.199×230=4719.462N 截面抗剪强度必须满足下式: τ=3V/(2bhn)≤fv=3×4719.462/2×500×18=0.787N/mm2 面板截面抗剪强度设计值: [fv]=1.500N/mm2 面板截面的受剪应力τ=0.787N/mm2<面板截面抗剪强度设计值[fv]=1.500N/mm2,满足要求 4.3.3面板挠度验算 最大挠度按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。 作用在模板上的侧压力线荷载: q=60.999×0.50=30.500kN/m 面板截面的惯性矩: I=bh3/12=500×183/12=2.43×105mm4 面板的最大挠度计算值: ω=0.677ql4/(100EI)=0.677×30.50×2304/(100×9500×2.43×105)=0.247mm 面板的最大挠度计算值ω=0.247mm<面板最大容许挠度设计值[ω]=1/400×230=0.575mm,满足要求 4.4竖楞方木计算 模板结构构件中的竖楞(小楞)属于受弯构件,按连续梁计算。 本工程柱高度为3.0m,柱箍间距500mm,竖楞为大于3跨,因此按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。 本工程中,竖楞采用木楞,宽度60mm,高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: I=6×83/12=256.00cm4W=6×82/6=64.00cm3 4.4.1强度验算 新浇混凝土侧压力设计值q1=1.2×60.999×0.23×0.90=15.125kN/m; 倾倒混凝土侧压力设计值q2=1.4×2.00×0.23×0.90=0.580kN/m q=q1+q2=15.732kN/m 竖楞的最大弯距: M=0.1ql2=0.1×15.732×500.02=3.933×105N·mm 竖楞的最大应力计算值: σ=M/W=6.145N/mm2<竖楞的抗弯强度设计值[σ]=13.000N/mm2,满足要求 4.4.2挠度验算 作用在竖楞上的线荷载: q=60.999×0.23=14.03kN/m 竖楞弹性模量: E=9500.00N/mm2 竖楞截面的惯性矩: I=2.56×106mm4 竖楞最大容许挠度: [ω]=1/500×230=0.460mm 竖楞的最大挠度计算值: ω=0.677ql4/(100EI)=0.677×14.03×500.04/(100×9500.0×2.56×106)=0.244mm 竖楞的最大挠度计算值ω=0.244mm<竖楞最大容许挠度[ω]=0.460mm,满足要求 4.5B方向柱箍的计算 本工程中,柱箍采用钢楞,截面类型为圆形,直径48mm,壁厚3.0mm; 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 钢柱箍截面抵抗矩W=3.86cm3 钢柱箍截面惯性矩I=9.27cm4 柱箍为2跨,按集中荷载二跨连续梁计算(附计算简图): 图7B方向柱箍计算简图 其中P--竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN),竖楞距离取B方向的; P=(1.2×47.71×0.90+1.4×2.00×0.90)×0.230×0.50/2=3.11kN 图8B方向柱箍剪力图 最大支座力: N=4.787kN 图9B方向柱箍弯矩图 最大弯矩: M=0.100kN.m 图10B方向柱箍变形图 最大变形: V=0.039mm 4.5.1柱箍抗弯强度验算 柱箍杆件的最大弯矩设计值: M=0.10kN·m 弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩: W=3.86cm3 B边柱箍的最大应力计算值: σ=M/W=24.68N/mm2 柱箍的抗弯强度设计值: [f]=205.000N/mm2 B边柱箍的最大应力计算值σ=24.68N/mm2<柱箍的抗弯强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求 4.5.2柱箍挠度验算 经过计算得到: ω=0.039mm; 柱箍最大容许挠度: [ω]=230/500=0.460mm; 柱箍的最大挠度ω=0.039mm<柱箍最大容许挠度[ω]=0.460mm,满足要求 4.6B方向对拉螺栓的计算 计算公式如下: N<[N]=f×A 对拉螺栓的型号: M10 对拉螺栓的有效直径: 8.12mm 对拉螺栓的有效面积: A=51.80mm2 对拉螺栓所受的最大拉力: N=4.787kN。 对拉螺栓最大容许拉力值: [N]=1.70×105×5.18×10-5=8.806kN; 对拉螺栓所受的最大拉力N=4.787kN<对拉螺栓最大容许拉力值[N]=8.806kN,对拉螺栓强度验算满足要求 4.7H方向柱箍的计算 本工程中,柱箍采用钢楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 本工程中,柱箍采用钢楞,截面类型为圆形,直径48mm,壁厚2.50mm; 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 钢柱箍截面抵抗矩W=3.86cm3 钢柱箍截面惯性矩I=92.70cm4,柱箍为2跨,按二跨连续梁计算 图11H方向柱箍计算简图 竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN),竖楞距离取H方向的; P=(1.2×47.71×0.90+1.4×2.00×0.90)×0.230×0.50/2=3.11kN 图12H方向柱箍剪力图 最大支座力: N=4.787kN 图13H方向柱箍弯矩图 最大弯矩: M=0.100kN.m 图14H方向柱箍变形图 最大变形: V=0.039mm 4.7.1柱箍抗弯强度验算 柱箍杆件的最大弯矩设计值: M=0.10kN·m 弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩: W=3.86cm3 B边柱箍的最大应力计算值: σ=M/W=24.68N/mm2 柱箍的抗弯强度设计值: [f]=205.000N/mm2 B边柱箍的最大应力计算值σ=24.68N/mm2<柱箍的抗弯强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求 4.7.2柱箍挠度验算 经过计算得到: ω=0.039mm; 柱箍最大容许挠度: [ω]=230/500=0.460mm; 柱箍的最大挠度ω=0.039mm<柱箍最大容许挠度[ω]=0.460mm,满足要求 4.8H方向对拉螺栓的计算 计算公式如下: N<[N]=f×A 对拉螺栓的型号: M10 对拉螺栓的有效直径: 8.12mm 对拉螺栓的有效面积: A=51.80mm2 对拉螺栓所受的最大拉力: N=4.787kN。 对拉螺栓最大容许拉力值: [N]=1.70×105×5.18×10-5=8.806kN; 对拉螺栓所受的最大拉力N=4.787kN<对拉螺栓最大容许拉力值[N]=8.806kN,对拉螺栓强度验算满足要求
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