高空悬挑结构施工方案.docx
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高空悬挑结构施工方案
悬挑结构施工方案
1.1悬挑结构概况
本工程悬挑结构在核心筒十八层至二十层楼板13~14轴/B~A轴,结构出挑3600mm。
十八层板面标高75.56,梁截面宽度300*800、250*360等,板厚度150mm,楼层高度5440;
选用材料规格:
钢管选用Φ48×3.0mm焊接钢管;扣件采用铸铁件,材质符合RT89-8要求;模板采用18mm胶合板,木方采用50×100mm杉木;安全立网采用经过有关部门认证的生产厂家的产品,密度不低于2000目/100cm2,网目的大小为能防止粒径大于2.5mm的颗粒通过;悬挑水平钢梁采用工14号工字钢;钢丝绳采用公称直径13mm,公称强度1670MPA;预埋锚环使用的钢筋规格为Φ16。
1.2悬挑结构支撑范围平面图
1.3主要施工方法
1、核心筒16层(标高为66.08-70.12)柱墙钢筋绑扎好后预埋14号工字钢外挑3.1m,布置间距为@1200,底部采用钢管斜撑在15层剪力墙上进行加固,上部采用Φ13钢丝绳与核心筒结构拉结进行卸载。
平面位置及做法详见附图。
2、核心筒17层(标高为70.12)楼板砼浇筑前预埋锚环,锚环使用的钢筋规格为Φ16,详见下图。
3、核心筒17层(标高为70.12)楼板浇筑砼后采用14号工字钢外挑,布置间距为@800,18层梁板模板钢管架架设在悬挑工字钢上,模板钢管架按模板施工方案进行搭设(楼板模板支架搭设高度为5.29米,搭设尺寸为立杆的间距1.0米,立杆的步距1.50米;梁支撑立杆的间距1.0米,立杆的步距1.50米,梁底增加1道承重立杆)。
平面位置及做法详见附图。
4、核心筒17层柱墙(标高为70.12-75.56)先行浇筑砼,砼浇筑后3天,悬挑工字钢采用Φ13钢丝绳与核心筒17层柱墙拉结进行卸载后,方可浇筑18层梁板砼。
5、核心筒16层、17层悬挑工字钢之间搭设钢管架辅助受力(支架搭设高度为4.0米,立杆的间距1.2m,立杆的步距1.50米)。
6、核心筒15层楼板以下(标高为60.96)处搭设平网加密目网,用于安全防护。
1.4悬挑结构附图
1.5悬挑结构计算书
1.5.1、扣件钢管楼板模板支架计算书
模板支架搭设高度为5.29米(计算取5.3米),搭设尺寸为:
立杆的纵距b=1.00米,立杆的横距l=1.00米,立杆的步距h=1.50米。
图1楼板支撑架立面简图
图2楼板支撑架荷载计算单元
采用的钢管类型为
48×3.0。
一、模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
模板面板的按照三跨连续梁计算。
静荷载标准值q1=25.000×0.150×1.000+0.350×1.000=4.100kN/m
活荷载标准值q2=(2.000+1.000)×1.000=3.000kN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=100.00×1.80×1.80/6=54.00cm3;
I=100.00×1.80×1.80×1.80/12=48.60cm4;
(1)抗弯强度计算
f=M/W<[f]
其中f——面板的抗弯强度计算值(N/mm2);
M——面板的最大弯距(N.mm);
W——面板的净截面抵抗矩;
[f]——面板的抗弯强度设计值,取15.00N/mm2;
M=0.100ql2
其中q——荷载设计值(kN/m);
经计算得到M=0.100×(1.2×4.100+1.4×3.000)×0.300×0.300=0.082kN.m
经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.082×1000×1000/54000=1.520N/mm2
面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!
(2)抗剪计算[可以不计算]
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力Q=0.600×(1.2×4.100+1.4×3.000)×0.300=1.642kN
截面抗剪强度计算值T=3×1642.0/(2×1000.000×18.000)=0.137N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2
抗剪强度验算T<[T],满足要求!
(3)挠度计算
v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250
面板最大挠度计算值v=0.677×4.100×3004/(100×6000×486000)=0.077mm
面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求!
