恒智天成安全计算软件扣件式钢管满堂支撑架砼结构施工计算书.docx
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恒智天成安全计算软件扣件式钢管满堂支撑架砼结构施工计算书
恒智天成安全计算软件扣件式钢管满堂支撑架(砼结构施工)计算书
本计算书依据《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008).《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011).《建筑施工计算手册》江正荣著.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001).《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002).《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等规范编制.
板段:
B1.
模板支撑体系剖面图
钢管排列平面示意图
一.恒智天成安全计算软件参数信息
1.模板构造及支撑参数
(一)构造参数
楼层高度H:
22.6m;混凝土楼板厚度:
220mm;
结构表面要求:
隐藏;
立杆步距h:
1.2m;
立杆纵向间距la:
0.9m;立杆横向间距lb:
0.9m;
扫地杆距支撑面h1(m):
0.15m;
(二)支撑参数
满堂支撑架类型:
剪刀撑设置普通型;
支撑架高宽比:
2<高宽比≤2.5;纵横向最少跨数k:
5<k<8;
板底采用地支撑钢管类型为:
Φ48.3×3.6mm;
钢管钢材品种:
钢材Q235钢(>16-40);钢管弹性模量E:
206000N/mm2;
钢管屈服强度fy:
235N/mm2;钢管抗拉/抗压/抗弯强度设计值f:
205N/mm2;
钢管抗剪强度设计值fv:
120N/mm2;钢管端面承压强度设计值fce:
325N/mm2;
2.荷载参数
新浇筑砼自重标准值G2k:
24kN/m3;钢筋自重标准值G3k:
1.1kN/m3;
板底模板自重标准值G1k:
0.3kN/m2;
承受集中荷载地模板单块宽度:
1000mm;
施工人员及设备荷载标准值Q1k:
计算模板和直接支承模板地小梁时取4kN/m2;
计算直接支承小梁地主梁时取2.4kN/m2;
计算支架立柱等支承结构构件时取1.6kN/m2;
3.板底模板参数
搭设形式为:
2层梁顶托承重;
(一)面板参数
面板采用克隆(平行方向)12mm厚覆面木胶合板;厚度:
12mm;
抗弯设计值fm:
31N/mm2;弹性模量E:
11500N/mm2;
(二)第一层支撑梁参数
材料:
1根50×100矩形木楞;
间距:
300mm;
木材品种:
东北落叶松;弹性模量E:
10000N/mm2;
抗压强度设计值fc:
15N/mm2;抗弯强度设计值fm:
17N/mm2;
抗剪强度设计值fv:
1.6N/mm2;
(三)第二层支撑梁参数
材料:
1根50×100矩形木楞;
木材品种:
东北落叶松;弹性模量E:
10000N/mm2;
抗压强度设计值fc:
15N/mm2;抗弯强度设计值fm:
17N/mm2;
抗剪强度设计值fv:
1.6N/mm2;
4.地基参数
模板支架放置在地面上,地基土类型为:
砂土;
地基承载力标准值:
180kPa;立杆基础底面面积:
0.25m2;
地基承载力调整系数:
0.8.
二.恒智天成安全计算软件模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度.根据《模板规范(JGJ162-2008)》第5.2.1条规定,面板按照简支跨计算.这里取面板地计算宽度为1.000m.
面板地截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
I=1000×123/12=1.440×105mm4;
W=1000×122/6=2.400×104mm3;
1.荷载计算及组合
模板自重标准值G1k=0.3×1.000=0.300kN/m;
新浇筑砼自重标准值G2k=24×1.000×0.22=5.280kN/m;
钢筋自重标准值G3k=1.1×1.000×0.22=0.242kN/m;
永久荷载标准值Gk=0.300+5.280+0.242=5.822kN/m;
施工人员及设备荷载标准值Q1k=4×1.000=4.000kN/m;
计算模板面板时用集中活荷载进行验算P=4kN;
(1)计算挠度采用标准组合:
q=5.822kN/m;
(2)计算弯矩采用基本组合:
A永久荷载和均布活荷载组合
q=max(q1,q2)=11.328kN/m;
由可变荷载效应控制地组合:
q1=0.9×(1.2×5.822+1.4×4.000)=11.328kN/m;
由永久荷载效应控制地组合:
q2=0.9×(1.35×5.822+1.4×0.7×4.000)=10.602kN/m;
B永久荷载和集中活荷载组合
由可变荷载效应控制地组合:
q1=0.9×1.2×5.822=6.288kN/m;
P1=0.9×1.4×4=5.040kN;
由永久荷载效应控制地组合:
q2=0.9×1.35×5.822=7.074kN/m;
P2=0.9×1.4×0.7×4=3.528kN;
2.面板抗弯强度验算
σ=M/W<[f]
其中:
W--面板地截面抵抗矩,W=2.400×104mm3;
M--面板地最大弯矩(N·mm)M=max(Ma,Mb1,Mb2)=0.449kN·m;
Ma=0.125q×l2=0.125×11.328×0.32=0.127kN·m;
Mb1=0.125q1×l2+0.25P1×l
=0.125×6.288×0.32+0.25×5.040×0.3=0.449kN·m;
Mb2=0.125q2×l2+0.25P2×l
=0.125×7.074×0.32+0.25×3.528×0.3=0.344N·mm;
经计算得到,面板地受弯应力计算值:
σ=0.449×106/2.400×104=18.697N/mm2;
实际弯曲应力计算值σ=18.697N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=31N/mm2,满足要求!
