梁底模板承重架.docx
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梁底模板承重架.docx
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梁底模板承重架
梁模板(扣件钢管架)计算书
发生工程;属于框架结构;地上0层;地下0层;建筑高度:
0.00m;标准层层高:
0.00m;总建筑面积:
0.00平方米;总工期:
0天;施工单位:
。
本工程由投资建设,设计,地质勘察,监理,组织施工;由担任项目经理,担任技术负责人。
高支撑架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等规范编制。
梁段:
L1。
一、参数信息
1.模板支撑及构造参数
梁截面宽度B(m):
0.40;
梁截面高度D(m):
0.60
混凝土板厚度(mm):
1.00;
立杆梁跨度方向间距La(m):
1.00;
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;
梁支撑架搭设高度H(m):
3.00;
梁两侧立柱间距(m):
0.60;
承重架支设:
钢管支撑平行梁截面;
板底承重立杆横向间距或排距Lb(m):
1.00;
采用的钢管类型为Φ48×3.5;
扣件连接方式:
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:
0.80;
2.荷载参数
模板自重(kN/m2):
0.35;
钢筋自重(kN/m3):
1.50;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
2.5;
新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):
18.0;
倾倒混凝土侧压力(kN/m2):
2.0;
振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):
2.0
3.材料参数
木材品种:
柏木;
木材弹性模量E(N/mm2):
10000.0;
木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):
17.0;
木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):
1.7;
面板类型:
钢面板;
面板弹性模量E(N/mm2):
210000.0;
面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):
205.0;
4.梁底模板参数
梁底模板支撑的间距(mm):
300.0;
面板厚度(mm):
50.0;
5.梁侧模板参数
主楞间距(mm):
500;
次楞根数:
4;
穿梁螺栓水平间距(mm):
500;
穿梁螺栓竖向根数:
2;
穿梁螺栓竖向距板底的距离为:
200mm,-200mm;
穿梁螺栓直径(mm):
M14;
主楞龙骨材料:
钢楞;
截面类型为圆钢管48×3.5;
主楞合并根数:
2;
次楞龙骨材料:
木楞,,宽度50mm,高度100mm;
二、梁模板荷载标准值计算
1.梁侧模板荷载
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
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:
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,可按现场实际值取,输入0时系统按200/(T+15)计算,得5.714h;
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。
根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;
分别为50.994kN/m2、18.000kN/m2,取较小值18.000kN/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倾倒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(内龙骨)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
跨中弯矩计算公式如下:
其中,σ--面板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M--面板的最大弯距(N.mm);
W--面板的净截面抵抗矩,W=50×5×5/6=208.33cm3;
[f]--面板的抗弯强度设计值(N/mm2);
按以下公式计算面板跨中弯矩:
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=1.2×0.5×18×0.85=9.18kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值:
q2=1.4×0.5×2×0.85=1.19kN/m;
q=q1+q2=9.180+1.190=10.370kN/m;
计算跨度(内楞间距):
l=199.67mm;
面板的最大弯距M=0.1×10.37×199.6672=4.13×104N.mm;
经计算得到,面板的受弯应力计算值:
σ=4.13×104/2.08×105=0.198N/mm2;
面板的抗弯强度设计值:
[f]=205N/mm2;
面板的受弯应力计算值σ=0.198N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
2.挠度验算
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
q=18×0.5=9N/mm;
l--计算跨度(内楞间距):
l=199.67mm;
E--面板材质的弹性模量:
E=210000N/mm2;
I--面板的截面惯性矩:
I=50×5×5×5/12=520.83cm4;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677×9×199.674/(100×210000×5.21×106)=0mm;
面板的最大容许挠度值:
[ω]=l/250=199.667/250=0.799mm;
面板的最大挠度计算值ω=0mm小于面板的最大容许挠度值[ω]=0.799mm,满足要求!
