北京电视中心模板施工方案计算书.docx
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北京电视中心模板施工方案计算书
北京电视中心工程
模板设计与施工方案附件-计算书
北京城建一公司北京电视中心项目经理部
二零零四年四月十二日
目录
1、柱模3
1.1平板玻璃钢圆柱模板3
1.1.1荷载计算3
1.1.2玻璃钢圆柱模计算3
1.2方柱模板5
1.2.1面板计算5
1.2.2竖肋计算5
1.2.3柱箍计算6
2、顶板模板及支撑计算6
2.1面板计算7
2.1.1荷载计算7
2.2.2强度验算7
2.2.3刚度验算8
2.2次龙骨计算8
2.2.1荷载标准值计算9
2.2.2强度验算9
2.2.3刚度验算10
2.3主龙骨计算.10
2.3.1荷载标准值计算10
2.3.2强度验算11
2.3.3刚度验算11
2.4支架立柱计算11
2.4.1荷载标准值计算11
2.4.2支架立柱承载力验算12
3、高度大于800mm梁模板12
3.1梁底模及支撑12
3.1.1荷载计算13
3.1.2梁底模计算13
3.1.3梁底次龙骨计算13
3.1.4梁底主龙骨计算14
3.1.5钢管脚手架计算14
3.2梁侧模板计算15
3.2.1侧压力计算15
3.2.2梁侧面板计算16
3.2.3梁侧竖肋计算16
3.2.4梁侧背楞计算17
3.2.5对拉螺栓计算17
4、高度等于800mm梁模板17
4.1梁底模及支撑17
4.1.1荷载计算17
4.1.2梁底模计算18
4.1.3梁底次龙骨计算18
4.1.4梁底主龙骨计算19
4.1.5碗扣脚手架计算19
4.2梁侧模板计算20
4.2.1侧压力计算20
4.2.2梁侧面板计算21
4.2.3梁侧竖肋计算21
4.2.4梁侧背楞计算22
4.2.5对拉螺栓计算22
5、凌空墙模板及支撑22
6、86系列全钢大模板计算22
6.1荷载计算22
6.2面板计算23
6.2.1计算简图23
6.2.2强度、刚度验算23
6.3竖肋计算(槽钢[8#)24
6.3.1计算简图24
6.3.2强度、刚度验算24
6.4横楞计算(槽钢2-[10#)25
6.4.1计算简图25
6.3.2强度、刚度验算26
6.5穿墙螺栓计算27
6.6吊钩计算27
6.6.1吊环截面验算27
6.6.2螺栓验算28
1、柱模
1.1平板玻璃钢圆柱模板
1.1.1荷载计算
柱子模板计算承载能力时,需考虑参与组合的荷载项为新浇筑混凝土对模板侧面的压力和倾倒混凝土时产生的荷载两项。
根据工程施工的实际,混凝土柱浇注速度按4m/h计算,新浇筑混凝土对模板侧面的压力:
F=0.22γct0β1β2v1/2
=0.22×24×6×1.2×1.15×41/2
=87.4KN/m2
F=γcH=24×4=96KN/m2
取F=87.4KN/m2
倾倒混凝土时产生的荷载标准值取6KN/m2(偏安全)
荷载设计值为
p=87.4×1.2+6×1.4=113.28KN/m2
1.1.2玻璃钢圆柱模计算
取单位长度的圆筒来研究
∵t<<D
∴假定纵截面上各点处的正应力σ是相等的。
N=σ·1·t
∴Rp=
=
=
∴
∴σ=
对于玻璃钢,
(玻璃钢的允许应力)
∴
根据以往的加工经验,取板厚为3mm。
1.2方柱模板
方柱模面板采用18mm厚多层板;竖肋采用50×100mm方木,间距为23cm;柱箍采用2-[10#,间距为50cm;用地锚、钢管斜撑校正模板垂直度。
1.2.1面板计算
方柱砼侧压力:
F=113.28KN/m2=0.113N/mm2
取1mm宽的木覆合板板带进行计算,其几何特性和物理特性为:
Ix=bh3/12=486mm4
Wx=bh2/6=54mm3
E=7.5×103N/mm2,
抗弯强度f=15N/mm2
面板按五等跨连续梁计算,荷载为:
q1=F×1mm=0.113N/mm
Mmax=-0.105q1l2=0.105×0.113×L2=0.0112L2N.mm
强度验算:
σmax=Mmax/Wx=0.0112L2/54<[f]=15N/mm2,L=268.9mm
挠度验算:
fmax=kwql4/(100EI)=0.990×L4×0.113/(100×7.5×103×486)<[V]=1mm,L=238.9。
方木间距取L=230mm。
1.2.2竖肋计算
竖肋用50×100方木,其几何特性和物理特性为:
Wx=bh2/6=1/6×50×1002=8.3×104mm3
