扣件钢管楼板模板支架计算书.docx
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扣件钢管楼板模板支架计算书
扣件钢管楼板模板支架计算书
一、编制依据
教学楼、实验楼设计图纸及地质资料等,《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001),《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)。
二、工程概况
教学楼工程分为东、西教学楼,建筑面积12926m2/栋,预应力框架结构,建筑高度为19.5m,建筑层数5层,标准层高3.9m,开间9.5×7.8m,外走廊宽度尺寸为3m,底层平面尺86.9m×97.2m。
每栋教学楼由3个单 体建筑在9~10轴由连廊连接组成,在教学楼的1轴线设计3个阶梯教室。
预应力板厚180mm,梁尺寸为300×750mm。
教学楼约135根柱子,其中500×500mm约30根,600×600mm约100根。
实验楼工程为预应力框架结构,建筑面积12070m2,建筑层数为地下1层,地上6层,标准层层高3.9m,建筑高度为25.2m,总尺寸为85m×44×25.2m。
开间尺寸12×8.5m。
其地下室用作车库。
预应力板厚2000mm,梁尺寸为400×760mm。
实验楼约100根柱子,其中实验楼500×500mm约50根,600×600mm约22根,550×800mm约25根,1500×1000mm10根,500×1600mm4根。
圆弧处立杆的纵距b=0.6米,横距L=0.6米,步距h=1.20米。
C~D(P~Q)/9~11轴结构体系选用几何不可变杆系结构支架。
模板支架的计算参照第四版《建筑施工手册》,选用结构体系为非几何不可变杆系结构支架。
模板支架搭设高度为3.7米,采用的钢管类 型为Ф48×3.5。
搭设尺寸为:
立杆的纵距b=0.9米,横距L=0.9米,步距h=1.20米,且立杆下垫150×150(长×宽)的木工板。
图1楼板支撑架立面简图
图2楼板支撑架荷载计算单元
三、模板支撑方木的计算
方木按照简支梁计算,方木的截面力学参数,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
(施工手册P44表2-5)
W=bh2/6=5×10×10/6=83.33cm3
I=bh3/12=5×10×10×10/12=416.67cm4
方木楞计算简图
1.荷载的计算:
(施工手册P514第8-6-2-1条)
(1)钢筋混凝土板自重(kN/m):
q1=25.5×0.2×0.3=1.53kN/m
(2)模板及支架的自重线荷载(kN/m):
q2=0.5×0.3=0.15kN/m
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒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)×0.9×0.3=1.215kN
2.强度计算
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:
(施工手册P47表2-6)
均布荷载q=1.2×1.53+1.2×0.15=2.016kN/m
集中荷载P=1.4×1.215=1.701kN
最大弯矩M=1.701×0.9/4+2.016×0.9×0.9/8=0.59kN.m
最大支座力N=1.701/2+2.016×0.9/2=1.78kN
截面应力
=M/W=0.59×106/83333.33=7.08N/mm2(施工手册P81表2-108)
方木的计算强度小于10N/mm2,满足要求!
(施工手册P79表2-98)
3.抗剪计算
最大剪力的计算公式如下:
(施工手册P47表2-6)
V=qL/2+P/2
截面抗剪强度必须满足:
T=VS/Ib<[T](施工手册P81表2-108)
其中最大剪力V=1.78kN
截面抗剪强度计算值T=50×100×1780/(50×4166700)=0.043N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.3N/mm2,方木的抗剪强度计算满足要求!
(施工手册P79表2-98)
4.挠度计算
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和,计算公式如下:
(施工手册P46表2-6)
均布荷载q=1.53+0.15=1.68kN/m
集中荷载P=1.215kN
最大变形w=5×1.68×9004/(384×9000×4166700)+1215×9003/(48×9000×4166700)=0.8mm
方木的最大挠度小于1000/250,满足要求!
