梁模板支架工程施工方案计算书.docx
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梁模板支架工程施工方案计算书
梁模板支架工程施工方案计算书
工程名称:
模板支架验算
施工单位:
某建设集团
编制人:
##
日期:
一、
编制依据
1、工程施工图纸及现场概况
2、《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016
3、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2016
4、《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013
5、《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018
6、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
7、《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011
8、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008
9、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)
10、《钢结构设计标准》GB50017-2017
11、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002
12、《木结构设计规范》GB50005-2017
13、《混凝土模板用胶合板》GB/T17656-2018
14、《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》住建部令第37号
15、《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》建质[2009]254号
二、工程参数
梁模板支架参数
模板支架安全等级
Ⅰ级
结构重要性系数:
支架
1.1
面板主次楞
1.1
梁截面宽度
0.5m
梁截面高度
1.2m
支架高度
8m
楼板厚度
0.12m
板底立杆纵距la
0.9m
板底立杆横距lb
0.9m
梁立杆纵距
梁长度方向立杆纵距同板底立杆纵距,0.9m
梁侧与梁底立杆横距
梁下设置2根立杆,间距600,300,600mm
钢管类型
φ48×3.0mm
水平杆最大步距
1.2m
顶步步距
1.2m
梁底步距是否加密
不加密
立杆伸出顶层水平杆长度a
0.5m
扫地杆离地高度
0.35m
面板
15mm厚木胶合板
梁底次楞
50×80mm方木,5根
梁底主楞
双钢管
梁侧次楞
50×100mm方木,间距200mm
梁侧主楞
双钢管,间距500mm
穿梁螺栓
穿梁螺栓直径22mm,间距:
500mm×500mm
剪刀撑设置
依据JGJ166-2016规范要求设置
支撑结构与既有结构连接情况
支撑结构与既有结构通过连墙件可靠连接
荷载标准值参数
永久荷载
新浇砼自重
24kN/m3
钢筋自重
1.5kN/m3
面板次楞自重
0.3kN/m2
支架自重
0.13kN/m
可变荷载
施工荷载及设备荷载
2.5kN/m2
砼下料水平荷载
2kN/m2
风荷载
四川成都市,基本风压:
0.3kN/m2
集中线荷载设计值
1.3×(25.5×0.5×1.2+0.3×(2×1.2+0.5))+1.5×2.5×0.5=22.90kN/m>20kN/m,属于高大模板!
三、新浇砼对模板侧压力标准值计算
依据《砼结构工程施工规范GB50666-2011》,浇筑速度大于10m/h,或砼坍落度大于180mm时,新浇筑砼对模板的侧压力标准值,按下列公式计算:
=24×1.2=28.8kN/m2
其中γc--混凝土的重力密度,取24kN/m3;
H--混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取1.2m;
四、梁侧模板面板验算
面板采用木胶合板,厚度为15mm,验算跨中最不利抗弯强度和挠度。
计算宽度取1000mm。
面板的截面抵抗矩W=1000×15×15/6=37500mm3;
截面惯性矩I=1000×15×15×15/12=281250mm4;
(一)强度验算
