梁高大模板施工方案.docx

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梁高大模板施工方案

梁模板（扣件钢管架）专项方案

工程概况：

河池市市政工程公司综合楼工程，框架结构；地上13层；地下0层；建筑高度：

41.8m；标准层层高：

2.9m；总建筑面积：

8522平方米；总工期：

天。

本工程由河池市市政工程公司投资建设，广西南宁人防科研设计院设计，由河池市市政工程公司施工。

编制依据：

1.《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）

2.《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

3.《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）

4.《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）

5.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）

6.《建筑施工计算手册》2004版

7.《木结构设计规程》（GB50005-2003）

8.《建筑机械使用安全技术规范》（GJ33-2001）

9.《钢管脚手架扣件》（GB15831-2006）

10.广西地方标准《建筑施工模板及作业平台钢管支架安全技术规范》

11.《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）

因本工程梁支架高度大于4米，根据有关文献建议，如果仅按规范计算，架体安全性仍不能得到完全保证。

为此计算中还参考了《施工技术》2002（3）：

《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分内容。

其中梁KZL7A（2A）为线荷载最大：

梁高1600mm，梁宽600mm。

就以该梁做计算参照，其它达到高大梁的参照该梁计算及施工。

梁平面图

梁剖面图

一、参数信息

1.模板支撑及构造参数

梁截面宽度B（m）：

0.60；梁截面高度D（m）：

1.60；

混凝土板厚度（mm）：

180.00；立杆沿梁跨度方向间距La（m）：

0.50；

立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）：

0.10；

立杆步距h（m）：

1.50；梁底承重立杆横向间距或排距Lb（m）：

1.20；

梁支撑架搭设高度H（m）：

4.80；梁两侧立杆间距（m）：

0.80；

承重架支撑形式：

梁底支撑小楞平行梁截面方向；

梁底增加承重立杆根数：

1；

采用的钢管类型为Φ48×3；

立杆承重连接方式：

双扣件，考虑扣件质量及保养情况，取扣件抗滑承载力折减系数：

1.00；

2.荷载参数

新浇混凝土重力密度（kN/m3）：

24.00；模板自重（kN/m2）：

0.30；钢筋自重（kN/m3）:

1.50；

施工均布荷载标准值（kN/m2）：

2.0；新浇混凝土侧压力标准值（kN/m2）：

17.8；

振捣混凝土对梁底模板荷载（kN/m2）：

2.0；振捣混凝土对梁侧模板荷载（kN/m2）：

4.0；

3.材料参数

木材品种：

马尾松；木材弹性模量E（N/mm2）：

10000.0；

木材抗压强度设计值fc（N/mm）：

12.0；

木材抗弯强度设计值fm（N/mm2）：

13.0；木材抗剪强度设计值fv（N/mm2）：

1.5；

面板材质：

胶合面板；面板厚度（mm）：

18.00；

面板弹性模量E（N/mm2）：

9500.0；面板抗弯强度设计值fm（N/mm2）：

13.0；

4.梁底模板参数

梁底方木截面宽度b（mm）：

100.0；梁底方木截面高度h（mm）：

80.0；

梁底模板支撑的间距（mm）：

200.0；

5.梁侧模板参数

主楞间距（mm）：

200；次楞根数：

4；

主楞竖向支撑点数量：

4；

穿梁螺栓直径（mm）：

M12；穿梁螺栓水平间距（mm）：

200；

竖向支撑点到梁底距离依次是：

50mm，450mm，900mm，1350mm；

主楞材料：

圆钢管；

直径（mm）：

48.00；壁厚（mm）：

3.00；

主楞合并根数：

2；

次楞材料：

圆钢管；

直径（mm）：

48.00；壁厚（mm）：

3.00；

次楞合并根数：

2；

二、梁侧模板荷载计算

按《施工手册》，新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值:

F=0.22γtβ1β2V1/2

F=γH

其中γ--混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；

t--新浇混凝土的初凝时间，取2.000h；

T--混凝土的入模温度，取20.000℃；

V--混凝土的浇筑速度，取1.500m/h；

H--混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取0.750m；

β1--外加剂影响修正系数，取1.200；

β2--混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。

分别计算得17.848kN/m2、18.000kN/m2，取较小值17.848kN/m2作为本工程计算荷载。

三、梁侧模板面板的计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。

强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。

次楞的根数为4根。

面板按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

面板计算简图（单位：

mm）

1.强度计算

材料抗弯强度验算公式如下：

σ＝M/W<[f]