Ix=bh3/12=1/12×50×1003=4.1666×106mm4
E=7.5×103N/mm2
q1=F3×l=0.113×230=25.99N/mm2
柱箍间距分别按500mm间距布置,起始间距为250mm。
竖肋按5跨连续梁计算,支座负弯矩为
Mmax=-0.105*25.99*5002=682237.5N·mm
σmax=Mmax/Wx=564075/(8.3×104)=8.22N<[f]=15N
满足强度要求
跨中部位挠度计算:
fmax=0.644q1×l4/100EIx=0.644*25.99×5004×/(100×7500×4166666)=0.33mm<500/500=1.0mm
满足挠度要求。
1.2.3柱箍计算
柱箍采用2-[10#,间距为50cm,其几何特性和物理特性为:
Wx=79400mm3
Ix=3960000mm4
E=2.06×105N/mm2
柱箍按单跨简支梁近似计算。
Mmax=0.113*500*12002/8=1.02*107N.mm
σmax=Mmax/Wx=1.02*107/79400=128.46<[f]=215N
挠度计算:
fmax=5×q×l4/384EI
=5*0.113*500*12004/384*2.06*105*3960000=1.87mm 2、顶板模板及支撑计算 本方案中顶板模板及支撑计算仅验算普通顶板部位,演播室大跨度预应力空心楼板模板及支撑计算详见《北京电视中心大跨度预应力空心楼板模板方案附件-计算书》。 2.1面板计算 顶板厚度为200mm,支撑高度7.5m,顶板模板采用15mm厚多层板模板,次梁选用50×100方木,主梁选用100×100方木,支撑体系选用碗扣式脚手架。 2.1.1荷载计算 ①顶板模板自重: 0.3KN/m2 ②新浇筑混凝土自重: 24×0.2=4.8KN/m2 ③钢筋自重: 1.1×0.2=0.22KN/m2 ④施工荷载(均布)2.5KN/m2 (集中)2.5KN/m2 汇总得: qk=①+②+③=0.3+4.8+0.22=5.32KN/m2 qf=qk×1.2+④×1.4=1.2×5.32+1.4×2.5=9.884KN/m2 次龙骨间距300mm,取1000mm宽计算单元按五跨连梁进行验算 2.2.2强度验算 (1)施工荷载为均布时 荷载设计值: qf1=9.884×1.00=9.884N/mm 支座弯矩: MB1=-0.105×q×L2=-93403.8N.mm (2)施工荷载为集中力时,取最不利受力状态计算 qf2=1.2×5.32×1.00=6.384N/mm P=1.4×2.5=3.5KN AB跨跨中弯矩: M1=0.078×qL2+0.20×PL=0.078×6.384×3002+0.20×3500×300 =254815.68N.mm 支座弯矩: MB2=-0.105×qL2-0.100×PL =-0.105×6.384×3002-0.1×3500×300 =165328.8N.mm (3)强度验算: 取MB1、M1、MB2中的最大值,M1=254815.68N进行验算。 多层板截面抵抗矩: W=1000×152/6=37500mm3 σ=M1/W=254815.68/37500=6.80N/mm2 <[σ]=15N/mm2 满足要求。 2.2.3刚度验算 E=7500N/mm2 多层板截面惯性矩: I=1000×153/12=562500mm4 f=0.644qL4/100EI=0.644×5.32×3004/(100×7500×562500) =0.1mm≤L/300=1.00mm 且≤1mm 满足要求。 2.2次龙骨计算 次龙骨选用50×100方木,取主龙骨间距即次龙骨跨度1200mm按五跨连续梁计算。 2.2.1荷载标准值计算 ①模板传来荷载: (0.3+4.8+0.22)×0.3=1.596KN/m ②方木自重: 6.0×0.05×0.1=0.03KN/m ③施工荷载(均布)2.5×0.3=0.75KN/m (集中)2.5KN 2.2.2强度验算 (1)施工荷载为均布时 荷载设计值: qf1=1.2×(①+②)+1.4×③ =1.2×(1.596+0.03)+1.4×0.75=3.00KN/m 支座弯矩: MB1=-0.105×qL2 =-0.105×3.00×12002=453600N.mm (2)施工荷载为集中力时,取最不利受力状态计算, qf2=1.2×(①+②)=1.2×(1.596+0.03)=1.95KN/mm P=1.4×2.5=3.5KN 跨中弯矩: M1=0.078×qL2+0.20×PL=0.078×1.95×12002+0.20×3500×1200 =1.06×106N.mm 支座弯矩: MB2=-0.105×qL2-0.100×PL=-0.105×1.95×12002-0.1×3500×1200=714840N.mm (3)强度验算: 取MB1、M1、MB2三者中的最大值,M1=1.06×106N.mm进行验算。 