1、面板按三跨连续板计算,其计算跨度取支承面板的次楞间距,L=0.20m。
2、荷载计算
新浇筑混凝土对模板的侧压力标准值G4k=28.8kN/m2,砼下料产生的水平荷载标准值Q2K=2kN/m2。
均布线荷载设计值为:
q=1.1×(1.3×28.8+1.5×2)×1=44.484KN/m
3、强度验算
施工荷载为均布线荷载:
M1=0.1ql2=0.1×44.484×0.202=0.18kN·m
面板抗弯强度设计值f=12.5N/mm2;
σ=
Mmax
=
0.18×106
=4.8N/mm2 W 37500 面板强度满足要求! (二)挠度验算 q=1×28.8=28.8kN/m; 面板最大容许挠度值: 200/400=0.5mm; 面板弹性模量: E=4500N/mm2; ν= 0.677ql4 = 0.677×28.800×2004 =0.25mm<0.5mm 100EI 100×4500×281250 满足要求! 五、梁侧模板次楞验算 次楞采用50×100mm(宽度×高度)方木,间距: 0.2m,截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为: 截面抵抗矩W=50×100×100/6=83333mm3; 截面惯性矩I=50×100×100×100/12=4166667mm4; (一)强度验算 1、次楞承受面板传递的荷载,按均布荷载作用下三跨连续梁计算,其计算跨度取主楞间距,L=0.5m。 2、荷载计算 新浇筑混凝土对模板的侧压力标准值G4k=28.8kN/m2,砼下料产生的水平荷载标准值Q2K=2kN/m2。 均布线荷载设计值为: q=1.1×(1.3×28.8+1.5×2)×0.2=8.897KN/m 3、强度验算 计算最大弯矩: Mmax=0.1ql2=0.1×8.897×0.52=0.222kN·m 最大支座力: 1.1ql=1.1×8.897×0.5=4.89kN 次楞抗弯强度设计值[f]=17N/mm2。 σ= Mmax = 0.222×106 =2.664N/mm2<17N/mm2 W 83333 满足要求! (二)抗剪强度验算 次楞最大剪力设计值V1=0.6q1l=0.6×8.897×0.5=2.669kN 木材抗剪强度设计值fv=5.1N/mm2; 抗剪强度按下式计算: τ= 3V = 3×2.669×103 =0.801N/mm2 2bh 2×50×100 次楞抗剪强度满足要求! (三)挠度验算 验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,故其作用效应的线荷载计算如下: q=28.8×0.2=5.76kN/m; 次楞最大容许挠度值=500/250=2mm; 次楞弹性模量: E=10000N/mm2; ν= 0.677ql4 = 0.677×5.76×5004 =0.058mm<2mm 100EI 100×10000×4166667 满足要求! 六、梁侧模板主楞验算 主楞采用双钢管,间距: 0.5m,截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为: 截面抵抗矩W=8990mm3; 截面惯性矩I=215700mm4; (一)强度验算 1、主楞承受次楞传递的集中荷载P=4.89kN,按集中荷载作用下三跨连续梁计算,其计算跨度取穿梁螺栓间距,L=0.5m。 主楞计算简图(kN) 主楞弯矩图(kN·m) 2、强度验算 最大弯矩Mmax=0.623kN·m 主楞抗弯强度设计值[f]=205N/mm2。 σ= Mmax = 0.623×106 = 69.299N/mm2<205N/mm2 W 8990 满足要求! (二)挠度验算 验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,其作用效应下次楞传递的集中荷载P=3.168kN,主楞弹性模量: E=206000N/mm2。 主楞最大容许挠度值: 500/150=3.3mm; 经计算主楞最大挠度Vmax=0.156mm<3.3mm。 满足要求! (三)悬挑段强度验算 穿梁螺栓距梁底距离200mm,次楞间距200mm, 弯矩M=4.89×0.2=0.98kN·m 主楞抗弯强度设计值[f]=205N/mm2。 