梁模板工程施工方案计算2.docx
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梁模板工程施工方案计算2.docx
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梁模板工程施工方案计算2
梁模板工程施工方案计算书
工程名称:
山东农大肥业科技有限公司年产5万吨黄腐酸钾生产车间项目
编制人:
日期:
一、
编制依据
1、工程施工图纸及现场概况
2、《建筑施工安全技术统一规范》GB50870-2013
3、《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013
4、《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011
5、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
6、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008
7、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
8、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
9、《钢结构设计规范》GB50017-2003
10、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002
11、《木结构设计规范》GB50005-2003
12、《混凝土模板用胶合板》GB/T17656-2008
13、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号
14、《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》建质[2009]254号
二、工程参数
梁模板支架参数
建筑施工危险等级
Ⅱ级
危险等级系数:
支撑结构
1.05
水平杆件
1
梁截面宽度
0.3m
梁截面高度
0.6m
支架高度
8.45m
楼板厚度
0.12m
板底立杆纵距la
1m
板底立杆横距lb
1m
梁立杆纵距
梁长度方向立杆纵距取1/2板底立杆纵距,0.5m
梁侧与梁底立杆横距
梁下设置1根立杆,间距450,450mm
钢管类型
φ48×3.0mm
水平杆最大步距
1.5m
顶步步距
1.24m
梁底步距是否加密
不加密
立杆伸出顶层水平杆长度a
0.5m
扫地杆离地高度
0.2m
面板
15mm厚木胶合板
梁底次楞
50×100mm方木,3根
梁底主楞
单钢管
梁侧次楞
50×100mm方木,间距200mm
梁侧主楞
双钢管,间距500mm
穿梁螺栓
穿梁螺栓直径12mm,间距:
500mm×400mm
剪刀撑设置
依据JGJ300-2013规范要求,采用有剪刀撑框架式支撑结构,剪刀撑宽度:
纵距方向6跨,横距方向6跨
支撑结构与既有结构连接情况
支撑结构与既有结构通过连墙件可靠连接
荷载标准值参数
永久荷载
新浇砼自重
24kN/m3
钢筋自重
1.5kN/m3
面板次楞自重
0.3kN/m2
支架自重
0.124kN/m
可变荷载
施工荷载及设备荷载
2.5kN/m2
砼下料水平荷载
2kN/m2
风荷载
山东泰安,基本风压:
0.3kN/m2
三、新浇砼对模板侧压力标准值计算
依据《砼结构工程施工规范GB50666-2011》,采用插入式振动器且浇筑速度不大于10m/h,砼坍落度不大于180mm时,新浇筑砼对模板的侧压力标准值,按下列公式分别计算,并取其中的较小值:
=0.28×24×5.7×1×1.22=46.73kN/m2
=24×0.6=14.4kN/m2
其中γc--混凝土的重力密度,取24kN/m3;
t0--新浇混凝土的初凝时间,按200/(T+15)计算,取初凝时间为5.7小时。
T:
混凝土的入模温度,经现场测试,为20℃;
V--浇筑速度,为砼浇筑高度(厚度)与浇筑时间的比值,取1.5m/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0.6m;
β--混凝土坍落度影响修正系数,取1。
根据以上两个公式计算,新浇筑混凝土对模板的侧压力标准值取较小值14.4kN/m2。
四、梁侧模板面板验算
面板采用木胶合板,厚度为15mm,验算跨中最不利抗弯强度和挠度。
