论高大模板支撑方案计算与施工1.docx
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论高大模板支撑方案计算与施工1
论高大模板支撑方案计算与施工
常州建设工程监理有限公司应新华
【摘要】本工程模板属于高大模板支撑系统,对梁、结平板及其支撑架方案进行计算、搭设施工进行安全技术分析。
【关键词】高大模板支撑系统方案计算施工
1工程概况:
本工程为常州海博生物医药孵化器有限公司新建项目,位于常州市新北区华山路、西江路转角处,无地下室、地上框架三层,层高4.95m、4.5m、4.85m。
-
/
-
轴、
-
/
-
轴两处通道高度9.45米,建筑面积约700m2,属于高支模,需专家论证后实施。
高大模板部位工程结构概况
序号
部位
结构情况
1
通道架空层
板
板厚:
120mm
最大跨度为:
10m
高度承重架:
9.45m
梁
截面尺寸:
250×600、300×900、350×900
最大跨度为:
10m
高度承重架:
9.45m
地基情况
地基回填土夯实、10cm厚C15砼垫层
水平及竖向构件情况
高支模部位的梁板结构随同结平梁板一同浇筑,且底板位置模板暂不拆除,内柱砼先浇筑,待四层结构浇筑后方可拆除高支模。
2材料选择
材料
规格
性能指标及其他
钢管
Q235钢φ48×3.0
抗弯强度设计值:
fm=200N/mm2
截面积:
A=4.24cm2
惯性矩:
I=10.78cm4
截面模量:
W=4.49cm3
弹性模量:
E=2.06×105N/mm2
木方(松木)
40×90
自重30N/m
截面惯性距Ix=243mm4
截面最大抵抗距Wx=54mm3
顺纹抗剪:
fv=1.5N/mm2
顺纹抗压:
fc=12N/mm2
顺纹抗拉:
ft=8.5N/mm2
抗弯:
fm=13N/mm2
弹性模量:
E=9000N/mm2
多层板
12厚
根据《江苏省建筑安装工程施工技术操作规程----混凝土结构工程》(DGJ32/J30-2006)表4.1.3-2中的数据:
截面模量:
W=24000mm2,
弹性模量:
E=9000N/mm2,
惯性矩:
I=144000mm4
静弯曲强度垂直纤维向最小值:
f=10.32N/mm2
抗剪:
τ=1.2N/mm2
自重0.066KN/m2(现场秤量)
对拉螺栓
φ12
【N】=12.9KN
扣件
单扣件承载力
8KN
双扣件承载力
12KN
U型顶托
承载力
30KN(螺杆长度≥500mm)
3方案计算:
3.1板模板(120)厚计算书
3.1.1工程属性
新浇混凝土楼板名称
120厚板
新浇混凝土楼板板厚(mm)
120
新浇混凝土楼板边长L(m)
10
新浇混凝土楼板边宽B(m)
9
3.1.2荷载设计
施工人员及设备荷载标准值Q1k
当计算面板和小梁时的均布活荷载(kN/m2)
2.5
当计算面板和小梁时的集中荷载(kN)
2.5
当计算主梁时的均布活荷载(kN/m2)
1.5
当计算支架立柱及其他支承结构构件时的均布活荷载(kN/m2)
1
模板及其支架自重标准值G1k(kN/m2)
面板自重标准值
0.1
面板及小梁自重标准值
0.3
楼板模板自重标准值
0.5
模板及其支架自重标准值
0.75
新浇筑混凝土自重标准值G2k(kN/m3)
24
钢筋自重标准值G3k(kN/m3)
1.1
风荷载标准值ωk(kN/m2)
基本风压ω0(kN/m2)
0.25
0.18
风压高度变化系数μz
0.9
风荷载体型系数μs
0.8
3.1.3模板体系设计
模板支架高度(m)
9.45
立柱纵向间距la(mm)
1100
立柱横向间距lb(mm)
1100
水平拉杆步距h(mm)
1800
立柱布置在混凝土板域中的位置
中心对称
立柱距混凝土板短边的距离(mm)
50
立柱距混凝土板长边的距离(mm)
100
主梁布置方向
平行楼板长边
小梁间距(mm)
250
小梁距混凝土板短边的距离(mm)
125
小梁两端各悬挑长度(mm)
100,100
设计简图如下:
模板设计平面图
模板设计剖面图(楼板长向)
模板设计剖面图(楼板宽向)
3.1.4面板验算
面板类型
覆面木胶合板
面板厚度(mm)
12
面板抗弯强度设计值[f](N/mm2)
15
面板弹性模量E(N/mm2)
10000
根据《建筑施工模板安全技术规范》5.2.1"面板可按简支跨计算"的规定,另据现实,楼板面板应搁置在梁侧模板上,因此本例以简支梁,取1m单位宽度计算。
计算简图如下:
W=bh2/6=1000×12×12/6=24000mm3,I=bh3/12=1000×12×12×12/12=144000mm4
1、强度验算
q1=0.9max[1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4Q1k,1.35(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4×0.7Q1k]×b=0.9max[1.2×(0.1+(1.1+24)×0.12)+1.4×2.5,1.35×(0.1+(1.1+24)×0.12)+1.4×0.7×2.5]×1=6.51kN/m