σ= M = 0.98×106 = 109.010N/mm2<205N/mm2 W 8990 满足要求! (四)悬挑段挠度验算 验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,其作用效应下次楞传递的集中荷载P=3.168kN,主楞弹性模量: E=206000N/mm2。 容许挠度值: 200×2/400=1mm; 经计算主楞最大挠度Vmax=0.293mm<1mm。 满足要求! 七、对拉螺栓验算 对拉螺栓轴力设计值: N=abFs a——对拉螺栓横向间距;b——对拉螺栓竖向间距; Fs——侧模板承受的荷载设计值: Fs=0.95(rGG4k+rQQ2k)=0.95×(1.3×28.8+1.5×2)=38.42kN。 N=0.50×0.50×38.42=9.61kN。 对拉螺栓可承受的最大轴向拉力设计值Ntb=Anftb An——对拉螺栓净截面面积,M22螺栓An=282.0mm2 ftb——螺栓的抗拉强度设计值,强度等级8.8级,ftb=400N/mm2 Ntb=400×282.0/1000=112.80kN>N=9.61kN。 对拉螺栓抗拉强度满足要求! 八、梁底模板面板验算 面板采用木胶合板,厚度为15mm。 取梁底主楞间距0.9m作为计算单元。 面板的截面抵抗矩W=90×1.5×1.5/6=33.75cm3; 截面惯性矩I=90×1.5×1.5×1.5/12=25.313cm4; (一)强度验算 1、梁底次楞为5根,面板按四跨连续板计算,其计算跨度取梁底次楞间距,L=0.125m。 2、荷载计算 作用于梁底模板的均布线荷载设计值为: q=1.1×[1.3×(24×1.2+1.5×1.2+0.3)+1.5×2.5]×0.9=43.481kN/m 计算简图(kN) 弯矩图(kN·m) 剪力图(kN) 经过计算得到从左到右各支座力分别为: R1=2.14kN;R2=6.21kN;R3=5.05kN;R4=6.21kN;R5=2.14kN; 最大弯矩Mmax=0.073kN·m 梁底模板抗弯强度设计值[f](N/mm2)=12.5N/mm2; 梁底模板的弯曲应力按下式计算: σ= Mmax = 0.073×106 = 2.163N/mm2<12.5N/mm2 W 33.75×103 满足要求! (二)挠度验算 挠度验算时,荷载效应组合取永久荷载+施工均布荷载,分项系数均取1.0。 q=0.9×(24×1.2+1.5×1.2+0.3+2.5)=30.06kN/m; 面板弹性模量: E=4500N/mm2; 经计算,最大变形Vmax=0.041mm 梁底模板的最大容许挠度值: 125/400=0.3mm; 最大变形Vmax=0.041mm<0.3mm 满足要求! 九、梁底模板次楞验算 本工程梁底模板次楞采用方木,宽度50mm,高度80mm。 次楞的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=5×8×8/6=53.333cm3; I=5×8×8×8/12=213.333cm4; (一)强度验算 最大弯矩考虑为永久荷载与可变荷载的计算值最不利分配的弯矩和,取受力最大的次楞,按照三跨连续梁进行计算,其计算跨度取次楞下主楞的间距,L=0.9m。 次楞计算简图 荷载设计值q=6.21/0.9=6.900kN/m; 最大弯距Mmax=0.1ql2=0.1×6.900×0.92=0.559kN·m; 次楞抗弯强度设计值[f]=17N/mm2; σ= Mmax = 0.559×106 =10.481N/mm2<17N/mm2 W 53.333×103 次楞抗弯强度满足要求! (二)抗剪强度验算 V=0.6ql=0.6×6.900×0.9=3.726kN 木材抗剪强度设计值fv=5.1N/mm2; 抗剪强度按下式计算: τ= 3V = 3×3.726×103 =1.40N/mm2 2bh 2×50×80 次楞抗剪强度满足要求! (三)挠度验算 次楞最大容许挠度值: l/250=900/250=3.6mm; 挠度验算时,荷载效应组合取永久荷载+施工均布荷载,分项系数均取1.0。 q=4.294/0.9=4.771N/mm; 次楞弹性模量: E=10000N/mm2; ν= 0.677ql4 = 0.677×4.771×9004 =0.993mm<3.6mm 100EI 100×10000×213.333×104 次楞挠度满足要求! 一十、梁底模板主楞验算 主楞采用: 双钢管,截面抵拒矩W=8.99cm3,截面惯性矩I=21.57cm4,集中荷载P为次楞传递荷载。 