计算宽度取1000mm。
面板的截面抵抗矩W=1000×15×15/6=37500mm3;
截面惯性矩I=1000×15×15×15/12=281250mm4;
(一)强度验算
1、面板按三跨连续板计算,其计算跨度取支承面板的次楞间距,L=0.20m。
2、荷载计算
新浇筑混凝土对模板的侧压力标准值G4k=14.4kN/m2,砼下料产生的水平荷载标准值Q2K=2kN/m2。
均布线荷载设计值为:
q1=(1.2×14.4+1.4×2)×1=20.08KN/m
q2=(1.35×14.4+1.4×0.7×2)×1=21.4KN/m
取较大值q=21.4KN/m作为设计依据。
3、强度验算
施工荷载为均布线荷载:
M1=0.1q1l2=0.1×21.4×0.202=0.09kN·m
面板抗弯强度设计值f=12.5N/mm2;
σ=
Mmax
=
0.09×106
=2.4N/mm2 W 37500 面板强度满足要求! (二)挠度验算 q=1×14.4=14.4kN/m; 面板最大容许挠度值: 200/400=0.5mm; 面板弹性模量: E=4500N/mm2; ν= 0.677ql4 = 0.677×14.400×2004 =0.12mm<0.5mm 100EI 100×4500×281250 满足要求! 五、梁侧模板次楞验算 次楞采用50×100mm(宽度×高度)方木,间距: 0.2m,截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为: 截面抵抗矩W=50×100×100/6=83333mm3; 截面惯性矩I=50×100×100×100/12=4166667mm4; (一)强度验算 1、次楞承受面板传递的荷载,按均布荷载作用下三跨连续梁计算,其计算跨度取主楞间距,L=0.5m。 2、荷载计算 新浇筑混凝土对模板的侧压力标准值G4k=14.4kN/m2,砼下料产生的水平荷载标准值Q2K=2kN/m2。 均布线荷载设计值为: q1=(1.2×14.4+1.4×2)×0.2=4.016KN/m q2=(1.35×14.4+1.4×0.7×2)×0.2=4.28KN/m 取较大值q=4.28KN/m作为设计依据。 3、强度验算 计算最大弯矩: Mmax=0.1ql2=0.1×4.28×0.52=0.107kN·m 最大支座力: 1.1ql=1.1×4.28×0.5=2.35kN 次楞抗弯强度设计值[f]=17N/mm2。 σ= Mmax = 0.107×106 =1.284N/mm2<17N/mm2 W 83333 满足要求! (二)抗剪强度验算 次楞最大剪力设计值V1=0.6q1l=0.6×4.28×0.5=1.284kN 木材抗剪强度设计值fv=1.6N/mm2; 抗剪强度按下式计算: τ= 3V = 3×1.284×103 =0.385N/mm2 2bh 2×50×100 次楞抗剪强度满足要求! (三)挠度验算 验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,故其作用效应的线荷载计算如下: q=14.4×0.2=2.88kN/m; 次楞最大容许挠度值=500/250=2mm; 次楞弹性模量: E=10000N/mm2; ν= 0.677ql4 = 0.677×2.88×5004 =0.029mm<2mm 100EI 100×10000×4166667 满足要求! 六、梁侧模板主楞验算 主楞采用双钢管,间距: 0.5m,截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为: 截面抵抗矩W=8990mm3; 截面惯性矩I=215700mm4; (一)强度验算 1、主楞承受次楞传递的集中荷载P=2.35kN,按集中荷载作用下三跨连续梁计算,其计算跨度取穿梁螺栓间距,L=0.4m。 主楞计算简图(kN) 主楞弯矩图(kN·m) 2、强度验算 最大弯矩Mmax=0.212kN·m 主楞抗弯强度设计值[f]=205N/mm2。 σ= Mmax = 0.212×106 = 23.582N/mm2<205N/mm2 W 8990 满足要求! (二)挠度验算 验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,其作用效应下次楞传递的集中荷载P=1.584kN,主楞弹性模量: E=206000N/mm2。 