四、梁侧模板内外楞的计算
1.内楞计算
内楞(木或钢)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。
本工程中,龙骨采用1根木楞,截面宽度50mm,截面高度100mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=50×1002×1/6=83.33cm3;
I=50×1003×1/12=416.67cm4;
内楞计算简图
(1).内楞强度验算
强度验算计算公式如下:
其中,σ--内楞弯曲应力计算值(N/mm2);
M--内楞的最大弯距(N.mm);
W--内楞的净截面抵抗矩;
[f]--内楞的强度设计值(N/mm2)。
按以下公式计算内楞跨中弯矩:
其中,作用在内楞的荷载,q=(1.2×18×0.85+1.4×2×0.85)×0.2=4.14kN/m;
内楞计算跨度(外楞间距):
l=500mm;
内楞的最大弯距:
M=0.1×4.14×500.002=1.04×105N.mm;
最大支座力:
R=1.1×4.141×0.5=2.278kN;
经计算得到,内楞的最大受弯应力计算值σ=1.04×105/8.33×104=1.242N/mm2;
内楞的抗弯强度设计值:
[f]=17N/mm2;
内楞最大受弯应力计算值σ=1.242N/mm2小于内楞的抗弯强度设计值[f]=17N/mm2,满足要求!
(2).内楞的挠度验算
其中E--面板材质的弹性模量:
10000N/mm2;
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
q=18.00×0.20=3.59N/mm;
l--计算跨度(外楞间距):
l=500mm;
I--面板的截面惯性矩:
I=8.33×106mm4;
内楞的最大挠度计算值:
ω=0.677×3.59×5004/(100×10000×8.33×106)=0.018mm;
内楞的最大容许挠度值:
[ω]=500/250=2mm;
内楞的最大挠度计算值ω=0.018mm小于内楞的最大容许挠度值[ω]=2mm,满足要求!
2.外楞计算
外楞(木或钢)承受内楞传递的集中力,取内楞的最大支座力2.278kN,按照集中荷载作用下的连续梁计算。
本工程中,外龙骨采用钢楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
截面类型为圆钢管48×3.5;
外钢楞截面抵抗矩W=10.16cm3;
外钢楞截面惯性矩I=24.38cm4;
外楞计算简图
外楞弯矩图(kN.m)
外楞变形图(mm)
(1).外楞抗弯强度验算
其中σ--外楞受弯应力计算值(N/mm2)
M--外楞的最大弯距(N.mm);
W--外楞的净截面抵抗矩;
[f]--外楞的强度设计值(N/mm2)。
根据连续梁程序求得最大的弯矩为M=2.274kN.m
外楞最大计算跨度:
l=599mm;
经计算得到,外楞的受弯应力计算值:
σ=2.27×106/1.02×104=223.799N/mm2;
外楞的抗弯强度设计值:
[f]=205N/mm2;
外楞的强度计算值σ=223.799N/mm2大于外楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,不满足要求!
建议增大外楞的截面尺寸,减小穿梁螺栓的间距,或者外楞合并根数!
(2).外楞的挠度验算
根据连续梁计算得到外楞的最大挠度为2.338mm
外楞的最大容许挠度值:
[ω]=599/400=1.498mm;
外楞的最大挠度计算值ω=2.338mm大于外楞的最大容许挠度值[ω]=1.498mm,不满足要求!
建议增大外楞的截面尺寸,减小穿梁螺栓的间距,或者外楞合并根数!
五、穿梁螺栓的计算
验算公式如下:
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;
查表得:
穿梁螺栓的直径:
14mm;
穿梁螺栓有效直径:
11.55mm;
穿梁螺栓有效面积:
A=105mm2;
穿梁螺栓所受的最大拉力:
N=18×0.5×0.499=4.491kN。
穿梁螺栓最大容许拉力值:
[N]=170×105/1000=17.85kN;
穿梁螺栓所受的最大拉力N=4.491kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=17.85kN,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。
计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。
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=400×50×50/6=1.67×105mm3;
I=400×50×50×50/12=4.17×106mm4;
1.抗弯强度验算
按以下公式进行面板抗弯强度验算:
其中,σ--梁底模板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M--计算的最大弯矩(kN.m);
l--计算跨度(梁底支撑间距):
l=300.00mm;
q--作用在梁底模板的均布荷载设计值(kN/m);
新浇混凝土及钢筋荷载设计值:
q1:
1.2×(24.00+1.50)×0.40×0.60×0.85=6.24kN/m;
模板结构自重荷载:
q2:
1.2×0.35×0.40×0.85=0.14kN/m;
振捣混凝土时产生的荷载设计值:
q3:
1.4×2.00×0.40×0.85=0.95kN/m;
q=q1+q2+q3=6.24+0.14+0.95=7.34kN/m;
跨中弯矩计算公式如下:
Mmax=0.10×7.337×0.32=0.066kN.m;
σ=0.066×106/1.67×105=0.396N/mm2;
梁底模面板计算应力σ=0.396N/mm2小于梁底模面板的抗压强度设计值[f]=205N/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:
其中,q--作用在模板上的压力线荷载:
q=((24.0+1.50)×0.600+0.35)×0.40=6.26KN/m;
l--计算跨度(梁底支撑间距):
l=300.00mm;
E--面板的弹性模量:
E=210000.0N/mm2;
面板的最大允许挠度值:
[ω]=300.00/250=1.200mm;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677×6.26×3004/(100×210000×4.17×106)=0mm;
面板的最大挠度计算值:
ω=0mm小于面板的最大允许挠度值:
[ω]=300/250=1.2mm,满足要求!
