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板模板
板模板(轮扣式支撑)计算书
建筑名称:
津南区咸水沽镇鑫洋园还迁安置房项目(二地块)1#-14#楼及地下车库
建设地点:
本工程座落于天津市津南区咸水沽镇北环路与坤元路之间。
建设单位:
天津海河金岸投资建设开发有限公司
设计单位:
天津市建院联合设计有限公司
勘察单位:
承德华勘五一四工程勘察设计有限公司
监理单位:
河北中基华工程项目管理有限公司
施工单位:
天津富凯建设集团有限公司
一、综合说明
由于其中模板支撑架高3.546米,为确保施工安全,编制本专项施工方案。
设计范围包括:
楼板,长×宽=6m×4.2m,厚0.58m。
特别说明:
轮扣式模板支架目前尚无规范,本计算书参考扣件式规范的相关规定进行计算。
据研究,轮扣式模板支架在有上轮扣的情况下,其承载力可比扣件式提高15%左右,在计算中暂不做调整,但在搭设过程中要注意检查,支模架的上轮扣不能缺失。
(一)模板支架选型
根据本工程实际情况,结合施工单位现有施工条件,经过综合技术经济比较,选择轮扣式钢管脚手架作为模板支架的搭设材料,进行相应的设计计算。
(二)编制依据
1、中华人民共和国行业标准,《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)。
2、《建筑施工安全手册》(杜荣军主编)。
3、建设部《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)。
4、本工程相关图纸,设计文件。
5、国家有关模板支撑架设计、施工的其它规范、规程和文件。
二、搭设方案
(一)基本搭设参数
模板支架高H为3.546m,立杆步距h(上下水平杆轴线间的距离)取1.3m,立杆纵距la取0.6m,横距lb取0.6m。
立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的自由长度a取0.05m。
整个支架的简图如下所示。
模板底部的方木,截面宽100mm,高100mm,布设间距0.6m。
(二)材料及荷载取值说明
本支撑架使用Φ48×3.2钢管,钢管壁厚不得小于3mm,钢管上严禁打孔;采用的扣件,应经试验,在螺栓拧紧扭力矩达65N·m时,不得发生破坏。
模板支架承受的荷载包括模板及支架自重、新浇混凝土自重、钢筋自重,以及施工人员及设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载等。
三、板模板支架的强度、刚度及稳定性验算
荷载首先作用在板底模板上,按照"底模→底模方木/钢管→横向水平钢管→可调托座→立杆→基础"的传力顺序,分别进行强度、刚度和稳定性验算。
其中,取与底模方木平行的方向为纵向。
(一)板底模板的强度和刚度验算
模板按三跨连续梁计算,如图所示:
(1)荷载计算
模板的截面抵抗矩为:
W=600×142/6=1.96×104mm3;
模板自重标准值:
x1=0.3×0.6=0.18kN/m;
新浇混凝土自重标准值:
x2=0.58×24×0.6=8.352kN/m;
板中钢筋自重标准值:
x3=0.58×1.1×0.6=0.383kN/m;
施工人员及设备活荷载标准值:
x4=1×0.6=0.6kN/m;
振捣混凝土时产生的荷载标准值:
x5=4×0.6=2.4kN/m。
以上1、2、3项为恒载,取分项系数1.35,4、5项为活载,取分项系数1.4,则底模的荷载设计值为:
g1=(x1+x2+x3)×1.35=(0.18+8.352+0.383)×1.35=12.035kN/m;
q1=(x4+x5)×1.4=(0.6+2.4)×1.4=4.2kN/m;
对荷载分布进行最不利布置,最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值。
跨中最大弯矩计算简图
跨中最大弯矩计算公式如下:
M1max=0.08g1lc2+0.1q1lc2=0.08×12.035×0.62+0.1×4.2×0.62=0.498kN·m
支座最大弯矩计算简图
支座最大弯矩计算公式如下:
M2max=-0.1g1lc2-0.117q1lc2=-0.1×12.035×0.62-0.117×4.2×0.62=-0.61kN·m;
经比较可知,荷载按照图2进行组合,产生的支座弯矩最大。
Mmax=0.61kN·m;
(2)底模抗弯强度验算
取Max(M1max,M2max)进行底模抗弯验算,即
σ=M/W σ=0.61×106/(1.96×104)=31.131N/mm2 底模面板的受弯强度计算值σ=31.131N/mm2小于抗弯强度设计值fm=40N/mm2,满足要求。 (3)底模抗剪强度计算。 荷载对模板产生的剪力为Q=0.6g1lc+0.617q1lc=0.6×12.035×0.6+0.617×4.2×0.6=5.887kN; 按照下面的公式对底模进行抗剪强度验算: τ=3Q/(2bh)≤fv τ=3×5887.433/(2×600×14)=1.051N/mm2; 所以,底模的抗剪强度τ=1.051N/mm2小于抗剪强度设计值fv=2N/mm2满足要求。 (4)底模挠度验算 模板弹性模量E=6000N/mm2; 模板惯性矩I=600×143/12=1.372×105mm4; 根据JGJ130-2001,刚度验算时采用荷载短期效应组合,取荷载标准值计算,不乘分项系数,因此,底模的总的变形按照下面的公式计算: νmax=0.677(x1+x2+x3)lc4/(100EI)+0.990(x14+x5)lc4/(100EI) νmax=14.177mm; 底模面板的挠度计算值νmax=14.177mm大于挠度设计值[ν]=min(600/150,10)mm,不满足要求。 (二)底模方木的强度和刚度验算 按三跨连续梁计算 (1)荷载计算 模板自重标准值: x1=0.3×0.6=0.18kN/m; 新浇混凝土自重标准值: x2=0.58×24×0.6=8.352kN/m; 板中钢筋自重标准值: x3=0.58×1.1×0.6=0.383kN/m; 施工人员及设备活荷载标准值: x4=1×0.6=0.6kN/m; 振捣混凝土时产生的荷载标准值: x5=4×0.6=2.4kN/m; 以上1、2、3项为恒载,取分项系数1.35,4、5项为活载,取分项系数1.4,则底模的荷载设计值为: g2=(x1+x2+x3)×1.35=(0.18+8.352+0.383)×1.35=12.035kN/m; q2=(x4+x5)×1.4=(0.6+2.4)×1.4=4.2kN/m; 支座最大弯矩计算简图 支座最大弯矩计算公式如下: Mmax=-0.1×g2×la2-0.117×q2×la2=-0.1×12.035×0.62-0.117×4.2×0.62=-0.61kN·m; (2)方木抗弯强度验算 方木截面抵抗矩W=bh2/6=100×1002/6=16.667×104mm3; σ=M/W σ=0.61×106/(16.667×104)=3.661N/mm2; 底模方木的受弯强度计算值σ=3.661N/mm2小于抗弯强度设计值fm=30N/mm2,满足要求。 (3)底模方木抗剪强度计算 荷载对方木产生的剪力为Q=0.6g2la+0.617q2la=0.6×12.035×0.6+0.617×4.2×0.6=5.887kN; 按照下面的公式对底模方木进行抗剪强度验算: τ=3Q/(2bh)≤fv τ=3×5887.433/(2×100×100)=0.883N/mm2; 所以,底模方木的抗剪强度τ=0.883N/mm2小于抗剪强度设计值fv=2N/mm2满足要求。 (4)底模方木挠度验算 方木弹性模量E=9000N/mm2; 方木惯性矩I=100×1003/12=8.333×106mm4; 根据JGJ130-2001,刚度验算时采用荷载短期效应组合,取荷载标准值计算,不乘分项系数,因此,方木的总的变形按照下面的公式计算: νmax=0.521×(x1+x2+x3)×la4/(100×E×I)+0.192×(x4+x5)×la4/(100×E×I)=0.09mm; 底模方木的挠度计算值νmax=0.09mm小于挠度设计值[ν]=min(600/150,10)mm,满足要求。 (三)托梁材料计算 根据JGJ130-2001,板底托梁按三跨连续梁验算,承受本身自重及上部方木小楞传来的双重荷载,如图所示。 (1)荷载计算 材料自重: 0.0384kN/m;(材料自重,近似取钢管的自重,此时,偏于保守) 方木所传集中荷载: 取 (二)中方木内力计算的中间支座反力值,即 p=1.1g2la+1.2q2la=1.1×12.035×0.6+1.2×4.2×0.6=10.967kN; 按叠加原理简化计算,托梁的内力和挠度为上述两荷载分别作用之和。 (2)强度与刚度验算 托梁计算简图、内力图、变形图如下: 托梁采用: 木方: 100×100mm; W=166.667×103mm3; I=833.333×104mm4; 托梁计算简图 托梁计算弯矩图(kN·m) 托梁计算变形图(mm) 托梁计算剪力图(kN) 中间支座的最大支座力Rmax=10.994kN; 托梁的最大应力计算值σ=0.002×106/166.667×103=0.012N/mm2; 托梁的最大挠度νmax=0.001mm; 托梁的抗弯强度设计值fm=30N/mm2; 托梁的最大应力计算值σ=0.012N/mm2小于方木抗弯强度设计值fm=30N/mm2,满足要求! 托梁的最大挠度计算值νmax=0.001小于最大允许挠度[ν]=min(600/150,10)mm,满足要求! (四)立杆稳定性验算 立杆计算简图 1、不组合风荷载时,立杆稳定性计算 (1)立杆荷载 作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。 1.静荷载标准值包括以下内容: (1)支架的自重(kN): NG1=3.54×3.546=12.553kN; (2)模板的自重(kN): NG2=0.18×0.6×0.6=0.065kN; NG3=24×0.58×0.6×0.6=5.011kN; 静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=17.629kN; 2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载: (1)活荷载标准值: NQ=(0.6+2.4)×0.6×0.6=1.08kN 3.立杆的轴向压力设计值计算公式: N=1.2NG+1.4NQ=1.2×17.629+1.4×1.08=22.667kN (2)立杆稳定性验算。 按下式验算 σ=N/(φAKH)≤f φ--轴心受压立杆的稳定系数,根据长细比λ按《规程》附录C采用; A--立杆的截面面积,取4.5×102mm2; KH--高度调整系数,建筑物层高超过4m时,按《规程》5.3.4采用; 计算长度l0按下式计算的结果取大值: l0=h+2a=1.3+2×0.05=1.4m; l0=kμh=1.167×1.272×1.3=1.93m; 式中: h-支架立杆的步距,取1.3m; a--模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度,取0.05m; μ--模板支架等效计算长度系数,参照《规程》附表D-1,取1.272; k--计算长度附加系数,按《规程》附表D-2取值为1.167; 故l0取1.93m; λ=l0/i=1.93×103/15.9=122; 查《规程》附录C得φ=0.44; KH=1; σ=N/(φAKH)=22.667×103/(0.44×4.5×102×1)=114.478N/mm2; 立杆的受压强度计算值σ=114.478N/mm2小于立杆的抗压强度设计值f=205N/mm2,满足要求。 (五)立杆的地基承载力计算 立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求 p≤fg 地基承载力设计值: fg=fgk×kc=120×1=120kPa; 其中,地基承载力标准值: fgk=120kPa; 脚手架地基承载力调整系数: kc=1; 立杆基础底面的平均压力: p=N/A=0/0.25=0kPa; 其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值: N=0kN; 基础底面面积: A=0.25m2。 p=0kPa≤fg=120kPa。 地基承载力满足要求!
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