2.面板挠度验算
ν=5ql4/(384EI)≤[ν]
其中:
q--作用在模板上地压力线荷载:
q=5.822kN/m;
l-面板计算跨度:
l=300mm;
E--面板材质地弹性模量:
E=11500N/mm2;
I--截面惯性矩:
I=1.440×105mm4;
[ν]-容许挠度:
结构表面隐藏[ν]=l/250=1.200mm;
面板地最大挠度计算值:
ν=5×5.822×3004/(384×11500×1.440×105)=0.371mm;
实际最大挠度计算值:
ν=0.371mm小于最大允许挠度值:
[ν]=1.200mm,满足要求!
三.板底支撑梁地计算
1.第一层支撑梁地计算
支撑梁采用1根50×100矩形木楞,间距300mm.
支撑梁地截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:
I=1×416.67×104=4.167×106mm4;
W=1×83.33×103=8.333×104mm3;
E=10000N/mm2;
(一)荷载计算及组合:
模板自重标准值G1k=0.3×0.3=0.090kN/m;
新浇筑砼自重标准值G2k=24×0.3×0.22=1.584kN/m;
钢筋自重标准值G3k=1.1×0.3×0.22=0.073kN/m;
永久荷载标准值Gk=0.090+1.584+0.073=1.747kN/m;
施工人员及设备荷载标准值Q1k=4×0.3=1.200kN/m;
计算第一层支撑梁时用集中活荷载进行验算P=4kN;
(1)计算挠度采用标准组合(考虑支撑梁自重):
q=1.747+0.03=1.7766kN/m;
(2)计算弯矩和剪力采用基本组合(考虑支撑梁自重):
A永久荷载和均布活荷载组合
由可变荷载效应控制地组合:
q1=0.9×1.2×(1.747+0.03)=1.919kN/m;
q2=0.9×1.4×1.200=1.512kN/m;
由永久荷载效应控制地组合:
q1=0.9×1.35×(1.747+0.03)=2.159kN/m;
q2=0.9×1.4×0.7×1.200=1.058kN/m;
B永久荷载和集中活荷载组合
由可变荷载效应控制地组合:
q=0.9×1.2×(1.747+0.03)=1.919kN/m;
P=0.9×1.4×4=5.040kN;
由永久荷载效应控制地组合:
q=0.9×1.35×(1.747+0.03)=2.159kN/m;
P=0.9×1.4×0.7×4=3.528kN;
(二)荷载效应计算
支撑梁直接承受模板传递地荷载,按照三跨连续梁计算.作用荷载分为“永久荷载和均布活荷载组合”和“永久荷载和集中活荷载组合”两种情况,为了精确计算受力,把永久荷载和活荷载分开计算效应值,查《模板规范(JGJ162-2008)》附录C表C.1-2确定内力系数.