二、模板支撑木方的计算
木方按照均布荷载下连续梁计算。
1.荷载的计算
(1)钢筋混凝土板自重(kN/m):
q11=25.000×0.150×0.300=1.125kN/m
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q12=0.350×0.300=0.105kN/m
(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN/m):
经计算得到,活荷载标准值q2=(1.000+2.000)×0.300=0.900kN/m
静荷载q1=0.00×1.125+0.00×0.105=1.476kN/m
活荷载q2=1.4×0.900=1.260kN/m
2.木方的计算
按照三跨连续梁计算,最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:
均布荷载q=2.736/1.000=2.736kN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×2.74×1.00×1.00=0.274kN.m
最大剪力Q=0.6×1.000×2.736=1.642kN
最大支座力N=1.1×1.000×2.736=3.010kN
木方的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=5.00×10.00×10.00/6=83.33cm3;
I=5.00×10.00×10.00×10.00/12=416.67cm4;
(1)木方抗弯强度计算
抗弯计算强度f=0.274×106/83333.3=3.28N/mm2
木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!
(2)木方抗剪计算[可以不计算]
最大剪力的计算公式如下:
Q=0.6ql
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
截面抗剪强度计算值T=3×1642/(2×50×100)=0.492N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2
木方的抗剪强度计算满足要求!
(3)木方挠度计算
最大变形v=0.677×1.230×1000.04/(100×9500.00×4166666.8)=0.210mm
木方的最大挠度小于1000.0/250,满足要求!
三、板底支撑钢管计算
横向支撑钢管计算
横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。
集中荷载P取木方支撑传递力。
支撑钢管计算简图
支撑钢管弯矩图(kN.m)
支撑钢管变形图(mm)
支撑钢管剪力图(kN)
经过连续梁的计算得到
最大弯矩Mmax=1.013kN.m
最大变形vmax=2.925mm
最大支座力Qmax=10.945kN
抗弯计算强度f=1.013×106/4491.0=225.57N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度大于205.0N/mm2,不满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于1000.0/150与10mm,满足要求!
四、扣件抗滑移的计算
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:
R≤Rc
其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN;
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,R=10.95kN
单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!
R≤8.0kN时,可采用单扣件;8.0kN
五、模板支架荷载标准值(立杆轴力)
作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
1.静荷载标准值包括以下内容:
(1)脚手架的自重(kN):
NG1=0.111×5.290=0.585kN
(2)模板的自重(kN):
NG2=0.350×1.000×1.000=0.350kN
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
NG3=25.000×0.150×1.000×1.000=3.750kN
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=4.685kN。
2.活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。
经计算得到,活荷载标准值NQ=(1.000+2.000)×1.000×1.000=3.000kN
3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.20NG+1.4NQ=9.82kN
六、立杆的稳定性计算
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
其中N——立杆的轴心压力设计值,N=9.82kN
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到;
i——计算立杆的截面回转半径(cm);i=1.60
A——立杆净截面面积(cm2);A=4.24
W——立杆净截面抵抗矩(cm3);W=4.49
——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2);
[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;
l0——计算长度(m);
如果完全参照《扣件式规范》,由公式
(1)或
(2)计算
l0=k1uh
(1)
l0=(h+2a)
(2)
k1——计算长度附加系数,按照表1取值为1.155;
u——计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3;u=1.700
a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.10m;
公式
(1)的计算结果:
l0=1.155×1.700×1.50=2.945m
=2945/16.0=184.655
=0.212
=9822/(0.212×424)=109.530N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
公式
(2)的计算结果:
l0=1.500+2×0.100=1.700m,
