转换大梁方案.docx

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转换大梁方案

新世界花园转换大梁专项施工方案

一、工程概况：

1、荆门市慧泉房地产开发有限公司开发建设的荆门新世界花园商住楼工程位于荆门市天鹅广场西侧、象山大道125号,南邻市政管理处、北邻市园林局，地处中心城区南端。

本工程集商场、办公、住宅为一体的综合性高层建筑,呈“L”型,为框架—剪力墙结构。

占地面积12352M2,总建筑面积53886.81M2,商务办公面积18413M2,地下室面积4735M2,其中地下室一层、地上26层，裙楼五层,塔楼A座15层，B、D座26层，C座22层,第五层为结构转换层。

2、转换层砼结构特征：

1）、本工程在主体第五层（20.35～25.35m）设置为转换层，层高5.0m

2）、转换层梁较多其截面有：

700×1800、600×1800、600×1600、600×1400、600×1200、500×1800、500×1600、400×1600、400×1200、

3）转换梁主要轴线间距：

8400、7500、7200、6700、5700、5400、5300。

4）转换层梁较大的位于

、

/

-

-

轴间，KZ18、KZL36，2条跨度为8.4m、6.7m，梁宽700、梁高1800，两端支座位于

、

轴剪力墙、

轴为一方柱900×900，钢筋重4.5t，砼量19㎡，每米自重3.02t。

转换大梁砼强度等级C40,为一大体积砼结构构件，同时梁跨度大、截面尺寸大、配筋多、悬空高度高，模板支设安全性要求高。

见图

3、转换大梁构造要求：

4、大梁施工，从钢筋连接绑扎至模板安装，从浇筑砼分层、留缝、砼养护都较为复杂，增加现场施工难度。

二、大梁模板支撑原理及体系验算：

（1）构造设计：

选用18厚木胶合板作为梁底板、侧板。

用50×100㎜的方木作为楞条支撑模板。

用48×3.5钢管脚手架作支撑系统。

按最具有代表性梁截面700×1800，进行受力计算。

梁侧横、竖楞方木间距300，横楞用@500的钢管支撑，并采用φ12对拉螺栓加固。

梁底模、纵楞方放置三根，梁底钢管支撑和平板支撑系统连成整体，增加其整体稳定性，示意图如下：

（2）荷载计算

根据荷载分析，梁底受力的主要荷载由新浇混凝土自重标准值、施工人员及设备自重荷载标准、振捣混凝土产生的荷载标准值组成。

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。

1、参数信息

1>.模板支撑及构造参数

梁截面宽度B（m）:

0.70梁截面高度D（m）:

1.80

混凝土板厚度（mm）:

180.00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）:

0.20；

立杆步距h（m）:

1.50；

梁支撑架搭设高度H（m）：

3.10；

梁两侧立柱间距（m）:

1.00；

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；截面模量W（cm）:

5.08

扣件连接方式:

单扣件，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/m）:

5.24；

钢筋自重（KN/m）:

30.00；

混凝土自重（KN/m）：

0.7×1.8×24=30.24

施工人员及设备（KN/m）：

2.5

倾倒混凝土侧压力（kN/m2）:

6.0；

振捣混凝土荷载标准值（kN/m2）:

水平模板：

2.0侧模：

4.0

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：

木胶合板

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

梁底模板支撑的间距（mm）：

300.0；

面板厚度（mm）：

18.0；

5>.梁侧模板参数

主楞间距（mm）：

500；

次楞间距（mm）：

300；

穿梁螺栓水平间距（mm）：

500；

穿梁螺栓竖向根数：

3；

穿梁螺栓竖向距板底的距离为：

300；

穿梁螺栓直径（mm）：

M12；

主楞龙骨材料：

φ48×3.5钢管；

2、梁模板荷载标准值计算

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，取200/（T+15）=4.44h；

T--混凝土的入模温度，取28℃；

V--混凝土的浇筑速度，取3.0m/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1.62m；

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0.85。

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41.42kN/m2、38.88kN/m2，取较小值38.88kN/m2作为本工程计算荷载。

3、梁侧模板面板的计算：

（取米长度为计算单位）

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=bh²/6=（70×1.8×1.8）/6=37.8cm3；