(1)最大弯矩M计算
最大弯矩M=max(Ma,Mb)=1.091kN·m;
A永久荷载和均布活荷载组合
经过系统电算,采用以下荷载组合地弯矩效应值最大
Ma=0.100×q1×l2+0.117×q2×l2
=0.100×1.919×0.92+0.117×1.512×0.92=0.299kN·m;
B永久荷载和集中活荷载组合
经过系统电算,采用以下荷载组合地弯矩效应值最大
Mb=0.080×q×l2+0.213×P×l
=0.080×1.919×0.92+0.213×5.040×0.9=1.091kN·m;
(2)最大剪力V计算
最大剪力V=max(Va,Vb)=4.438kN;
A永久荷载和均布活荷载组合
经过系统电算,采用以下荷载组合地剪力效应值最大
Va=0.600×q1×l+0.617×q2×l
=0.600×1.919×0.9+0.617×1.512×0.9=1.876kN;
B永久荷载和集中活荷载组合
经过系统电算,采用以下荷载组合地剪力效应值最大
Vb=0.600×q×l+0.675×P
=0.600×1.919×0.9+0.675×5.040=4.438kN;
(3)最大变形ν计算
ν=0.677ql4/100EI=0.677×1.7766×9004/(100×10000×4.167×106)=0.189mm
(三)支撑梁验算
(1)支撑梁抗弯强度计算
σ=M/W=1.091×106/8.333×104=13.087N/mm2
实际弯曲应力计算值σ=13.087N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=17N/mm2,满足要求!
(2)支撑梁抗剪计算
τ=VS0/Ib=4.438×1000×62500/(4.167×106×50)=1.331N/mm2;
实际剪应力计算值1.331N/mm2小于抗剪强度设计值[fv]=1.600N/mm2,满足要求!
(3)支撑梁挠度计算
最大挠度:
ν=0.189mm;
[ν]-容许挠度:
结构表面隐藏[ν]=l/250=3.600mm;
实际最大挠度计算值:
ν=0.189mm小于最大允许挠度值:
[ν]=3.600mm,满足要求!
2.第二层支撑梁地计算
支撑梁采用1根50×100矩形木楞,间距900mm.
支撑梁地截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:
I=1×416.67×104=4.167×106mm4;
W=1×83.33×103=8.333×104mm3;
E=10000N/mm2;
(一)荷载计算及组合
(1)第一层支撑梁产生地最大支座反力
施工人员及设备荷载标准值Q1k=2.4×0.3=0.720kN/m;
由可变荷载效应控制地组合(考虑支撑梁自重):
q1=1.919kN/m;
q2=0.9×1.4×0.720=0.907kN/m;
由永久荷载效应控制地组合(考虑支撑梁自重):
q1=2.159kN/m;
q2=0.9×1.4×0.7×0.720=0.635kN/m;
由可变荷载效应控制地组合产生最大支座反力
F1=1.100×q1×l+1.200×q2×l
=1.100×1.919×0.9+1.200×0.907×0.9=2.879kN;
由永久荷载效应控制地组合产生最大支座反力
F2=1.100×q1×l+1.200×q2×l
=1.100×2.159×0.9+1.200×0.635×0.9=2.823kN;
A第一层支撑梁产生地最大支座反力(计算第二层支撑梁弯矩和剪力采用):
最大支座反力F=max(F1,F2)=2.879kN;
B第一层支撑梁产生地最大支座反力(计算第二层支撑梁变形采用):
F=1.100×q×l=1.100×1.7766×0.9=1.759kN;
(2)第二层支撑梁自重
A计算第二层支撑梁弯矩和剪力采用:
q=0.041kN/m;
B计算第二层支撑梁变形采用:
q=0.030kN/m;
(二)荷载效应计算
第二层支撑梁按照集中与均布荷载作用下地三跨连续梁计算.
根据上面计算地荷载进行电算,得到计算简图及内力.变形图如下:
弯矩和剪力计算简图
弯矩图(kN·m)
剪力图(kN)
变形计算简图
变形图(mm)
计算得到:
最大弯矩:
M=0.694kN.m
最大剪力:
V=3.669kN
最大变形:
ν=0.592mm
最大支座反力:
F=9.446kN
(三)支撑梁验算
(1)支撑梁抗弯强度计算
σ=M/W=0.694×106/8.333×104=8.332N/mm2
实际弯曲应力计算值σ=8.332N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=17N/mm2,满足要求!
(2)支撑梁抗剪计算
τ=VS0/Ib=3.669×1000×62500/(4.167×106×50)=1.101N/mm2;
实际剪应力计算值1.101N/mm2小于抗剪强度设计值[fv]=1.600N/mm2,满足要求!
(3)支撑梁挠度计算
[ν]-容许挠度:
结构表面隐藏[ν]=l/250;
第1跨最大挠度为0.592mm,容许挠度为3.600mm,满足要求!
第2跨最大挠度为0.067mm,容许挠度为3.600mm,满足要求!
第3跨最大挠度为0.591mm,容许挠度为3.600mm,满足要求!
各跨实际最大挠度计算值小于最大允许挠度值,满足要求!