q2=0.9×1.2×G1k×b=0.9×1.2×0.1×1=0.11kN/m
p=0.9×1.3×Q1K=0.9×1.4×2.5=3.15kN
Mmax=max[q1l2/8,q2l2/8+pl/4]=max[6.51×0.252/8,0.11×0.252/8+3.15×0.25/4]=0.2kN·m
σ=Mmax/W=0.2×106/24000=8.24N/mm2≤[f]=15N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
q=(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=(0.1+(1.1+24)×0.12)×1=3.11kN/m
ν=5ql4/(384EI)=5×3.11×2504/(384×10000×144000)=0.11mm≤[ν]=l/400=250/400=0.62mm
满足要求!
3.1.5小梁验算
小梁类型
方木
小梁材料规格(mm)
40×90
小梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
15.44
小梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
1.78
小梁弹性模量E(N/mm2)
9350
小梁截面抵抗矩W(cm3)
54
小梁截面惯性矩I(cm4)
243
因[B/lb]取整=[9000/1100]取整=8,按四等跨连续梁计算,又因小梁较大悬挑长度为100mm,因此需进行最不利组合,计算简图如下:
3.1.6强度验算
q1=0.9max[1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4Q1k,1.35(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4×0.7Q1k]×b=0.9×max[1.2×(0.3+(1.1+24)×0.12)+1.4×2.5,1.35×(0.3+(1.1+24)×0.12)+1.4×0.7×2.5]×0.25=1.68kN/m
因此,q1静=0.9×1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=0.9×1.2×(0.3+(1.1+24)×0.12)×0.25=0.89kN/m
q1活=0.9×1.4×Q1k×b=0.9×1.4×2.5×0.25=0.79kN/m
M1=-0.071q1静L2-0.107q1活L2=-0.071×0.89×1.12-0.107×0.79×1.12=0.18kN·m
q2=0.9×1.2×G1k×b=0.9×1.2×0.3×0.25=0.08kN/m
p=0.9×1.4×Q1k=0.9×1.4×2.5=3.15kN/m
M2=0.077q2L2+0.21pL=0.077×0.08×1.12+0.21×3.15×1.1=0.74kN·m
M3=max[q1L12/2,q2L12/2+pL1]=max[1.68×0.12/2,0.08×0.12/2+3.15×0.1]=0.32kN·m
Mmax=max[M1,M2,M3]=max[0.18,0.74,0.32]=0.74kN·m
σ=Mmax/W=0.74×106/54000=13.61N/mm2≤[f]=15.44N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
V1=0.607q1静L+0.62q1活L=0.607×0.89×1.1+0.62×0.79×1.1=1.13kN
V2=0.607q2L+0.681p=0.607×0.08×1.1+0.681×3.15=2.2kN
V3=max[q1L1,q2L1+p]=max[1.68×0.1,0.08×0.1+3.15]=3.16kN
Vmax=max[V1,V2,V3]=max[1.13,2.2,3.16]=3.16kN
τmax=3Vmax/(2bh0)=3×3.16×1000/(2×90×40)=1.32N/mm2≤[τ]=1.78N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
q=(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=(0.3+(24+1.1)×0.12)×0.25=0.83kN/m
跨中νmax=0.632qL4/(100EI)=0.632×0.83×11004/(100×9350×2430000)=0.34mm≤[ν]=l/400=1100/400=2.75mm
悬臂端νmax=qL4/(8EI)=0.83×1004/(8×9350×2430000)=0mm≤[ν]=l1/400=100/400=0.25mm满足要求!