次龙骨截面抵抗矩: W=(50×1002/6)mm3 σ=M1/W=1.06×106/(50×1002/6) =12.72N/mm2<[σ]=13N/mm2 满足要求。 2.2.3刚度验算 qk=1.596+0.03=1.626N/mm f=0.644×qL4/100EI 其中: I-次龙骨截面惯性矩,取(100×1003/12)mm4 E-次龙骨静曲弹性模量,取7500N/mm2 f=0.644×1.626×12004/(100×50×1003×7500/12) =0.69mm≤L/500=2.4mm 且≤1.5mm 满足要求。 2.3主龙骨计算. 主龙骨选用100×100方木,取支架立柱间距即主龙骨跨度1200mm进行计算,按五跨连续梁计算。 每跨内由次龙骨传来三个集中荷载,简化为分布荷载计算。 2.3.1荷载标准值计算 ①次龙骨传来荷载: (1.596+0.03)*3/1.2=4.878KN/m ②主龙骨自重: 0.06KN/m ③施工荷载2.5×1.2=3KN/m 2.3.2强度验算 荷载设计值: P=1.2×(①+②)+1.4×③=1.2×(4.878+0.06)+1.4×3=10.13KN/m MB=-0.105×qL2=-0.105×10.13×12002 =-1.53×106N.mm σ=MB/W=1.53×106/(100×1002/6) =9.19N/mm2<[σ]=13N/mm2 满足要求。 2.3.3刚度验算 挠度: f=0.644×(4.878+0.06)×12004/(100×100×1003×7500/12) =1.06mm≤L/1000=1.2mm 且≤1mm 满足要求。 2.4支架立柱计算 支架立柱间距为1200mm×1200mm,立柱高度7.5m,横杆步距为1.2m 2.4.1荷载标准值计算 ①顶板模板及龙骨自重: 0.3+0.03×4×1.2+0.06×1.2=0.52KN/m2 ②新浇筑混凝土自重: 24×0.2=4.8KN/m2 ③钢筋自重: 1.1×0.2=0.22KN/m2 ④施工荷载1.0KN/m2 汇总得荷载设计值: q=1.2×(①+②+③)+1.4×④ =1.2×(0.52+4.8+0.22)+1.4×1.0=8.048KN/m2 2.4.2支架立柱承载力验算 单根立杆承受荷载: 8.048×1.2×1.2=11.59KN。 碗扣脚手架自重: 0.1409KN/m*7.5m=1.06KN 用φ48×3.5mm碗扣架A=489mm2, 钢管回转半径为: i=(d2+d12)1/2/4=(482+412)1/2/4=15.78mm 按强度计算: 支柱的受压应力为 σ=N/A=12650/489=25.87N/mm2<205N/mm2,满足。 稳定性计算: 根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)规定,立杆计算长度l0按以下公式计算。 l0=K1μh l0=h+2a 其中,h-横杆步距,取1.2m K1-计算长度附加系数,取1.155 μ-计算长度系数,取1.50 a-立杆上端伸出顶层横杆中心线直模板支撑点的长度,取a=0.40m l0=1.155*1.5*1.2=2.079m l0=1.2+2*0.4=2.0m 长细比λ=l0/i=2079/15.78=131.7 查《钢结构设计规范》(GBJ17-88)附表3.14-47得ψ=0.388 支柱的受压应力为: σ=N/ψA=12650/(0.388×489)=66.67N/mm2<205N/mm2,满足。 