主楞最大容许挠度值: 400/150=2.7mm; 经计算主楞最大挠度Vmax=0.034mm<2.7mm。 满足要求! (三)悬挑段强度验算 穿梁螺栓距梁底距离150mm,次楞间距200mm, 弯矩M=2.35×0.15=0.35kN·m 主楞抗弯强度设计值[f]=205N/mm2。 σ= M = 0.35×106 = 38.932N/mm2<205N/mm2 W 8990 满足要求! (四)悬挑段挠度验算 验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,其作用效应下次楞传递的集中荷载P=1.584kN,主楞弹性模量: E=206000N/mm2。 容许挠度值: 150×2/400=0.8mm; 经计算主楞最大挠度Vmax=0.059mm<0.8mm。 满足要求! 七、对拉螺栓验算 对拉螺栓轴力设计值: N=abFs a——对拉螺栓横向间距;b——对拉螺栓竖向间距; Fs——侧模板承受的荷载设计值: Fs=0.95(rGG4k+rQQ2k)=0.95×(1.2×14.4+1.4×2)=19.08kN。 N=0.50×0.40×19.08=3.82kN。 对拉螺栓可承受的最大轴向拉力设计值Ntb=Anftb An——对拉螺栓净截面面积,M12螺栓An=76.0mm2 ftb——螺栓的抗拉强度设计值,强度等级5.6级,ftb=210N/mm2 Ntb=210×76.0/1000=15.96kN>N=3.82kN。 对拉螺栓抗拉强度满足要求! 八、梁底模板面板验算 面板采用木胶合板,厚度为15mm。 取梁底主楞间距0.5m作为计算单元。 面板的截面抵抗矩W=50×1.5×1.5/6=18.75cm3; 截面惯性矩I=50×1.5×1.5×1.5/12=14.063cm4; (一)强度验算 1、梁底次楞为3根,面板按两跨连续板计算,其计算跨度取梁底次楞间距,L=0.15m。 2、荷载计算 作用于梁底模板的均布线荷载设计值为: q1=[1.2×(24×0.6+1.5×0.6+0.3)+1.4×2.5]×0.5=11.11kN/m q2=[1.35×(24×0.6+1.5×0.6+0.3)+1.4×0.7×2.5]×0.5=11.76kN/m 根据以上两者比较应取q=11.76kN/m作为设计依据。 计算简图(kN) 弯矩图(kN·m) 剪力图(kN) 经过计算得到从左到右各支座力分别为: R1=0.66kN;R2=2.2kN;R3=0.66kN; 最大弯矩Mmax=0.033kN·m 梁底模板抗弯强度设计值[f](N/mm2)=12.5N/mm2; 梁底模板的弯曲应力按下式计算: σ= Mmax = 0.033×106 = 1.760N/mm2<12.5N/mm2 W 18.75×103 满足要求! (二)挠度验算 挠度验算时,荷载效应组合取永久荷载+施工均布荷载,分项系数均取1.0。 q=0.5×(24×0.6+1.5×0.6+0.3+2.5)=9.05kN/m; 面板弹性模量: E=4500N/mm2; 经计算,最大变形Vmax=0.038mm 梁底模板的最大容许挠度值: 150/400=0.4mm; 最大变形Vmax=0.038mm<0.4mm 满足要求! 九、梁底模板次楞验算 本工程梁底模板次楞采用方木,宽度50mm,高度100mm。 次楞的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=5×10×10/6=83.333cm3; I=5×10×10×10/12=416.667cm4; (一)强度验算 最大弯矩考虑为永久荷载与可变荷载的计算值最不利分配的弯矩和,取受力最大的次楞,按照三跨连续梁进行计算,其计算跨度取次楞下主楞的间距,L=0.5m。 次楞计算简图 荷载设计值q=2.20/0.5=4.400kN/m; 最大弯距Mmax=0.1ql2=0.1×4.400×0.52=0.110kN·m; 次楞抗弯强度设计值[f]=17N/mm2; σ= Mmax = 0.110×106 =1.320N/mm2<17N/mm2 W 83.333×103 次楞抗弯强度满足要求! (二)抗剪强度验算 V=0.6ql=0.6×4.400×0.5=1.320kN 木材抗剪强度设计值fv=1.6N/mm2; 抗剪强度按下式计算: τ= 3V = 3×1.320×103 =0.40N/mm2 2bh 2×50×100 次楞抗剪强度满足要求! (三)挠度验算 次楞最大容许挠度值: l/250=500/250=2mm; 挠度验算时,荷载效应组合取永久荷载+施工均布荷载,分项系数均取1.0。 