3.1.6主梁验算
主梁类型
钢管
主梁材料规格(mm)
Ф48×3
可调托座内主梁根数
1
主梁弹性模量E(N/mm2)
206000
主梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
主梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
125
主梁截面惯性矩I(cm4)
10.78
主梁截面抵抗矩W(cm3)
4.49
3.6.1小梁最大支座反力计算
Q1k=1.5kN/m2
q1=0.9max[1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4Q1k,1.35(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4×0.7Q1k]×b=0.9max[1.2×(0.5+(1.1+24)×0.12)+1.4×1.5,1.35×(0.5+(1.1+24)×0.12)+1.4×0.7×1.5]×0.25=1.42kN/m
q1静=0.9×1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=0.9×1.2×(0.5+(1.1+24)×0.12)×0.25=0.95kN/m
q1活=0.9×1.4×Q1k×b=0.9×1.4×1.5×0.25=0.47kN/m
q2=(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=(0.5+(1.1+24)×0.12)×0.25=0.88kN/m
承载能力极限状态
按四跨连续梁,Rmax=(1.143q1静+1.223q1活)L=1.143×0.95×1.1+1.223×0.47×1.1=1.83kN
按悬臂梁,R1=q1l=1.42×0.1=0.14kN
R=max[Rmax,R1]=1.83kN;
同理,R'=1.37kN,R''=1.37kN
正常使用极限状态
按四跨连续梁,Rmax=1.143q2L=1.143×0.88×1.1=1.1kN
按悬臂梁,R1=Rmaxl=1.1×0.1=0.11kN
R=max[Rmax,R1]=1.1kN;
同理,R'=0.83kN,R''=0.83kN
抗弯验算
计算简图如下:
主梁弯矩图(kN·m)
Mmax=0.91kN·m
σ=Mmax/W=0.91×106/4490=202.58N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
抗剪验算
主梁剪力图(kN)
Vmax=5.59kN
τmax=2Vmax/A=2×5.59×1000/424=26.36N/mm2≤[τ]=125N/mm2
满足要求!
挠度验算
主梁变形图(mm)
νmax=1.87mm
νmax=1.87mm≤[ν]=2.75mm
满足要求!
3.1.7立柱验算
钢管类型
Ф48×3
立柱截面面积A(mm2)
424
立柱截面回转半径i(mm)
15.9
立柱截面抵抗矩W(cm3)
4.49
抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
λ=h/i=1800/15.9=114≤[λ]=150
满足要求!
查表得,φ=0.51
Mw=0.92×1.4ωklah2/10=0.92×1.4×0.18×1.1×1.82/10=0.07kN·m
Nw=0.9[1.2ΣNGik+0.9×1.4Σ(NQik+Mw/lb)]=0.9×[1.2×(0.75+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×1.1×1.1+0.92×1.4×0.07/1.1=6.36kN
f=Nw/(φA)+Mw/W=6363.32/(0.51×424)+0.07×106/4490=45.51N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
3.1.8双扣件验算
双扣件承载力容许值[N](kN)
12
按上节计算可知,双扣件受力N=6.36kN≤[N]=12kN
满足要求!