=1700/16.0=106.583
=0.545
=9822/(0.545×424)=42.543N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由公式(3)计算
l0=k1k2(h+2a)(3)
k2——计算长度附加系数,按照表2取值为1.007;
公式(3)的计算结果:
l0=1.155×1.007×(1.500+2×0.100)=1.977m
=1977/16.0=123.965
=0.435
=9822/(0.435×424)=53.268N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
1.5.2梁模板扣件钢管高支撑架计算书
模板支架搭设高度为5.29米(计算取5.3米),基本尺寸为:
梁截面B×D=300mm×800mm,梁支撑立杆的纵距(跨度方向)l=1.00米,立杆的步距h=1.50米,梁底增加1道承重立杆。
图1梁模板支撑架立面简图
计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。
集中力大小为F=1.20×25.000×0.150×0.500×1.000=2.250kN。
采用的钢管类型为
48×3.0。
一、模板面板计算
板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
模板面板的按照多跨连续梁计算。
作用荷载包括梁与模板自重荷载,施工活荷载等。
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m):
q1=25.000×0.800×1.000=20.000kN/m
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.500×1.000×(2×0.800+0.300)/0.300=3.167kN/m
(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN):
经计算得到,活荷载标准值P1=(1.000+2.000)×0.300×1.000=0.900kN
均布荷载q=1.20×20.000+1.20×3.167=27.800kN/m
集中荷载P=1.4×0.900=1.260kN
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=100.00×1.80×1.80/6=54.00cm3;
I=100.00×1.80×1.80×1.80/12=48.60cm4;
计算简图
弯矩图(kN.m)
剪力图(kN)
变形图(mm)
经过计算得到从左到右各支座力分别为
N1=0.819kN
N2=2.383kN
N3=3.196kN
N4=2.383kN
N5=0.819kN
最大弯矩M=0.016kN.m
最大变形V=0.0mm
(1)抗弯强度计算
经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.016×1000×1000/54000=0.296N/mm2
面板的抗弯强度设计值[f],取15.00N/mm2;
面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!
(2)抗剪计算[可以不计算]
截面抗剪强度计算值T=3×1265.0/(2×1000.000×18.000)=0.105N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2
抗剪强度验算T<[T],满足要求!
(3)挠度计算
面板最大挠度计算值v=0.002mm
面板的最大挠度小于75.0/250,满足要求!
二、梁底支撑木方的计算
(一)梁底木方计算
按照三跨连续梁计算,最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:
均布荷载q=3.196/1.000=3.196kN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×3.20×1.00×1.00=0.320kN.m
最大剪力Q=0.6×1.000×3.196=1.918kN
最大支座力N=1.1×1.000×3.196=3.516kN
木方的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=5.00×10.00×10.00/6=83.33cm3;
I=5.00×10.00×10.00×10.00/12=416.67cm4;
(1)木方抗弯强度计算
抗弯计算强度f=0.320×106/83333.3=3.84N/mm2
木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!
(2)木方抗剪计算[可以不计算]
最大剪力的计算公式如下:
Q=0.6ql
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
截面抗剪强度计算值T=3×1918/(2×50×100)=0.575N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2
木方的抗剪强度计算满足要求!
(3)木方挠度计算
最大变形v=0.677×2.663×1000.04/(100×9500.00×4166666.8)=0.456mm
木方的最大挠度小于1000.0/250,满足要求!
三、梁底支撑钢管计算
(一)梁底支撑横向钢管计算
横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。
集中荷载P取木方支撑传递力。
支撑钢管计算简图
支撑钢管弯矩图(kN.m)
支撑钢管变形图(mm)
支撑钢管剪力图(kN)
经过连续梁的计算得到
最大弯矩Mmax=0.430kN.m
最大变形vmax=0.145mm
最大支座力Qmax=12.769kN
抗弯计算强度f=0.430×106/4491.0=95.74N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于500.0/150与10mm,满足要求!
(二)梁底支撑纵向钢管计算
梁底支撑纵向钢管只起构造作用,无需要计算。
四、扣件抗滑移的计算
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:
R≤Rc
其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN;
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,R=12.77kN
单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!