q=1.697/0.5=3.394N/mm; 次楞弹性模量: E=10000N/mm2; ν= 0.677ql4 = 0.677×3.394×5004 =0.034mm<2mm 100EI 100×10000×416.667×104 次楞挠度满足要求! 一十、梁底模板主楞验算 主楞采用: 双钢管,截面抵拒矩W=8.99cm3,截面惯性矩I=21.57cm4,集中荷载P为次楞传递荷载。 计算简图(kN) (一)抗弯强度验算 弯矩图(kN·m) 经计算,从左到右各支座力分别为: R1=0.1kN;R2=3.33kN;R3=0.1kN; 最大弯矩Mmax=0.055kN·m; 材料抗弯强度设计值[f](N/mm2)=205N/mm2;; 抗弯强度按下式验算: σ= Mmax = 0.055×106 =6.118N/mm2<205N/mm2 W 8.99×103 梁底主楞抗弯强度满足要求! (二)挠度验算 构件最大容许挠度值: L/150=450/150=3.0mm或10mm; 经计算的最大变形值Vmax=0.009mm<3.0mm 梁底主楞挠度满足要求! 一十一、可调托撑承载力和扣件抗滑移验算 通过可调托撑传递给梁底立杆的最大荷载设计值为3.33kN,可调托撑受压承载力设计值为40kN。 通过扣件传递给梁侧立杆的荷载设计值为0.10kN,扣件抗滑承载力设计值为8kN,满足要求。 3.33kN<40kN,可调托撑承载力满足要求! 一十二、风荷载计算 1.风荷载标准值 风荷载标准值应按下式计算: ωk=µsµzω0 ω0---基本风压,按山东泰安10年一遇风压值采用,ω0=0.3kN/m2。 µs---支撑结构风荷载体形系数µs,将支撑架视为桁架,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》表8.3.1第33项和37项的规定计算。 支撑架的挡风系数=1.2×An/(la×h)=1.2×0.108/(0.5×1.5)=0.173 式中An--一步一跨范围内的挡风面积,An=(la+h+0.325lah)d=0.108m2 la----立杆间距,0.5m,h-----步距,1.5m,d-----钢管外径,0.048m 系数1.2-----节点面积增大系数。 系数0.325-----支撑架立面每平米内剪刀撑的平均长度。 单排架无遮拦体形系数: µst=1.2=1.2×0.173=0.21 无遮拦多排模板支撑架的体形系数: µs=µst 1-ηn =0.21 1-0.8810 =1.26 1-η 1-0.88 η----风荷载地形地貌修正系数。 n----支撑架相连立杆排数。 支撑架顶部立杆段距地面计算高度H=5m,按地面粗糙度C类 有密集建筑群的城市市区。 风压高度变化系数µz=0.65。 支撑架顶部立杆段风荷载标准值ωk=µzµsω0=0.65×1.26×0.3=0.246kN/m2 2.风荷载引起的立杆轴力标准值NWK 支撑结构通过连墙件与既有结构可靠连接时,可不考虑风荷载作用于支撑结构引起的立杆轴力NWK和弯矩MTK。 3.风荷载引起的立杆弯矩设计值M PWK—风荷载的线荷载标准值,PWK=ωkla=0.246×1=0.25kN/m ωk—风荷载标准值,ωk=0.246kN/m2,la—立杆纵向间距,la=1m 风荷载引起的立杆弯矩标准值MWK=MLK MLK= PWKh2 = 0.25×1.52 =0.056kN·m 10 10 风荷载引起的立杆弯矩设计值M=γQMWK=1.4×0.056=0.078kN·m 一十三、立杆稳定性验算 (一)立杆轴力设计值 支撑结构的危险等级系数(结构重要性系数)取1.05,梁模板水平杆件的危险等级系数(结构重要性系数)取1 1、梁底立杆承受梁荷载设计值: 1.05×3.33=3.50kN; 立杆承受支架自重荷载设计值: 1.05×1.2×8.45×0.124=1.32kN 梁底立杆轴向力设计值: 4.82kN; 2、梁侧立杆承受梁荷载设计值: 1.05×0.10=0.11kN; 立杆承受支架自重荷载设计值: 1.05×1.2×8.45×0.124=1.32kN 梁侧立杆承受楼板荷载设计值: 1.05×(1.2×((24+1.5)×0.12+0.3)×0.80×0.5+1.4×2.5×0.80×0.5)=3.16kN 梁侧立杆轴向力设计值: 4.59kN; 立杆最大轴向力设计值N=4.82kN (二)立杆计算长度 有剪刀撑框架式支撑结构中的单元框架稳定性验算时,立杆计算长度L0=βHβaμh μ—立杆计算长度系数,按《建筑施工临时支撑结构技术规范》附录表B-3水平杆连续取值。 