3、高度大于800mm梁模板 3.1梁底模及支撑 选梁截面600×1500mm为例,其支撑净高为7.5m,梁底模板采用15mm厚多层板模板,次龙骨选用100×100方木,间距为200mm,主龙骨选用50×100×3.0方钢,支撑体系选用碗扣式脚手架 3.1.1荷载计算 ①多层板自重0.2KN/m2 ②方木及方钢自重0.25KN/m2 ③新浇砼自重37.65KN/m2 ④施工荷载2.5KN/m2 3.1.2梁底模计算 取1mm宽的多层板板带进行计算, Ix=bh3/12=281.25mm4 Wx=bh2/6=37.5mm3 E=7.5×103N/mm2,抗弯强度f=15N/mm2 q1=(①+③)×1.2+④×1.4=0.04916N/mm, 面板按三等跨连续梁计算,荷载分布图如下: q1=0.04916N/mm Mmax=-0.1q1l2=0.1×0.04916×2002=196.64Nmm 强度验算: σmax=Mmax/Wx=196.64/37.5=5.24<[f]=15N/mm2,满足。 挠度验算: w=kwql4/(100EI)=0.04916*2004*0.677/(100*7500*281.25)=0.25<1mm,满足。 3.1.3梁底次龙骨计算 次龙骨用100×100方木,间距200mm,沿混凝土梁方向放置,梁底共计四道,主梁间距为900mm,垂直混凝土梁放置,次梁按三跨连续梁计算。 Ix=bh3/12=8.3×106mm4 Wx=bh2/6=1.6×105mm3 荷载计算: q2=([①+②+③)×1.2+④×1.4]×200×10-6=9.844N/mm Mmax=-0.1q2l2=-0.1×9.208×9002=745848N.mm σmax=Mmax/Wx=1325952/(1.6×105)=4.66<[f]=15N/mm2 wmax=0.644ql4/(100EI)=0.644*9.844×9004/(100×1.0×104×8.3×106)=0.50mm 3.1.4梁底主龙骨计算 主龙骨采用50×100×3.0方钢,间距900mm,垂直混凝土梁方向放置,钢管架支撑间距为600mm,主梁按单跨简支梁计算。 Ix=121200mm4Wx=22420mm3E=2.06×105N/mm2 荷载计算: p=q2×900=9.844×900=8859.6N Mmax=0.25q3l=0.25×8859.6×600=1.33*106N.mm σmax=Mmax/Wx=1.65*106/22420=59.27<[f]=215N/mm2 wmax=pl3/(48EI)=8859.6×6003/(48×2.06×105×1121200)=0.17mm 3.1.5钢管脚手架计算 钢管架立管立于方木与方钢十字相交处,每区格面积为0.9m×0.6m=0.54m2, 每根立杆承受荷载为 0.54×[(①+②+③)×1.2+④×1.4]=0.54×49.22=26.58KN, 钢管脚手架自重: 0.1409KN/m*7.5m*2=2.12KN 用φ48×3.5mm碗扣架A=489mm2, 钢管回转半径为: i=(d2+d12)1/2/4=(482+412)1/2/4=15.78mm 按强度计算: 支柱的受压应力为 σ=N/A=27800/489=56.85N/mm2<215N/mm2,满足。 稳定性计算: 根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)规定,立杆计算长度l0按以下公式计算。 l0=K1μh l0=h+2a 其中,h-横杆步距,取1.2m K1-计算长度附加系数,取1.155 μ-计算长度系数,取1.50 a-立杆上端伸出顶层横杆中心线直模板支撑点的长度,取a=0.40m l0=1.155*1.5*1.2=2.079m l0=1.2+2*0.4=2.0m 长细比λ=l0/i=2079/15.78=131.7 查《钢结构设计规范》(GBJ17-88)附表3.14-47得ψ=0.388 支柱的受压应力为: σ=N/ψA=27800/(0.388×489)=146.5N/mm2<205N/mm2,满足。 3.2梁侧模板计算 梁侧模采用15mm厚的多层板后加50*100mm方木做竖肋间距260mm,用Φ48×3.5钢管做横楞。 3.2.1侧压力计算 新浇砼的侧压力: F1=0.22rctβ1β2V1/2 砼重rc=24kn/m3,砼添加外加剂β1=1.2,坍落度12~15cm,β2=1.15,砼浇注速度V=2m/h。 浇注温度T=200C,t=200/(T+15)=5.714 F1=0.22×24×5.714×1.2×1.15×21/2=49.07kn/m2 (1) F1=rcH=24×1.5=36kN/m2 (2) 取 (1)、 (2)中最小值即: F1=36kN/m2×1.2=43.2kn/m2 查表得泵送砼侧压力: F2=3kN/m2×1.4=4.2kN/m2 侧压力F3=F1+F2=43.2+4.2=47.4kN/m2。 