R≤8.0kN时,可采用单扣件;8.0kN
五、立杆的稳定性计算
立杆的稳定性计算公式
其中N——立杆的轴心压力设计值,它包括:
横杆的最大支座反力N1=12.77kN(已经包括组合系数1.4)
脚手架钢管的自重N2=1.20×0.111×5.290=0.702kN
N=12.769+0.702=13.471kN
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到;
i——计算立杆的截面回转半径(cm);i=1.60
A——立杆净截面面积(cm2);A=4.24
W——立杆净截面抵抗矩(cm3);W=4.49
——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2);
[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;
l0——计算长度(m);
如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架,由公式
(1)或
(2)计算
l0=k1uh
(1)
l0=(h+2a)
(2)
k1——计算长度附加系数,按照表1取值为1.167;
u——计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3;u=1.700
a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.10m;
公式
(1)的计算结果:
l0=1.167×1.700×1.50=2.976m
=2976/16.0=186.574
=0.207
=13471/(0.207×424)=153.274N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
公式
(2)的计算结果:
l0=1.500+2×0.100=1.700m
=1700/16.0=106.583
=0.545
=13471/(0.545×424)=58.345N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由公式(3)计算
l0=k1k2(h+2a)(3)
k2——计算长度附加系数,按照表2取值为1.007;
公式(3)的计算结果:
l0=1.167×1.007×(1.500+2×0.100)=1.998m
=1998/16.0=125.253
=0.424
=13471/(0.424×424)=75.009N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件,否则存在安全隐患。
1.5.3悬挑结构支撑计算书
通过以上计算可以得到梁立杆支座反力N=12.769+0.702=13.471kN;楼板立杆支座反力N=1.20NG+1.4NQ=9.82kN。
悬挑结构计算时取最不利荷载N=13.471KN进行计算。
平台水平钢梁(主梁)的悬挑长度3.50m,悬挑水平钢梁间距(平台宽度)3.00m。
次梁采用14号工字钢,主梁采用14号工字钢,次梁间距0.80m。
容许承载力均布荷载2.00kN/m2,最大堆放材料荷载13.47kN。
一、次梁的计算
次梁选择14号工字钢槽钢,间距0.80m,其截面特性为
面积A=21.50cm2,惯性距Ix=712.00cm4,转动惯量Wx=102.00cm3,回转半径ix=5.76cm
截面尺寸b=80.0mm,h=140.0mm,t=9.1mm
1.荷载计算
(1)面板自重标准值:
标准值为0.00kN/m2;
Q1=0.00×0.80=0.00kN/m
(2)最大容许均布荷载为2.00kN/m2;
Q2=2.00×0.80=1.60kN/m
(3)槽钢自重荷载Q3=0.17kN/m
经计算得到,静荷载计算值q=1.2×(Q1+Q2+Q3)=1.2×(0.00+1.60+0.17)=2.12kN/m
经计算得到,活荷载计算值P=1.4×13.47=18.86kN
2.内力计算
内力按照集中荷载P与均布荷载q作用下的简支梁计算,内侧钢丝绳不计算,计算简图如下
最大弯矩M的计算公式为
经计算得到,最大弯矩计算值M=2.12×3.002/8+18.86×3.00/4=16.53kN.m
3.抗弯强度计算
其中
x——截面塑性发展系数,取1.05;
[f]——钢材抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;
经过计算得到强度
=16.53×106/(1.05×102000.00)=154.32N/mm2;
次梁槽钢的抗弯强度计算
<[f],满足要求!
4.整体稳定性计算[主次梁焊接成整体此部分可以不计算]
其中
b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B得到:
b=1.30
由于
b大于0.6,按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B其值用
b'查表得到其值为0.836
经过计算得到强度
=16.53×106/(0.836×102000.00)=193.83N/mm2;
次梁槽钢的稳定性计算
<[f],满足要求!
二、主梁的计算
内钢绳按照《建筑施工安全检查标准》作为安全储备不参与内力的计算。
主梁选择14号工字钢槽钢,其截面特性为
面积A=21.50cm2,惯性距Ix=712.00cm4,转动惯量Wx=102.00cm3,回转半径ix=5.76cm
截面尺寸b=80.0mm,h=140.0mm,t=9.1mm
1.荷载计算
(1)栏杆自重标准值:
标准值为0.00kN/m
Q1=0.00kN/m
(2)槽钢自重荷载Q2=0.17kN/m
经计算得到,静荷载计算值q=1.2×(Q1+Q2)=1.2×(0.00+0.17)=0.20kN/m
经计算得到,各次梁集中荷载取次梁支座力,分别为
P1=(1.2×(0.00+2.00)×0.40×3.0
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