恒指天成安全计算软件背楞横向主肋竖向无次肋.docx
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恒指天成安全计算软件背楞横向主肋竖向无次肋
恒指天成安全计算软件大模板计算书
恒指天成安全计算软件大模板计算书依据《建筑工程大模板技术规程(JGJ74-2003)》、《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。
模板剖面示意图
模板立面示意图
一、参数信息
1.模板构造
大模板高度H:
2.75m;大模板宽度B:
4.9m;
2.模板参数
搭设形式:
背楞横向主肋竖向无次肋;
(一)面板参数
面板厚度:
8mm;
钢材品种:
钢材Q235钢(>16-40);弹性模量E:
206000N/mm2;
屈服强度fy:
235N/mm2;抗拉/抗压/抗弯强度设计值f:
205N/mm2;
抗剪强度设计值fv:
120N/mm2;端面承压强度设计值fce:
325N/mm2;
面板允许挠度L/:
500;
(二)背楞参数
材料:
2根[80×43×5.0槽钢;
间距(mm):
150,1000,1300;
钢材品种:
钢材Q235钢(>16-40);弹性模量E:
206000N/mm2;
屈服强度fy:
235N/mm2;抗拉/抗压/抗弯强度设计值f:
205N/mm2;
抗剪强度设计值fv:
120N/mm2;端面承压强度设计值fce:
325N/mm2;
背楞允许挠度L/:
500;
(三)主肋参数
材料:
1根[80×43×5.0槽钢;
间距(mm):
300;
钢材品种:
钢材Q235钢(>16-40);弹性模量E:
206000N/mm2;
屈服强度fy:
235N/mm2;抗拉/抗压/抗弯强度设计值f:
205N/mm2;
抗剪强度设计值fv:
120N/mm2;端面承压强度设计值fce:
325N/mm2;
主肋允许挠度L/:
500;
(四)穿墙螺栓参数
螺栓直径:
M22;螺栓水平间距:
600mm;
螺栓竖向间距(mm)依次是:
150,1000,1300;
3.荷载参数
新浇砼对模板的侧压力标准值G1k:
44.343kN/m2;
振捣砼产生的模板荷载Q1k:
4kN/m2;
倾倒砼产生的荷载标准值Q2k:
4kN/m2;
二、钢面板的计算
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。
这里取面板的计算宽度为2.750m。
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
I=2750×83/12=1.173×105mm4;
W=2750×82/6=2.933×104mm3;
1.荷载计算及组合
(一)新浇砼作用于模板的最大侧压力G1k
按下列公式计算,并取其中的较小值:
F1=0.22γtβ1β2V1/2
F2=γH
其中γ--砼的重力密度,取24.000kN/m3;
t--新浇砼的初凝时间,可按现场实际值取,输入0时系统按200/(T+15)计算,得5.714h;
T--砼的入模温度,取20.000℃;
V--砼的浇筑速度,取1.500m/h;
H--砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面总高度,取2.750m;
β1--外加剂影响修正系数,取1.200;
β2--砼坍落度影响修正系数,取1.000。
根据以上两个公式计算得到:
F1=44.343kN/m2
F2=66.000kN/m2
根据国内外大量试验研究,当模板的高度>2.5m时,最大侧压力F3=50kN/m2;
新浇砼作用于模板的最大侧压力G1k=min(F1,F2,F3)=44.343kN/m2;
砼侧压力的有效压头高度:
h=F/γ=44.343/24.000=1.848m;
(二)振捣砼时产生的荷载标准值Q1k
Q1k=4kN/m2;
(三)倾倒砼时产生的荷载标准值Q2k
Q2k=4kN/m2;
(四)确定采用的荷载组合
计算挠度采用标准组合:
q=44.343×2.750=121.943kN/m;
计算弯矩和剪力采用基本组合:
q=(1.2×44.343+1.4×4+1.4×4)×2.750=177.132kN/m;
2.面板抗弯强度计算
σ=M/W<[f]
其中:
W--面板的截面抵抗矩,W=2.933×104mm3;
M--面板的最大弯矩(N·mm)M=0.125ql2=1.993×106N·mm;
计算弯矩采用基本组合:
q=177.132kN/m;
面板计算跨度:
l=300mm;
经计算得到,面板的受弯应力计算值:
σ=1.993×106/2.933×104=67.934N/mm2;
实际弯曲应力计算值σ=67.934N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
3.面板挠度计算
ν=5ql4/(384EI)≤[ν]
其中:
q--作用在模板上的压力线荷载:
q=121.943kN/m;
l-面板计算跨度:
l=300mm;
E--面板材质的弹性模量:
E=206000N/mm2;
I--面板的截面惯性矩:
I=1.173×105mm4;
[ν]-容许挠度:
[ν]=l/500=0.600mm;
面板的最大挠度计算值:
ν=5×121.943×3004/(384×206000×1.173×105)=0.532mm;
实际最大挠度计算值:
ν=0.532mm小于最大允许挠度值:
[ν]=0.600mm,满足要求!