3.2.2梁侧面板计算 取1mm宽的多层板带进行计算,竖肋间距为260mm。 Wx=bh2/6=1×152×1/6=37.5mm3 I=bh3/12=1×153/12=281.25mm4 弹性模量E=7.5×103N/mm2,抗弯强度f=15N/mm2。 荷载计算: q=0.0474N/mm2×1mm=0.0474N/mm 面板长度超过五跨,按五跨连续梁计算。 Mmax=-0.105ql2=0.105*0.0474*2602=336.4N.mm 强度计算: δmax=Mmax/rcWx=8.97<[f]=15N/mm2 挠度计算: V=0.644ql4/100EI=0.644*0.0474×2604/(100×7.5×103×281.25)=0.66<1mm 3.2.3梁侧竖肋计算 竖肋为50×100方木,竖向布置,间距为260mm。 横楞选用2根Φ48×3.5钢管,间距为250mm/500mm/500mm/250mm。 竖肋按两跨连续梁计算,不考虑两端悬臂部分对竖肋受力的有利作用。 Wx=bh2/6=1/6×50×1002=8.3×104mm3 Ix=bh3/12=1/12×50×1003=4.1666×106mm4 q1=F3×l=0.0474×260=12.32N/mm Mmax=0.125*12.32*5002=385000N.mm σmax=Mmax/(rc·Wx)=365625/1×8.3×104=4.64N<[f]=15N满足强度要求。 挠度计算: Vmax=0.521*q1×l4/100EIx =0.521*12.32*5004/100×10000×4.1666×106=0.1mm<800/200=4mm 满足挠度要求 3.2.4梁侧背楞计算 选用2根Φ48×3.5钢管,对拉螺栓间距为600mm。 Ix=2*121805mm4Wx=2*5075mm3, q=0.0474×500=23.7N/mm 内力计算: Mmax=-0.105×q1×l2=0.105×23.7×6002=895860N.mm σmax=Mmax/(rc·Wx)=895860/1.0×5075×2=88.26N<[f]=215N满足强度 挠度计算: Vmax=0.644*q*l4/100EI=0.644*23.7*6004/100*206000*2*121805=0.79mm<600/500=1.2mm满足挠度 3.2.5对拉螺栓计算 F5=F3×lxly=0.0474×500×600=14220N 选用M16螺栓,其对拉强度为43KN,满足要求。 4、高度等于800mm梁模板 4.1梁底模及支撑 选梁截面600×800mm为例,其支撑净高为7.5m,梁底模板采用15mm厚多层板模板,次龙骨选用100×100方木,间距为200mm,主龙骨选用100×100方木,支撑体系选用碗扣式脚手架 4.1.1荷载计算 ①多层板自重0.2KN/m2 ②方木及方钢自重0.25KN/m2 ③新浇砼自重25.1*0.8=20.08KN/m2 ④施工荷载2.5KN/m2 4.1.2梁底模计算 取1mm宽的多层板板带进行计算, Ix=bh3/12=281.25mm4 Wx=bh2/6=37.5mm3 E=7.5×103N/mm2,抗弯强度f=15N/mm2 q1=(①+③)×1.2+④×1.4=0.0278N/mm, 面板按三等跨连续梁计算,荷载分布图如下: q1=0.0278N/mm Mmax=-0.1q1l2=0.1×0.0278×2002=111.2Nmm 强度验算: σmax=Mmax/Wx=111.2/37.5=2.97<[f]=15N/mm2,满足。 挠度验算: w=kwql4/(100EI)=0.0278*2004*0.677/(100*7500*281.25)=0.14<1mm,满足。 4.1.3梁底次龙骨计算 次龙骨用100×100方木,间距200mm,沿混凝土梁方向放置,梁底共计四道,主梁间距为900mm,垂直混凝土梁放置,次梁按三跨连续梁计算。 Ix=bh3/12=8.3×106mm4 Wx=bh2/6=1.6×105mm3 荷载计算: q2=([①+②+③)×1.
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