(施工手册P79表2-102)
四、板底支撑钢管计算
支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算(施工手册P51表2-12)
集中荷载P取纵向方木传递力,P=2.016×0.9+1.4×(1.5+2)×0.3=3.34kN
支撑钢管计算简图
支撑钢管弯矩图(kN.m)
支撑钢管变形图(mm)
支撑钢管剪力图(kN)
经过连续梁的计算得到(施工手册P52表2-12)
最大弯矩Mmax=0.802kN.m
最大变形Wmax=1.83mm
最大支座力Rmax=7.57kN
截面应力
=0.802×106/5080=158N/mm2
支撑钢管的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于1000.0/150与10mm,满足要求!
五、扣件抗滑移的计算:
水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算
R≤Rc
其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN;
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,R=7.57kN
单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求,工人操作时加强扭矩力的交底。
立杆搭接要求:
搭接长度不小于1000mm,扣件不少于3只,两端扣件外露长度不小于100mm。
六、模板支架荷载标准值(轴力):
作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
1.静荷载标准值包括以下内容:
(1)脚手架的自重(kN):
NG1=0.149×3.7=0.551kN
(2)模板的自重(kN):
NG2=1.5×0.9×0.9=1.215kN
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
NG3=25.5×0.2×0.9×0.9=4.131kN
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=5.9kN。
2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。
经计算得到,活荷载标准值NQ=(1+2)×0.9×0.9=2.43kN
3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2NG+1.4NQ=10.48kN
七、立杆的稳定性计算:
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式(施工手册P5208-21)
其中N--立杆的轴心压力设计值(kN);N=10.48
--轴心受压立杆的稳定系数,由长细比L0/i查表得到0.23,施工手册P64表2-51。
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
--钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2);
[f]--钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205N/mm2;
L0--计算长度(m);
参照施工手册P239第5-3-2-2条计算
L0=kLuh
(1)
L0=h+2a
(2)
kL--计算长度附加系数,取值为1.155;
u--计算长度系数,u=1.8。
施工手册P199表5-21
a--立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.1m;
公式
(1)的计算结果:
=93.2N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
八、楼板强度的计算:
因本工程为预应力框架结构,考虑张拉完成后才拆除模板,故楼板强度不需要验算。
九、柱模设计方案
实验楼,东、西教学楼每栋约100根柱子,其中实验楼500×500mm约50根,600×600mm约22根,550×800mm约25根,1500×1000mm10根,500×1600mm4根。
柱浇筑砼高3.2m,梁板一次浇筑。
柱荷载取值:
新浇砼侧压力标准值(恒载):
(施工手册P514第8-6-2条)
1、F=0.22γctβ1β2v1/2<F=γcH=24×3.2=76.8KN/m2
取F较小值,则F=76.8KN/m2
2、倾倒砼时产生的荷载标准值(活载):
采用泵送砼,则水平荷载标准值取6KN/m2。
3、侧压为合计设计值:
F=1.2×76.8+1.4×6×0.85=85.5KN/m2
模板设计:
500×500mm柱模板厚度为15mm,竖楞间距200mm,设柱箍间距500mm。
(施工手册P518)
强度验算:
q=85.5×103/106×500×0.85×0.85=30.7KN/m
L1=500L3=L2=530
N=a/2q=500/2×30.7=7675N
M=l/8q12=1/8×30.7×5302=1×106N.mm
σ=N/A+M/Wn=7675/489+1×106/5075=212N/mm2<215N/mm2(满足要求)
模板设计:
550×850mm柱模板厚度为15mm,竖楞间距200mm,设柱箍间距500mm,柱中设计一道M18。
(施工手册P518)
砼侧压力设计值:
F=24×3.2×1.2×0.85=KN/m2
倾倒砼时产生的水平荷载:
4×1.4×0.85=KN/m2
荷载组合:
F/=78.3+4.76=83.1KN/m2
化为均布荷载:
q1=83.1×0.5=KN/m
q2=78.3×0.5=39.15/m
σ=M/Wn=0.1q1L2/Wn=0.1×41.55×4252/5075=148N/mm2<215N/mm2(满足要求)
W=0.677q2L4/100EI=0.677×39.15×4254/100×2.06×105×12.19×104=0.4<3mm(满足要求)
对拉螺栓的拉力N=83.1×0.5×0.2=8.31KN
σ=N/A=8310/189=43.9N/mm2<170N/mm2(满足要求)
十、梁模板计算:
(施工手册P519)
1、小楞验算:
梁作用在小楞上的荷载简化为一个集中荷载计算,小楞间距取450mm。
模板结构自重:
0.5KN/m2
新浇砼自重:
24KN/m3
钢筋自重1.5KN/m3
P=1.2×(25.5×0.25×0.75+0.5×0.25)×0.45+1.4×(1.5+2)×0.25×0.45=3.2kN
抗弯强度验算:
M=1/8PL(2-b/L)=1/8×3200×900×(2-250/900)=0.62×106N.mm。
σ=M/Wn=0.62×106/5075=122N/mm2<250N/mm2(满足要求)
扰度验算:
ω=P/L/48EI=3200×900/48×2.06×105×12.19×104<500/250=2mm(满足要求)
2、钢管立柱稳定性验算:
施工手册P520
=1.2×(0.149×3.2+1.5×0.9×0.9+25×0.75×0.9×0.9)+1.4×(1+2)×0.9×0.9=23.66kN/0.7/489=69N/mm2<250N/mm2(满足要求)
十一、梁、板模板扣件钢管高支撑架计算书
(一)、概况
实验楼 五层(8~12)/(C~E)轴梁截面尺寸为400×900mm,跨度为12m,梁顶标高15.56m。
(9~11)/(Q~N)轴梁截面尺寸为400×800mm,跨度为12m,梁顶标高15.56m。
故此部分作高支模施工。
梁支撑立杆的纵、横间距距L=0.9米,立杆的步距h=1.2米,梁底增加2道承重立杆。
图1梁模板支撑架立面简图
(二)、立杆的稳定性计算
立杆的稳定性计算公式
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=7.57kN(已经包括组合系数1.4)
脚手架钢管的自重N2=1.20×0.129×14.760=2.285kN
N=7.57+2.285=9.855kN
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比L0/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
——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2);
[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;
L0——计算长度(m);
如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架,由公式
(1)或
(2)计算
L0=k1uh
(1)
L0=(h+2a)
(2)
k1——计算长度附加系数,取值为1.163;
u——计算长度系数,u=1.700(施工手册P197表5-16);
a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.30m;
公式
(1)的计算结果:
L0=1.163×1.700×1.80=3.559m
=3559/15.8=225.253
=0.144(施工手册P197表5-18)
=9855/(0.144×489)=139.954N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