计算简图(kN) (一)抗弯强度验算 弯矩图(kN·m) 经计算,从左到右各支座力分别为: R1=10.87kN;R2=10.87kN; 最大弯矩Mmax=0.320kN·m; 材料抗弯强度设计值[f](N/mm2)=205N/mm2;; 抗弯强度按下式验算: σ= Mmax = 0.320×106 =35.595N/mm2<205N/mm2 W 8.99×103 梁底主楞抗弯强度满足要求! (二)挠度验算 构件最大容许挠度值: L/150=300/150=2.0mm或10mm; 经计算的最大变形值Vmax=0.050mm<2.0mm 梁底主楞挠度满足要求! 一十一、可调托撑承载力验算 主楞通过可调托撑传递给立杆的最大荷载设计值为10.87kN,可调托撑承载力设计值为80kN。 10.87kN<80kN,可调托撑承载力满足要求! 一十二、风荷载计算 (一)风荷载标准值 架体风荷载标准值应按下式计算: =µsµz ---基本风压,按四川成都市10年一遇风压值采用, =0.3kN/m2。 µs---支撑结构风荷载体形系数µs,将支撑架视为桁架,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》表8.3.1第33项和37项的规定计算。 支撑架的挡风系数=1.2×An/(la×h)=1.2×0.118/(0.9×1.2)=0.131 式中An--一步一跨范围内的挡风面积,An=(la+h+0.325lah)d=0.118m2 la---立杆间距,0.9m,h---步距,1.2m,d---钢管外径,0.048m 系数1.2-----节点面积增大系数。 系数0.325-----支撑架立面每平米内剪刀撑的平均长度。 单排架无遮拦体形系数: µst=1.2=1.2×0.131=0.16 无遮拦多排模板支撑架的体形系数: µs=µst 1-ηn =0.16 1-0.935 =0.70 1-η 1-0.93 η----风荷载地形地貌修正系数。 n----支撑架相连立杆排数。 支撑架顶部立杆段距地面计算高度H=11m,按地面粗糙度B类 田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区。 风压高度变化系数µz=1.03。 单榀桁架风荷载标准值 =µzµst =1.03×0.16×0.3=0.049kN/m2 模板支撑架架体风荷载标准值 =µzµs =1.03×0.70×0.3=0.216kN/m2 模板支撑架顶部竖向栏杆围挡体型系数 取1,风荷载标准值 =µzµs =1.03×1×0.3=0.309kN/m2 (二)风荷载作用在模板支撑架上产生的倾覆力矩标准值MTk计算 ——风荷载作用在模板支撑架计算单元的架体范围内的均布线荷载标准值; =0.9×0.216=0.194kN/m H——架体搭设高度; ——风荷载作用在模板支撑架计算单元的栏杆围挡范围内产生的水平集中力标准值,作用在架体顶部; =0.9×1.2×0.309=0.334kN Hm——模板支撑架顶部竖向栏杆围挡(模板)的高度 MTK=1/2×8×8×0.194+8×0.334=8.880kN·m (三)模板支撑架立杆由风荷载产生的最大附加轴力标准值 B——模板支撑架横向宽度。 n——模板支撑架计算单元立杆跨数,取横向宽度B/立杆横距lb,n=26; = 6×26×8.880 =0.08kN (26+1)(26+2)×23 一十三、立杆稳定性验算 (一)立杆轴力设计值 梁面板主次楞计算时,结构重要性系数取1.1 立杆承受上部梁荷载设计值: 10.87/1.1=9.88kN; 立杆承受支架自重荷载设计值: 1.3×8×0.13=1.35kN 梁底立杆轴向力设计值N=9.88+1.35=11.23kN; 风荷载引起的立杆轴力: 0.08kN 组合风荷载时,立杆的最大轴向力设计值N=11.23+1.5×0.6×0.08=11.30kN (二)立杆计算长度 立杆计算长度应按下式计算: h---步距(m);a--立杆伸出顶层水平杆长度; ——立杆计算长度系数,取1.1;k——立杆计算长度附加系数,取1.155; a=0.65m时,L01=1.155×1.1×(1.2+2×0.65)=3.18m,长细比λ1=Lo1/i=3180/15.9=200, 1=0.18; a=0.2m时, =1.2 1=1.2×0.18=0.216; a=0.5m, = 