四.恒智天成安全计算软件顶部立杆地稳定性计算
(一)基本数据计算
1.立杆轴心压力设计值计算
立杆轴心压力设计值N=N1+N2=8.515+0.333=8.848kN;
(1)第二层支撑梁传递地支座反力N1
均布活荷载不能直接作用在支架立柱,而是作用在面板板面,通过第一层支撑梁产生地支座反力传递给第二层支撑梁,通过第二层支撑梁地支座反力传递给支架立柱.由于活荷载位置地不确定性,如果直接按照立柱承担荷载地面积(立柱纵距la×立柱横距lb)来计算荷载效应是不精确地(这样计算地荷载效应值比实际值小).所以,我们采用“力传递法”进行计算.计算地方法完全同“2.第二层支撑梁地计算”中计算最大支座反力地步骤和方法,注意:
作用在第一层支撑梁上地活荷载按照下面地方法计算:
施工人员及设备荷载标准值Q1k=1.6×0.3=0.480kN/m;
通过以上方法计算得到:
第二层支撑梁传递地支座反力N1=8.515kN;
(2)垂直支撑系统自重N2
脚手架钢管地自重:
N2=1.2×0.172×1.618=0.333kN;
2.立杆长细比验算
依据《扣件式规范》第5.1.9条:
长细比λ=l0/i=kμ1(h+2a)/i=μ1(h+2a)/i(k取为1)
查《扣件式规范》附录C表C-2得:
μ1=1.415;
立杆地截面回转半径:
i=1.59cm;
立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点地长度:
a=41.8cm;
λ=1.415×(1.2×100+2×41.8)/1.590=181.224
立杆长细比验算:
实际长细比计算值λ=181.224小于容许长细比210,满足要求!
3.确定轴心受压构件地稳定系数φ
长细比λ=l0/i=kμ1(h+2a)/i=1.291×1.415×(1.2×100+2×41.8)/1.590=233.960;
稳定系数φ查《扣件式规范》附录A.0.6表得到:
φ=0.133
(二)立杆稳定性计算
σ=N/(φA)≤[f]
=8.848×103/(0.133×5.06×102)=131.391N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=131.391N/mm2小于钢管立杆抗压强度地设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
五.底部立杆地稳定性计算
(一)基本数据计算
1.立杆轴心压力设计值计算
立杆轴心压力设计值N=N1+N2=8.515+4.565=13.079kN;
(1)第二层支撑梁传递地支座反力N1
计算过程同顶部立杆,N1=8.515kN;
(2)垂直支撑系统自重N2
脚手架钢管地自重:
N2=1.2×0.172×22.168=4.565kN;
2.立杆长细比验算
依据《扣件式规范》第5.1.9条:
长细比λ=l0/i=kμ2h/i=μ2h/i(k取为1)
查《扣件式规范》附录C表C-4得:
μ2=2.292;
立杆地截面回转半径:
i=1.59cm;
λ=2.292×1.2×100/1.590=172.981
立杆长细比验算:
实际长细比计算值λ=172.981小于容许长细比210,满足要求!
3.确定轴心受压构件地稳定系数φ
长细比λ=l0/i=kμ2h/i=1.291×2.292×1.2×100/1.590=223.319;
稳定系数φ查《扣件式规范》附录A.0.6表得到:
φ=0.146
(二)立杆稳定性计算
σ=N/(φA)≤[f]
=13.079×103/(0.146×5.06×102)=177.432N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=177.432N/mm2小于钢管立杆抗压强度地设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
六.构造要求
依据《扣件架规范(JGJ130-2011)》第6.9.7条规定:
当满堂支撑架高宽比大于2或2.5时,满堂支撑架应在支架地四周和中部与结构柱进行刚性连接,连墙件水平间距应为6m~9m,竖向间距应为2m~3m.在无结构柱部位应采取预埋钢管等措施与建筑结构进行刚性连接,在有空间部位,满堂支撑架宜超出顶部加载区投影范围向外延伸布置2~3跨.支撑架高宽比不应大于3.
七.立杆地地基承载力计算
立杆基础底面地平均压力应满足下式地要求
p≤fg
地基承载力设计值:
fg=fgk×kc=144.000kPa;
其中,地基承载力标准值:
fgk=180kPa;
模板支架地基承载力调整系数:
kc=0.8;
立杆基础底面地平均压力:
p=N/A=52.317kPa;
立杆地轴心压力设计值:
N=13.079kN;
基础底面面积:
A=0.25m2.
p=52.317kPa<fg=144.000kPa.地基承载力满足要求!
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