公式
(2)的计算结果:
L0=1.800+2×0.300=2.400m
=2400/15.8=151.899
=0.301
=9855/(0.301×489)=66.955N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由公式(3)计算
L0=k1k2(h+2a)(3)
k2——计算长度附加系数,取值为1.032;
公式(3)的计算结果:
L0=1.163×1.032×(1.800+2×0.300)=2.881m
=2881/15.8=182.342
=0.216
=9855/(0.216×489)=93.303N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
(三)、楼板强度的计算
A.计算楼板强度说明
验算楼板强度时按照最不利考虑,楼板的跨度取3.75m,楼板承受的荷载按照线均布考虑。
宽度范围内配筋2级钢筋,配筋面积As=2940.6mm2,fy=300N/mm2。
板的截面尺寸为b×h=3750mm×180mm,截面有效高度h0=160mm。
按照楼板每7天浇筑一层,所以需要验算28天后板的承载能力是否满足荷载要求,其计算简图如下:
B.计算楼板混凝土28天的强度是否满足承载力要求
楼板计算长边3.75m,短边3.75m,
楼板计算范围内摆放5×5排脚手架,将其荷载转换为计算宽度内均布荷载。
地下室顶板所需承受的荷载为
q=1×1.20×(0.35+25.00×0.2)+
3×1.20×(0.35+25.00×0.2)+
4×1.20×(2.39×5×5/3.75/3.75)+
1.4×(2.00+1.00)=41.78kN/m2
计算单元板带所承受均布荷载q=3.75×41.78=156.66kN/m
板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算
Mmax=0.0513×ql2=0.0513×156.66×3.752=113.018kN.m
查温度、龄期对混凝土强度影响曲线,得到28天后混凝土强度达到100%,C30混凝土强度近似等效为C30。
混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=14.30N/mm2
则可以得到矩形截面相对受压区高度:
=Asfy/bh0fcm=2940.6×300/(3750×16014.30)=0.103
钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力计算系数为
s=
(1-
/2)=0.098
此层楼板所能承受的最大弯矩为:
M4=
sbh02fcm=0.098×3750×1602×14.3×10-6=134.5kN.m
结论:
由于
M=134.5>Mmax=113.018
所以第28天以后的各层楼板强度和足以承受以上楼层传递下来的荷载,即主体结束后地下室顶模板支撑可以拆除。
(四)、模板支撑搭设要求
1、模板安装按施工设计计算书进行,严禁随意变动。
2、上层和下层支柱在同一垂直线上,模板及支撑系统在安装过程中,必须设置临时固定设施。
3、支柱全部安装完毕后,应及时沿横向和纵向加设水平平撑和垂直剪刀撑。
4、拆除时严格遵守安全规定,高处、复杂结构的模板拆除时派专人指挥,严禁非作业人员进入作业区。
5、拆除的模板,柱杆、支撑要及时运走,妥善堆放。
6、拆除板,梁、柱墙模板,在4米以上的作业时应搭设脚手架或操作平台,并设防护栏杆,严禁在同一垂直面上操作。
7、验收合格方可进行作业,未经验收或验收不合格不得作下一道工序作业。
8、作业层上的施工荷载应符合设计要求,不得超载,不得将模板、支撑、泵送混凝土和砂浆的输送管固定在脚手架上,严禁悬挂起重设备。
9、坚决杜绝盲目指挥操作,根据架子工有关技术及规范进行施工搭设,经常检查所搭设顶架是否符合安全规范,发现隐患应及时处理,所有材料应放在不易坠落的位置,发现有易坠落的物料应及时转移到楼面或地面。
10、进入施工现场施工的工作人员应遵守工地现场有关规章制度,坚决杜绝盲目指挥操作,必须戴安全帽,不得穿硬底鞋,不得穿拖鞋及赤脚,不得酒后高空作业,不得向下抛掷杂物,不得乱掉烟头火种,悬空搭设必须系安全带。
11、在满堂架使用期间,严禁拆除下列杆件:
主节点处的纵、横向水平杆、纵横向扫地杆、连墙拉杆、顶墙杆。
12、在高支模时,作业层必须满铺竹板做好防护,方可上人操作。
13、梁及楼板采用散拼模板,钢管支撑体系为:
立管间距900×900,水平管间距1800。
从楼板面起200设扫地杆一道,立杆底垫500×500木垫板,增加单杆的承压面积。
14、 高支模架应按脚手架的要求施工(两步三跨),按规定在一定的位置用连墙杆拉结起来,不好埋拉结点的地方和混凝土柱拉结起来。