其中，W--面板的净截面抵抗矩，W=20×1.8×1.8/6=10.8cm3；

M--面板的最大弯矩（N·mm）；

σ--面板的弯曲应力计算值（N/mm2）

[f]--面板的抗弯强度设计值（N/mm2）；

按照均布活荷载最不利布置下的三跨连续梁计算：

M=0.1q1l2+0.117q2l2

其中，q--作用在模板上的侧压力，包括：

新浇混凝土侧压力设计值:

q1=1.2×0.2×17.85=4.284kN/m；

振捣混凝土荷载设计值:

q2=1.4×0.2×4=1.12kN/m；

计算跨度:

l=（1600-180）/（4-1）=473.33mm；

面板的最大弯矩M=0.1×4.284×[（1600-180）/（4-1）]2+0.117×1.12×[（1600-180）/（4-1）]2=1.25×105N·mm；

面板的最大支座反力为:

N=1.1q1l+1.2q2l=1.1×4.284×[（1600-180）/（4-1）]/1000+1.2×1.120×[（1600-180）/（4-1）]/1000=2.866kN；

经计算得到，面板的受弯应力计算值:

σ=1.25×105/1.08×104=11.6N/mm2；

面板的抗弯强度设计值:

[f]=13N/mm2；

面板的受弯应力计算值σ=11.6N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2，满足要求！

2.挠度验算

ν=0.677ql4/（100EI）≤[ν]=l/250

q--作用在模板上的新浇筑混凝土侧压力线荷载设计值:

q=q1=4.284N/mm；

l--计算跨度:

l=[（1600-180）/（4-1）]=473.33mm；

E--面板材质的弹性模量:

E=9500N/mm2；

I--面板的截面惯性矩:

I=20×1.8×1.8×1.8/12=9.72cm4；

面板的最大挠度计算值:

ν=0.677×4.284×[（1600-180）/（4-1）]4/（100×9500×9.72×104）=1.576mm；

面板的最大容许挠度值:

[ν]=l/250=[（1600-180）/（4-1）]/250=1.893mm；

面板的最大挠度计算值ν=1.576mm小于面板的最大容许挠度值[ν]=1.893mm，满足要求！

四、梁侧模板支撑的计算

1.次楞计算

次楞直接承受模板传递的荷载，按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

次楞均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到：

q=2.866/0.200=14.332kN/m

本工程中，次楞采用圆钢管，直径48mm，壁厚3mm，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=2×4.493=8.99cm3；

I=2×10.783=21.57cm4；

E=206000.00N/mm2；

计算简图

剪力图（kN）

弯矩图（kN·m）

变形图（mm）

经过计算得到最大弯矩M=0.057kN·m，最大支座反力R=3.153kN，最大变形ν=0.004mm

（1）次楞强度验算

强度验算计算公式如下:

σ=M/W<[f]

经计算得到，次楞的最大受弯应力计算值σ=5.73×104/8.99×103=6.4N/mm2；

次楞的抗弯强度设计值:

[f]=205N/mm2；

次楞最大受弯应力计算值σ=6.4N/mm2小于次楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

（2）次楞的挠度验算

次楞的最大容许挠度值:

[ν]=200/400=0.5mm；

次楞的最大挠度计算值ν=0.004mm小于次楞的最大容许挠度值[ν]=0.5mm，满足要求！

2.主楞计算

主楞承受次楞传递的集中力，取次楞的最大支座力3.153kN,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。

本工程中，主楞采用圆钢管，直径48mm，壁厚3mm，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=2×4.493=8.99cm3；

I=2×10.783=21.57cm4；

E=206000.00N/mm2；

主楞计算简图

主楞弯矩图（kN·m）

主楞变形图（mm）

经过计算得到最大弯矩M=0.110kN·m，最大支座反力R=2.969kN，最大变形ν=0.019mm

（1）主楞抗弯强度验算

σ=M/W<[f]

经计算得到，主楞的受弯应力计算值:

σ=1.10×105/8.99×103=12.3N/mm2；主楞的抗弯强度设计值:

[f]=205N/mm2；

主楞的受弯应力计算值σ=12.3N/mm2小于主楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

（2）主楞的挠度验算

根据连续梁计算得到主楞的最大挠度为0.019mm

主楞的最大容许挠度值:

[ν]=450/400=1.125mm；

主楞的最大挠度计算值ν=0.019mm小于主楞的最大容许挠度值[ν]=1.125mm，满足要求！

五、穿梁螺栓的计算

验算公式如下:

N<[N]=f×A

其中N--穿梁螺栓所受的拉力；

A--穿梁螺栓有效面积（mm2）；

f--穿梁螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2；

穿梁螺栓型号:

M12；查表得：

穿梁螺栓有效直径:

9.85mm；

穿梁螺栓有效面积:

A=76mm2；

穿梁螺栓所受的最大拉力:

N=2.969kN。

穿梁螺栓最大容许拉力值:

[N]=170×76/1000=12.92kN；

穿梁螺栓所受的最大拉力N=2.969kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN，满足要求！

六、梁底模板计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。

强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。

本算例中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=600×18×18/6=3.24×104mm3；

I=600×18×18×18/12=2.92×105mm4；

1.抗弯强度验算

按以下公式进行面板抗弯强度验算：

σ=M/W<[f]

新浇混凝土及钢筋荷载设计值：

q1:

1.2×（24.00+1.50）×0.60×1.60=29.376kN/m；

模板结构自重荷载设计值：

q2:

1.2×0.30×0.60=0.216kN/m；

施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值：

q3:

1.4×（2.00+2.00）×0.60=3.360kN/m；

最大弯矩计算公式如下:

Mmax=0.1（q1+q2）l2+0.117q3l2=0.1×（29.376+0.216）×2002+0.117×3.36×2002=1.34×105N·mm；

σ=Mmax/W=1.34×105/3.24×104=4.1N/mm2；

梁底模面板计算应力σ=4.1N/mm2小于梁底模面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2，满足要求！

2.挠度验算

根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载作用。

最大挠度计算公式如下：

ν=0.677ql4/（100EI）≤[ν]=l/250

其中，q--作用在模板上的压力线荷载:

q=q1+q2=29.376+0.216=29.592kN/m；

l--计算跨度（梁底支撑间距）:

l=200.00mm；

E--面板的弹性模量:

E=9500.0N/mm2；

面板的最大允许挠度值:

[ν]=200.00/250=0.800mm；

面板的最大挠度计算值:

ν=0.677×29.592×2004/（100×9500×2.92×105）=0.116mm；

面板的最大挠度计算值:

ν=0.116mm小于面板的最大允许挠度值:

[ν]=0.8mm，满足要求！

七、梁底支撑木方的计算

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土粱和模板自重设计值（kN/m）：

q1=1.2×[（24+1.5）×1.6×0.2+0.3×0.2×（2×1.42+0.6）/0.6]=10.205kN/m；

（2）施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值（kN/m）：

q2=1.4×（2+2）×0.2=1.12kN/m；

均布荷载设计值q=10.205+1.120=11.325kN/m；

梁两侧楼板荷载以集中荷载的形式传递，其设计值：

p=0.20×[1.2×0.18×24.00+1.4×（2.00+2.00）]×（0.80-0.60）/4=0.108kN

2.支撑方木验算：

本工程梁底支撑采用方木，方木的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为：

W=10×8×8/6=1.07×102cm3；

I=10×8×8×8/12=4.27×102cm4；

E=10000N/mm2；

计算简图及内力、变形图如下：

简图（kN·m）

剪力图（kN）

弯矩图（kN·m）

变形图（mm）

方木的支座力:

N1=N3=0.845kN；

N2=5.322kN；

最大弯矩：

M=0.204kN·m

最大剪力：

V=2.661kN

方木最大正应力计算值：

σ=M/W=0.204×106/1.07×105=1.9N/mm2；

方木最大剪应力计算值：

τ=3V/（2bh0）=3×2.661×1000/（2×100×80）=0.499N/mm2；

方木的最大挠度：

ν=0.024mm；

方木的允许挠度：

[ν]=0.8×103/2/250=1.6mm；

方木最大应力计算值1.914N/mm2小于方木抗弯强度设计值[f]=13.000N/mm2，满足要求！

方木受剪应力计算值0.499N/mm2小于方木抗剪强度设计值[fv]=1.500N/mm2，满足要求！

方木的最大挠度ν=0.024mm小于方木的最大允许挠度[ν]=1.600mm，满足要求！

八、梁跨度方向钢管的计算

作用于梁跨度方向钢管的集中荷载为梁底支撑方木的支座反力。

钢管的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为：

W=4.49cm3；

I=10.78cm4；

E=206000N/mm2；

1.梁两侧支撑钢管的强度计算：

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P=0.845kN

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图（kN·m）

支撑钢管计算变形图（mm）

支撑钢管计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=0.108kN·m；

最大变形νmax=0.084mm；

最大支座力Rmax=2.358kN；

最大应力σ=M/W=0.108×106/（4.49×103）=24.1N/mm2；

支撑钢管的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值24.1N/mm2小于支撑钢管的抗弯强度设计值205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度νmax=0.084mm小于500/150与10mm,满足要求!

2.梁底支撑钢管的强度计算：

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P=5.322kN

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图（kN·m）

支撑钢管计算变形图（mm）

支撑钢管计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=0.681kN·m；

最大变形νmax=0.527mm；

最大支座力Rmax=14.858kN；

最大应力σ=M/W=0.681×106/（4.49×103）=151.7N/mm2；

支撑钢管的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值151.7N/mm2小于支撑钢管的抗弯强度设计值205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度νmax=0.527mm小于500/150与10mm,满足要求!

九、扣件抗滑移的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，扣件抗滑承载力系数1.00，该工程实际的双扣件承载力取值为16.00kN。

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（规范5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取16.00kN；

　　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，根据前面计算结果得到R=14.858kN；

R<16.00kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

十、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）≤[f]

1.梁两侧立杆稳定性验算:

其中N--立杆的轴心压力设计值，它包括：

纵向钢管的最大支座反力：

N1=2.358kN；

脚手架钢管的自重：

N2=1.2×0.129×4.8=0.744kN；

楼板混凝土、模板及钢筋的自重：

N3=1.2×[（1.200/2+（0.800-0.600）/2）×0.500×0.300+（1.200/2+（0.800-0.600）/2）×0.500×0.180×（1.500+24.000）]=2.054kN；

施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值：

N4=1.4×（2.000+2.000）×[1.200/2+（0.800-0.600）/4]×0.500=1.820kN；

N=N1+N2+N3+N4=2.358+0.744+2.054+1.82=6.976kN；

φ--轴心受压立杆的稳定系数，由长细比lo/i查表得到；

i--计算立杆的截面回转半径（cm）：

i=1.59；

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；

σ--钢管立杆轴心受压应力计算值（N/mm2）；

[f]--钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

lo--计算长度（m）；

参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，按下式计算

lo=k1uh

k1--计算长度附加系数，取值为：

1.155；

u--计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，u=1.7；

上式的计算结果：

立杆计算长度lo=k1uh=1.155×1.7×1.5=2.945m；

lo/i=2945.25/15.9=185；

由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.209；

钢管立杆受压应力计算值；σ=6975.856/（0.209×424）=78.7N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=78.7N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

2.梁底受力最大的支撑立杆稳定性验算:

其中N--立杆的轴心压力设计值，它包括：

纵向钢管的最大支座反力：

N1=14.858kN；

脚手架钢管的自重：

N2=1.2×0.129×（4.8-1.6）=0.744kN；

N=N1+N2=14.858+0.496=15.353kN；

φ--轴心受压立杆的稳定系数，由长细比lo/i查表得到；

i--计算立杆的截面回转半径（cm）：

i=1.59；

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；

σ--钢管立杆轴心受压应力计算值（N/mm2）；

[f]--钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

lo--计算长度（m）；

参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，按下式计算

lo=k1uh

k1--计算长度附加系数，取值为：

1.155；

u--计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，u=1.7；

上式的计算结果：

立杆计算长度lo=k1uh=1.155×1.7×1.5=2.945m；

lo/i=2945.25/15.9=185；

由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.209；

钢管立杆受压应力计算值；σ=15353.295/（0.209×424）=173.3N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=173.3N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，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。

以上表参照杜荣军：

《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》

十一、梁模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]:

除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外，还要考虑以下内容

1.模板支架的构造要求：

a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆；

b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度；

c.梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。

2.立杆步距的设计：

a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置；

b.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；

c.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜，不宜超过1.5m。

3.整体性构造层的设计：

a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时，需要设置整体性单或双水平加强层；

b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且须与立杆连接，设置

斜杆层数要大于水平框格总数的1/3；

c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置，四周和中部每10--15m设竖向斜杆