[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=1.2×0.7×38.88×0.9=29.39KN/m

倾倒混凝土侧压力设计值:

q2=1.4×0.7×6×0.9=5.29kN/m；

0.9取的临时结构折减系数按《施工手册》

q=q1+q3=34.68kN/m；

计算跨度（内楞间距）:

l=300mm；

面板的最大弯距M=0.1qL²=0.1×34.68×300²=3.12×105N.mm经计算得到，面板的受弯应力计算值:

σ=M/W=（3.12×105）/3.78×104=8.25N/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=8.25N/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

q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:

q=38.88×0.7=27.22N/mm；

l--计算跨度（内楞间距）:

l=300mm；

E--面板材质的弹性模量:

E=9500N/mm2；

I--面板的截面惯性矩:

I=bh³/12=70×1.8³/12=3.402cm5；

面板的最大挠度计算值:

ω=0.677×7.2×3004/（100×9500×3.402×105）=0.462mm；

面板的最大容许挠度值:

[ω]=l/250=300/250=1.2mm；

面板的最大挠度计算值ω=0.462mm小于面板的最大容许挠度值[ω]=1.2mm，满足要求！

4、梁侧模板内外楞的计算；（取米长度为计算单位）

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=1.2×38.88×0.7×0.9+1.4×0.7×6×0.9=34.68KN/m内楞计算跨度（外楞间距）:

l=500mm；

内楞的最大弯距:

M=0.1×34.68×500.2=8.67×105（N.mm；

最大支座力:

R=1.1×34.68×0.3=11.44KN；

经计算得到，内楞的最大受弯应力计算值σ=8.67×105/8.33×104=10.41N/mm2；

内楞最大受弯应力计算值σ=10.41N/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=38.88×0.7=27.22N/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=0.677×27.22×5004/（100×10000×8.33×106）=0.138mm；

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=0.138mm小于内楞的最大容许挠度值[ω]=2mm，满足要求！

2>、外楞计算；

外楞为双钢管横肋承受内楞传递的集中力，取内楞的最大支座力11.44kN,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φ48×3.5；

外钢楞截面抵抗矩W=8.98cm3；

外钢楞截面惯性矩I=21.56cm4；

外楞计算简图

（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（kN.m）

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=1.2×11.44×0.9×0.3×+1.4×6×0.9×0.3）=5.975kN.m

外楞最大计算跨度:

l=500mm；

经计算得到，外楞的受弯应力计算值:

σ=5.97×105/8.98×103=66.48N/mm2；外楞的抗弯强度设计值:

[f]=205N/mm2；

外楞的受弯应力计算值σ=66.48N/mm2小于外楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

（2）.外楞的挠度验算

根据《建筑施工计算手册》，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。

挠度验算公式如下：

其中，ω--外楞最大挠度（mm）；

P--内楞作用在支座上的荷载（kN/m）：

P=11.44×0.5=5.74kN/m；

l--计算跨度（水平螺栓间距）:

l=500.0mm；

E--外楞弹性模量（N/mm2）：

E=210000.00N/mm2；

I--外楞截面惯性矩（mm4），I=1.08×106；

外楞的最大挠度计算值:

ω=1.146×5.74×5003/（100×210000×1.08×105）=0.036mm；

外楞的最大容许挠度值:

[ω]==500/400=1.2mm；

外楞的最大挠度计算值ω=0.036mm小于外楞的最大容许挠度值[ω]=1.2mm，满足要求！

5、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:

12mm；

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=14.4×0.5×0.5=3.6kN。

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=3.6kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN，满足要求！

6、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=bh²/6=700×18²/6=3.78×104mm3；

I=bh³/12=700×18³/12=3.4×10105mm4

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×（30.24+30.0）×0.9=65.06kN/m；

模板结构自重荷载：

q2:

1.2×5.24×0.9=5.66kN/m；

振捣混凝土时产生的荷载设计值：

q3:

1.4×（2+2.5）×0.9=5.67kN/m；

q=q1+q2+q3==76.39kN/m；

跨中弯矩计算公式如下:

Mmax=0.1×76.39×0.25²=0.477kN.m；

σ=M/W=0.477×10/3.78×10=12.6N/mm2；

梁底模面板计算应力σ=12.6N/mm2小于梁底模面板的抗压强度设计值[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:

其中，q--作用在模板上的压力线荷载:

q=5.4+30+30.24=65.6KN/m；

l--计算跨度（梁底支撑间距）:

l=300.00mm；

E--面板的弹性模量:

E=9500.0N/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=0.677×65.64×300/（100×9500×3.4×10）=1.11mm；

面板的最大挠度计算值:

ω=1.11mm小于面板的最大允许挠度值:

[ω]=300/250=1.2mm，满足要求！

7、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=30.24+30.0=60.24KN/m；

（2）模板的自重荷载（kN）：

q2=5.24KN/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q3=2.5+2×0.7=3.9KN/m；

2>、木方楞的传递均布荷载验算：

q=1.2（q1+q2）+1.4×q3

=1.2×（60.24+5.24）+1.4×309=84.04KN/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=12.458kN/m；

计算简图如下

经过计算得到从左到右各方木传递集中力[即支座力]分别为：

RA=10.3kNRc=38.2kNRB=10.3kN

方木按照三跨连续梁计算，方木的截面力学参数为：

本算例中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

木方截面抵抗矩：

W=5×10×10/6=83.33㎝³

木方截面惯性矩：

I=5×10×10×10/12=416.67㎝³

最大弯矩：

M=0.1L²=0.1×84.04×0.7×0.7²=2.88KN.m

截面应力：

σ=2.88×106/833333=3.46N/㎜²

木方的计算强度σ=3.46N/㎜²小于木方抗弯强度设计值[σ]=17N/㎜²

木方的挠度计算：

最大变形：

V=0.677qL²/100EL=0.677×84.04×0.7×7004/100×10000×4166666.7=2.29㎜

木方最大挠度计算值V=2.29㎜小于700/250=2.8㎜满足要求

梁模板支撑架立面简图

采用的钢管类型为

48×3.5。

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=84.04kN/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

C=0.7mL=1m

经过简支梁的计算得到:

钢管最大弯矩Mmax=0.125×84.04×0.7×1（2-0.7/1）=9.56kN.m；

钢管最大应力σ=M/W=9.56×10/5.08×10=188.2N/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188.2N/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R1=R2=6.18kN；中间支座最反力Rmax=11.14KN

8、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。

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=2.459KN.

支撑钢管计算简图

最大弯矩Mmax=KmPL²=0.177×11.14×0.5²=0.493kN.m；

最大变形Vmax=KvPL=0.617×11.14×0.5=3.44mm；

最大应力σ=M/N=0.493×10/5.08×10³=97.05N/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97.05N/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=3。

44mm小于1000/150与10mm,满足要求!

9、扣件抗滑移的计算:

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

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6.40kN；

　　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，Rmax=11.44KN＜R=12.08KN，所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

10、立杆的稳定性计算:

KzL18KzL36转换梁底模支撑体系高3.2m立杆间距1.0m步距1.2m

按1.5m考虑计算

立杆的稳定性计算公式：

1＞、梁内侧立杆的稳定性验算;

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=11.14KN（已经包括组合系数1.4）；

脚手架钢管的自重：

N2=1.2×0.129×3.2=0.413kN；

N=N1+N2=11.553KN

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=2945/15.8=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=0.205；

钢管立杆受压应力计算值；σ=11.553×10³/0.205×489=115.25N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=115.25N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

2＞、梁外侧立杆稳定性验算：

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=11.14/sin75º=11.53kN；

脚手架钢管的自重：

N2=1×0.129×（5-0.6）/sin75º=0.588kN；

N=N1+N2=12.11kN；

θ--边梁外侧立杆与楼地面的夹角：

θ=75o；

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=489；

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/Sinθ

（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/Sinθ=1.155×1.7×1.5/0.966=3.049m；

Lo/i=3049/15.8=193；

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=0.195；

钢管立杆受压应力计算值；σ=12110/（0.195×489）=127N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=127N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

11、楼板强度的计算:

1＞、楼板强度计算说明

验算楼板强度时按照最不利情况考虑，楼板承受的荷载按照线荷载均布考虑。

宽度范围内配置Ⅲ级钢筋,每单位长度（m）楼板截面的钢筋面积As=360mm2,fy=360N/mm2