三、大模板支撑的计算
1.主肋计算
主肋采用1根[80×43×5.0槽钢为一组,间距300mm。
主肋的截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:
I=1×101.3×104=1.013×106mm4;
W=1×25.3×103=2.530×104mm3;
E=206000N/mm2;
(一)荷载计算及组合
计算挠度采用标准组合:
q=44.343×0.3=13.303kN/m;
计算弯矩和剪力采用基本组合:
有效压头高度位置荷载:
q=(1.2×44.343+1.4×4+1.4×4)×0.3=19.323kN/m;
有效压头高度位置以下荷载:
q=1.2×44.343×0.3=15.963kN/m;
顶部荷载:
q=(1.4×4+1.4×4)×0.3=3.360kN/m;
(二)内力计算
主肋直接承受模板传递的荷载,根据实际受力情况进行电算,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)
经过计算得到:
最大弯矩M=2.227kN·m
最大剪力:
V=10.515kN
最大变形:
ν=0.439mm
最大支座反力:
F=20.818kN
(三)内力计算
(一)主肋抗弯强度计算
σ=M/W=2.227×106/2.530×104=88.036N/mm2
实际弯曲应力计算值σ=88.036N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
(二)主肋抗剪强度计算
τ=VS0/Itw=10.515×1000×11125/(1.013×106×5)=23.096N/mm2;
实际剪应力计算值23.096N/mm2小于抗剪强度设计值[fv]=120.000N/mm2,满足要求!
(三)主肋挠度计算
容许挠度:
[ν]=l/500;
第1跨最大挠度为0.173mm,容许挠度为0.300mm,满足要求!
第2跨最大挠度为0.332mm,容许挠度为2.000mm,满足要求!
第3跨最大挠度为0.439mm,容许挠度为2.600mm,满足要求!
第4跨最大挠度为0.360mm,容许挠度为0.600mm,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!
2.背楞计算
背楞采用2根[80×43×5.0槽钢为一组,共3组。
背楞的截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:
I=2×101.3×104=2.026×106mm4;
W=2×25.3×103=5.060×104mm3;
E=206000N/mm2;
背楞承受主肋传递的集中力,计算弯矩和剪力时取主肋的最大支座力20.818kN,计算挠度时取主肋的最大支座力14.439kN。
根据实际受力情况进行电算,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)
经过计算得到:
最大弯矩M=2.133kN·m
最大剪力:
V=13.709kN
最大变形:
ν=0.082mm
最大支座反力:
F=45.822kN
(一)背楞抗弯强度计算
σ=M/W=2.133×106/5.060×104=42.151N/mm2
实际弯曲应力计算值σ=42.151N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
(二)背楞抗剪强度计算
τ=VS0/Itw=6.855×1000×22250/(2.026×106×5)=15.056N/mm2;
实际剪应力计算值15.056N/mm2小于抗剪强度设计值[fv]=120.000N/mm2,满足要求!
(三)背楞挠度计算
容许挠度:
[ν]=l/500;
第1跨最大挠度为0.022mm,容许挠度为0.100mm,满足要求!
第2跨最大挠度为0.082mm,容许挠度为1.200mm,满足要求!
第3跨最大挠度为0.027mm,容许挠度为1.200mm,满足要求!
第4跨最大挠度为0.042mm,容许挠度为1.200mm,满足要求!
第5跨最大挠度为0.038mm,容许挠度为1.200mm,满足要求!
第6跨最大挠度为0.038mm,容许挠度为1.200mm,满足要求!
第7跨最大挠度为0.042mm,容许挠度为1.200mm,满足要求!
第8跨最大挠度为0.028mm,容许挠度为1.200mm,满足要求!
第9跨最大挠度为0.082mm,容许挠度为1.200mm,满足要求!
第10跨最大挠度为0.022mm,容许挠度为0.100mm,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!
3.组合挠度验算
为了保证大模板在使用期间变形不致太大,应将面板的计算挠度值与主肋(或背楞)的计算挠度值进行组合叠加,要求组合后的挠度值,小于模板制作允许偏差,板面平整度≤3mm的质量要求。
(一)面板与主肋组合挠度
ν=0.532+0.439=0.971mm
面板与主肋组合挠度计算值:
ν=0.971mm小于板面平整度最大允许偏差3mm,满足要求!
(二)面板与背楞组合挠度
ν=0.532+0.082=0.614mm
面板与背楞组合挠度计算值:
ν=0.614mm小于板面平整度最大允许偏差3mm,满足要求!
4.穿墙螺栓计算
验算公式如下:
N<[N]=f×A
其中N--穿墙螺栓所受的拉力;
A--穿墙螺栓有效面积(mm2);
f--穿墙螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;
穿墙螺栓型号:
M22;查表得:
穿墙螺栓有效直径:
18.93mm;
穿墙螺栓有效面积:
A=282mm2;
穿墙螺栓最大容许拉力值:
[N]=170×282/1000=47.940kN;
穿墙螺栓所受的最大拉力:
N=45.822kN。
穿墙螺栓所受的最大拉力N=45.822kN小于穿墙螺栓最大容许拉力值[N]=47.940kN,满足要求!
四、大模板自稳角的计算
大模板的自稳角以模板面板与铅垂直线的夹角"α"表示(如下图所示):
α≥arcsin{[-P+(P2+4K2wk2)1/2]/2Kwk}
式中α--大模板自稳角(o);
P--大模板单位面积自重P=1.082kN/m2;
K--抗倾倒系数,取K=1.2;
wk--风荷载标准值(kN/m2);
wk=μsμzvf2/1600=1.3×0.740×17.1002/1600=0.176kN/m2
式中μs--风荷载体型系数,取μs=1.3;
μz--风压高度变化系数,取μz=0.740;
vf--风速(m/s),根据本地区风力级数确定,取vf=17.100;
计算得:
α=arcsin{[-1.082+(1.0822+4×1.22×0.1762)1/2]/(2×1.2×0.176)}=10.838o
根据《建筑工程大模板技术规程(JGJ74-2003)》第4.3.6条,当验算结果小于10o时,取α≥10o;当验算结果大于20o时,取α≤20o,同时采取辅助安全措施。
所以,大模板自稳角α=10.838o满足要求。
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