1+( 2- 1)×(0.65-0.5)/(0.65-0.2)=0.18+(0.216-0.18)×(0.65-0.5)/(0.65-0.2)=0.192 (三)验算长细比 验算长细比时,取k=1.0 =1.1×(1.2+2×0.5)=2.42m,长细比λ=Lo/i=2420/15.9=152<230,长细比满足要求! (四)立杆稳定性验算 当有风荷载时,模板支撑架立杆稳定性先按下式验算: —结构重要性系数;N—立杆轴力设计值,取11.30kN; —轴心受压构件的稳定系数; A—立杆的毛截面面积,取424mm2;f—钢材的强度设计值,取205N/mm2; N = 1.1×11.30×103 =152.69N/mm2 A 0.192×424 立杆稳定性满足要求! 再按下式验算: W——立杆的截面模量,取4490mm3 ——模板支撑架立杆由风荷载产生的弯矩设计值, ——模板支撑架立杆由风荷载产生的弯矩标准值 =0.9×0.049×1.2×1.2/10=0.006kN·m, =1.5×0.6×0.006=0.005kN·m N + = 1.1×11.23×103 + 1.1×0.005×106 =151.74+1.22=152.96N/mm2 A W 0.192×424 4490 立杆稳定性满足要求! 一十四、支撑结构地基承载力验算 1、支承于地基土上时,地基承载力设计值fg按下式计算: fg=kcfak fak——地基承载力特征值,按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的规定确定,地基土类型为粘性土,取fak=130kN/m2 kc——地基承载力调整系数,kc=1 地基承载力设计值fg=130×1=130kN/m2 2、计算立杆基础底面积Ag 立杆下设置混凝土垫层,垫层作用长度0.6m,作用宽度0.3m,立杆基础底面积取混凝土垫层作用面积。 立杆基础底面积Ag=0.6×0.3=0.18m2 3、支撑结构传至立杆基础底面的轴力设计值N=11.23kN 4、立杆基础底面的平均压力设计值P按下式计算: P= N = 11.23 =62.39kN/m2 Ag 0.18 地基承载力满足要求! 。 5、立杆下砼垫层强度等级为C20,垫层厚度150mm,立杆底座边长100mm, 混凝土轴心抗压强度设计值fc=9.6N/mm2, 混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.1N/mm2, 素混凝土轴心抗压强度设计值fcc=0.85fc=8.2N/mm2, 素混凝土轴心抗拉强度设计值fct=0.55ft=0.61N/mm2, 素混凝土垫层局部受压承载力验算如下: N = 11.23×103 =1.1N/m2 100×100 10000 混凝土垫层局部受压承载力满足要求! 素混凝土垫层受冲切承载力验算如下: Fl≤0.7βhftημmh0 Fl——混凝土垫层顶部承受的立杆轴向压力设计值减去垫层冲压破坏锥体范围内地基土承载力设计值,Fl=11.23-(0.10+0.15×2)2×130=11.23-20.80=-9.57kN βh——截面高度影响系数: 当h不大于800mm时,取βh为1.0;当h不小于2000mm时,取βh为0.9,其间按线性内插法取用 η——按下列两个公式计算,并取其中较小值 η1= 0.4+ 1.2 =0.4+0.6=1 βs η1——局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数 βs——局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值,当βs小于2时取2 η2= 0.5+ ash0 =0.5+40×0.15/4×1.00=2.00 4μm η2——计算截面周长与板截面有效高度之比的影响系数 as——柱位置影响系数,中柱取40 h0——截面有效高度,h0=0.15m μm——计算截面周长,取距离局部荷载或集中反力作用面积周边h0/2处板垂直截面的最不利周长;μm=4×(0.10+0.15)=1.00m Fl=-9.57kN<0.7βhfctημmh0=0.7×1×0.61×103×1×1.00×0.15=64.05kN 混凝土垫层受冲切承载力验算满足要求!
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