3.2梁模板(350×900)计算书
3.2.1工程属性
新浇混凝土梁名称
350×900
新浇混凝土梁计算跨度(m)
10
混凝土梁截面尺寸(mm×mm)
350×900
新浇混凝土结构层高(m)
9.45
梁侧楼板厚度(mm)
120
3.2.2荷载设计
模板及其支架自重标准值G1k(kN/m2)
面板
0.1
面板及小梁
0.3
模板面板
0.5
模板及其支架
0.75
新浇筑混凝土自重标准值G2k(kN/m3)
24
钢筋自重标准值G3k(kN/m3)
梁
1.5
板
1.1
施工人员及设备荷载标准值Q1k
当计算支架立柱及其他支承结构构件时(kN/m2)
1
振捣混凝土时产生的荷载标准值Q2k(kN/m2)
对水平面模板取值
2
风荷载标准值ωk(kN/m2)
基本风压ω0(kN/m2)
0.25
非自定义:
0.18
风压高度变化系数μz
0.9
风荷载体型系数μs
0.8
3.2.3模板体系设计
新浇混凝土梁支撑方式
梁两侧有板,梁板立柱共用(A)
梁跨度方向立柱间距la(mm)
1100
梁两侧立柱间距lb(mm)
1200
步距h(mm)
1800
新浇混凝土楼板立柱间距l'a(mm)、l'b(mm)
1100、1100
混凝土梁居梁两侧立柱中的位置
居中
梁左侧立柱距梁中心线距离(mm)
600
梁底增加立柱根数
1
梁底增加立柱布置方式
按梁两侧立柱间距均分
梁底增加立柱依次距梁左侧立柱距离(mm)
600
梁底支撑小梁根数
4
梁底支撑小梁一端悬挑长度(mm)
50
设计简图如下:
平面图
立面图
3.2.4面板验算
面板类型
覆面木胶合板
面板厚度(mm)
12
面板抗弯强度设计值[f](N/mm2)
15
面板弹性模量E(N/mm2)
10000
取单位宽度1000mm,按三等跨连续梁计算,计算简图如下:
W=bh2/6=1000×12×12/6=24000mm3,I=bh3/12=1000×12×12×12/12=144000mm4
q1=0.9max[1.2(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.4Q1k,1.35(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.4×0.7Q1k]×b=0.9max[1.2×(0.1+(24+1.5)×0.9)+1.4×2,1.35×(0.1+(24+1.5)×0.9)+1.4×0.7×2]×1=29.77kN/m
q1静=0.9×1.35×[G1k+(G2k+G3k)×h]×b=0.9×1.35×[0.1+(24+1.5)×0.9]×1=28.01kN/m
q1活=0.9×1.4×0.7×Q2k×b=0.9×1.4×0.7×2×1=1.76kN/m
q2=(G1k+(G2k+G3k)×h)×b=[0.1+(24+1.5)×0.9]×1=23.05kN/m
1、强度验算
Mmax=-0.1q1静L2+0.117q1活L2=-0.1×28.01×0.122+0.117×1.76×0.122=0.04kN·m
σ=Mmax/W=0.04×106/24000=1.47N/mm2≤[f]=15N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=0.677qL4/(100EI)=0.677×23.05×116.674/(100×10000×144000)=0.02mm≤[ν]=l/400=116.67/400=0.29mm
满足要求!