七、梁底支撑钢管的计算
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土梁自重(kN):
q1=(24+1.5)×0.4×0.6×0.3=1.836kN;
(2)模板的自重荷载(kN):
q2=0.35×0.3×(2×0.6+0.4)=0.168kN;
(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=(2.5+2)×0.4×0.3=0.54kN;
2.木方楞的传递均布荷载验算:
q=(1.2×(1.836×0.168)+1.4×0.54)/0.4=7.902kN/m;
3.支撑钢管的强度验算:
按照均布荷载作用下的简支梁计算
均布荷载,q=7.902kN/m;
计算简图如下
支撑钢管按照简支梁的计算公式
M=0.125qcl(2-c/l)
Q=0.5qc
经过简支梁的计算得到:
钢管最大弯矩Mmax=0.125×7.902×0.4×0.6×(2-0.4/0.6)=0.316kN.m;
钢管最大应力σ=316080/5080=62.22N/mm2;
钢管的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2;
水平钢管的最大应力计算值62.22N/mm2小于水平钢管的抗压强度设计值205.0N/mm2,满足要求!
钢管支座反力RA=RB=0.5×7.902×0.4=1.58kN;
八、梁底纵向钢管计算
作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载,施工活荷载等,通过方木的集中荷载传递。
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=1.58KN.
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=0.532kN.m;
最大变形Vmax=1.36mm;
最大支座力Rmax=5.748kN;
最大应力σ=0.532×106/(5.08×103)=104.725N/mm2;
支撑钢管的抗压强度设计值[f]=205N/mm2;
支撑钢管的最大应力计算值104.725N/mm2小于支撑钢管的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度Vmax=1.36mm小于1000/150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,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。
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12.80kN;
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=0kN;
R<12.80kN,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
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:
横杆的最大支座反力:
N1=5.748kN;
脚手架钢管的自重:
N2=1.2×0.129×3=0.465kN;
楼板的混凝土模板的自重:
N3=1.2×(1.00/2+(0.60-0.40)/2)×1.00×0.35=0.252kN;
楼板钢筋混凝土自重荷载:
N4=1.2×(1.00/2+(0.60-0.40)/2)×1.00×0.001×(1.50+24.00)=0.018kN;
N=5.748+0.465+0.252+0.018=6.483kN;
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=1.58;
A--立杆净截面面积(cm2):
A=4.89;
W--立杆净截面抵抗矩(cm3):
W=5.08;
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);
如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架,按下式计算
lo=k1uh
(1)
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=2945.25/15.8=186;
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=0.207;
钢管立杆受压应力计算值;σ=6482.656/(0.207×489)=64.043N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=64.043N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
十一、结论和建议:
1.外楞的强度计算值σ=223.799N/mm2大于外楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,不满足要求!
建议增大外楞的截面尺寸,减小穿梁螺栓的间距,或者外楞合并根数!
2.外楞的最大挠度计算值ω=2.338mm大于外楞的最大容许挠度值[ω]=1.498mm,不满足要求!
建议增大外楞的截面尺寸,减小穿梁螺栓的间距,或者外楞合并根数!
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