15、立杆的接头必须采用对接扣件连接,应符合下列规定:
1)、立杆上的对接扣件应交错布置,两根相邻立杆的接头不应设置在同步内,相邻接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm,各接头中心至主节点的距离不宜大于1/3步距。
2)、水平杆的立杆在支模顶层杆的搭接长度不应小于1000mm,应采用不小于3个旋转扣件固定。
端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。
3)、纵横向水平杆应按满堂架的要求搭设,两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm。
4)、支模架不能和外架连按在一起,更不能以外架作为支模架使用,支模架应有独立的整体性和稳定性。
5)、满堂架四边与中间立杆应设置一道纵向剪刀撑,由底至顶连续设置。
十二、安全措施及要求
1、所有操作人员应进入现场后,应做好进场教育,并做好会议记录,进行详细的安全技术交底。
2、 架子工作业时,必须佩带好安全帽、系好安全带,严禁穿高跟鞋、拖鞋或硬底带钉易滑鞋作业,工具及零件应放在工具包内,服从指挥,集中思想、相互配合,拆除下来的材料不乱抛、乱扔。
支模架作业下方不准站人,架子工不准在架子上打闹、嬉笑。
3、每一楼层支模架搭设完毕后,必须验收合格后方可使用。
4、高空作业遇六级以上大风时,应停止高空作业。
5、及时收集气象资料,并通知全体施工人员,便于安排工作和进一步采取措施。
1、模板支撑不得使用腐朽、扭裂、劈裂的材料。
顶撑要垂直,底端平整坚实,并加垫木。
木楔要钉牢,并用横顺拉杆和剪刀撑拉牢。
2、支模应按工序进行,模板没有固定前,不得进行下道工序。
禁止利用拉杆、支撑攀登上下。
3、支设独立柱模应设临时工作台,不得站在柱模上操作和在梁模上行走。
4、拆除模板应经施工技术人员同意。
操作时应按顺序分段进行,严禁猛撬、硬砸或大面积撬落和拉倒。
工完前不得留下松动和悬挂的模板,拆下的模板应及时运送到指定地点集中堆放。
5、支撑底端地面应整平夯实,并加垫木,不得垫砖,调整高底的木楔要钉牢,木楔不宜垫得过高。
6、二人抬运模板时要互相配合,协同工作。
传送模板、工具应用运输工具或用绳子系牢后升降,不得乱扔。
7、不得在脚手架上堆放大批模板等材料。
8、纵横水平撑、斜撑等不得搭在门窗框和脚手架上。
通道中间的斜撑、拉杆等应设在1.80m高以上。
9、支模中如需中间停歇,应将支撑、搭头、柱头封板等钉牢,防止因扶空、踏空而坠落造成事故。
10、拆模前,周围应设围栏或警戒标志,重要通道应设专人看管,禁人入内。
11、拆模的顺序应按自上而下,从里到外,先拆掉支撑的水平和斜支撑,后拆模板支撑,梁应先拆侧模后拆底模,拆模人应站一侧,不得站在拆模下方,几人同时拆模应注意相互间安全距离,保证安全操作。
12、拆下的模板应及时运到指定的地点集中堆放或清理归垛,防止钉子扎脚伤人。
十三、应急预案
1、本着最大限度地减少事故损失,保障员工生命财产安全的原则制定本预案。
2、事故应急救援预案工作应坚持一下原则:
(1)统一指挥、分工负责、相互配合、快速高效。
(2)以本项目部下属单位为主组织自救。
(3)与建设、监理单位协商并提供事故施救所需的一切便利条件。
3、项目部成立事故应急施救领导小组:
组长:
王孟武
副组长:
吴刚刘晓峰
成员:
黄世清、刘磊、丁勇、牛敏、郑玉怀、周文山、王伟、张兆喜、董德钦
4、施工现场发生重、特大安全事故后,现场各施工队应迅速采取措施,封闭并保护现场,抢救受伤人员和物资、疏散事故危险区域人员,控制事故发展,最大限度地减少人员伤亡和经济损失,并立即向有关单位报告事故情况。
5、各施工队应加强全体员工的安全教育,提高全体员工防范重、特大安全事故的应急能力。
工人进场组织一次有针对性的应急救援演练,保障应急能力。
6、如模板坍塌,应立即组织人员对伤者进行救助,首先要清点被埋人数、地点位置,防止施救时造成二次伤害,对坍塌处进行加固处理,维护好现场秩序。
十四、梁模板高支撑架的构造和施工要求
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;
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,采用等步距设置;
b.当支架很高,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1.2m为宜,不宜超过1.2m。
3.整体性构造层的设计:
a.当支撑架横向高宽比≥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;
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