3、支座反力计算
设计值(承载能力极限状态)
R1=R4=0.4q1静l+0.45q1活l=0.4×28.01×0.12+0.45×1.76×0.12=1.4kN
R2=R3=1.1q1静l+1.2q1活l=1.1×28.01×0.12+1.2×1.76×0.12=3.84kN
标准值(正常使用极限状态)
R1'=R4'=0.4q2l=0.4×23.05×0.12=1.08kN
R2'=R3'=1.1q2l=1.1×23.05×0.12=2.96kN
3.2.5小梁验算
小梁类型
方木
小梁材料规格(mm)
40×90
小梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
15.44
小梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
1.78
小梁弹性模量E(N/mm2)
9350
小梁截面抵抗矩W(cm3)
54
小梁截面惯性矩I(cm4)
243
为简化计算,按四等跨连续梁和悬臂梁分别计算,如下图:
q1=max{1.4+0.9×1.35×[(0.3-0.1)×0.35/3+0.5×(0.9-0.12)]+0.9max[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.12)+1.4×1,1.35×(0.5+(24+1.1)×0.12)+1.4×0.7×1]×max[0.6-0.35/2,(1.2-0.6)-0.35/2]/2×1,3.84+0.9×1.35×(0.3-0.1)×0.35/3}=3.87kN/m
q2=max[1.08+(0.3-0.1)×0.35/3+0.5×(0.9-0.12)+(0.5+(24+1.1)×0.12)×max[0.6-0.35/2,(1.2-0.6)-0.35/2]/2×1,2.96+(0.3-0.1)×0.35/3]=2.98kN/m
1、抗弯验算
Mmax=max[0.107q1l12,0.5q1l22]=max[0.107×3.87×1.12,0.5×3.87×0.052]=0.5kN·m
σ=Mmax/W=0.5×106/54000=9.28N/mm2≤[f]=15.44N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
Vmax=max[0.607q1l1,q1l2]=max[0.607×3.87×1.1,3.87×0.05]=2.584kN
τmax=3Vmax/(2bh0)=3×2.584×1000/(2×40×90)=1.08N/mm2≤[τ]=1.78N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
ν1=0.632q2l14/(100EI)=0.632×2.98×11004/(100×9350×2430000)=1.21mm≤[ν]=l/400=1100/400=2.75mm
ν2=q2l24/(8EI)=2.98×504/(8×9350×2430000)=0mm≤[ν]=l/400=50/400=0.12mm
满足要求!
4、支座反力计算
梁头处(即梁底支撑小梁悬挑段根部)
承载能力极限状态
Rmax=max[1.143q1l1,0.393q1l1+q1l2]=max[1.143×3.87×1.1,0.393×3.87×1.1+3.87×0.05]=4.86kN
同理可得,梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R1=R4=3.77kN,R2=R3=4.86kN
正常使用极限状态
R'max=max[1.143q2l1,0.393q2l1+q2l2]=max[1.143×2.98×1.1,0.393×2.98×1.1+2.98×0.05]=3.75kN
同理可得,梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R'1=R'4=3.36kN,R'2=R'3=3.75kN
3.2.6主梁验算
主梁类型
钢管
主梁材料规格(mm)
Ф48×3
可调托座内主梁根数
1
主梁弹性模量E(N/mm2)
206000
主梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
主梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
125
主梁截面惯性矩I(cm4)
10.78
主梁截面抵抗矩W(cm3)
4.49
主梁自重忽略不计,计算简图如下:
1、抗弯验算
主梁弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.648×106/4490=144.22N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
主梁剪力图(kN)
Vmax=8.13kN
τmax=2Vmax/A=2×8.13×1000/424=38.35N/mm2≤[τ]=125N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
主梁变形图(mm)
νmax=0.2mm≤[ν]=l/400=600/400=1.5mm
满足要求!
4、扣件抗滑计算
R=max[R1,R3]=0.5kN≤8kN
单扣件在扭矩达到40~65N·m且无质量缺陷的情况下,单扣件能满足要求!
同理可知,左侧立柱扣件受力R=0.5kN≤8kN
单扣件在扭矩达到40~65N·m且无质量缺陷的情况下,单扣件能满足要求!
3.2.7立柱验算
钢管类型
Ф48×3
立柱截面面积A(mm2)
424
回转半径i(mm)
15.9
立柱截面抵抗矩W(cm3)
4.49
抗压强度设计值f(N/mm2)
205
λ=h/i=1800/15.9=113.21≤[λ]=150
长细比满足要求!
查表得,φ=0.54
1、风荷载计算
Mw=0.92×1.4×ωk×la×h2/10=0.92×1.4×0.18×1.1×1.82/10=0.07kN·m
2、稳定性计算
根据《建筑施工模板安全技术规范》公式5.2.5-14,荷载设计值q1有所不同:
1)面板验算
q1=0.9×[1.2×(0.1+(24+1.5)×0.9)+0.9×1.4×2]×1=27.16kN/m
2)小梁验算
q1=max{1.28+(0.3-0.1)×0.35/3+0.9×[1.2×(0.5+(24+1.1)×0.12)+0.9×1.4×1]×max
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