表中主要参数取值如下: 有剪刀撑框架式支撑结构的刚度比, 其中E--弹性模量,取206000(N/mm2) I—钢管的截面惯性矩,取107800(mm4) h—立杆步距,取1500mm k—节点转动刚度,取35kN·m/rad ly—立杆的y向间距,取1000mm K= 206000×107800 + 1000 =0.53 1500×35×106 6×1500 ax—单元框架x向跨距与步距h之比,ax=lx/h=1/1.5=0.67 nx—单元框架的x向跨数,nx=6 x向定义: 立杆纵横向间距相同,x向为单元框架立杆跨数大的方向,取板底立杆纵距方向(延梁长度方向)。 根据以上参数查表,立杆计算长度系数μ=1.86 βa—扫地杆高度与悬臂长度修正系数,按附录表B-5水平杆连续取值,βa=1.03 其中a1—扫地杆高度与步距h之比,a1=0.2/1.5=0.13 a2—悬臂长度与步距h之比,a2=0.5/1.5=0.33 a—a1与a2中的较大值,a=0.33 βH—高度修正系数,架体高度8.45m,βH=1.08 立杆计算长度L0=βHβaμh=1.08×1.03×1.86×1.5=3.10m (三)立杆稳定性验算 有剪刀撑框架式支撑结构,应按下式对单元框架进行立杆稳定性验算: N ≤f A N--立杆轴力设计值,取4.82kN; --轴心受压构件的稳定系数,根据长细比λ=Lo/i查规范附录A取值; λ—计算长细比,λ=Lo/i=3100/15.90=195,查表 =0.189;梁处支撑结构单元框架加密,加密区立杆的稳定系数φ=0.8φ=0.8×0.189=0.15验算长细比时,计算长度取最大步距,λ=1500/15.90=94.3<180,立杆长细比满足要求! L0—立杆计算长度,取3100mm,i—杆件截面回转半径,取15.90mm; A—杆件截面积,取424mm2;f—钢材抗压强度设计值,取205N/mm2; N = 4.82×103 =75.786N/mm2 A 0.15×424 立杆稳定性满足要求! 立杆局部稳定性验算 有剪刀撑框架式支撑结构,组合风荷载时,还应按下式进行立杆局部稳定性验算: N--立杆轴力设计值,取4.82kN; --轴心受压构件的稳定系数,根据长细比λ=Lo/i查规范附录A取值; λ—计算长细比,λ=Lo/i=250/1.59=157,查表 =0.284 L0—立杆计算长度,进行局部稳定性验算时,L0=(1+2a)h=(1+2×0.333)×1.5=2.50m a—a1与a2中的较大值,a=0.333 其中a1—扫地杆高度与步距h之比,a1=0.2/1.5=0.133 a2—悬臂长度与步距h之比,a2=0.5/1.5=0.333 i—杆件截面回转半径,取1.59cm; A—杆件截面积,取424mm2;f—钢材抗压强度设计值,取205N/mm2; M—风荷载引起的立杆弯矩设计值,M=0.078kN·m W—杆件截面模量,W=4490mm3 N’E—立杆的欧拉临界力, N’E= π2EA = 3.1422×206000×424 =34.98kN λ2 1572 立杆稳定性验算如下: 4.82×103 + 0.078×106 0.284×424 4490×(1-1.1×0.284× 4.82 ) 34.98 =40.028+18.153=58.181N/mm2 立杆局部稳定性验算满足要求! 一十四、支撑结构地基承载力验算 1、支承于地基土上时,地基承载力设计值fg按下式计算: fg=kcfak fak——地基承载力特征值,按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的规定确定,地基土类型为粘性土,取fak=120kN/m2 kc——地基承载力调整系数,kc=0.5 地基承载力设计值fg=120×0.5=60kN/m2 2、计算立杆基础底面积Ag 立杆下设置垫板,垫板作用长度1m,作用宽度0.3m,立杆基础底面积取垫板作用面积。 立杆基础底面积Ag=1×0.3=0.3m2 3、支撑结构传至立杆基础底面的轴力设计值N=4.82kN 4、立杆基础底面的平均压力设计值P按下式计算: P= N = 4.82 =16.07kN/m2 Ag 0.3 地基承载力满足要求! 。
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