柱子加固方案.docx
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柱子加固方案
柱模板的计算依据《建筑施工手册》第四版、《建筑施工计算手册》江正荣着、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《混凝土结构设计规范》GB50010-2015、《钢结构设计规范》(GB50017-2016)等规范编制。
柱模板的背部支撑由两层(木楞或钢楞)组成,第一层为直接支撑模板的竖楞,用以支撑混凝土对模板的侧压力;第二层为支撑竖楞的柱箍,用以支撑竖楞所受的压力;柱箍之间用对拉螺栓相互拉接,形成一个完整的柱模板支撑体系。
柱模板设计示意图
柱截面宽度B(mm):
3000.00;柱截面高度H(mm):
2500.00;柱模板的总计算高度:
H=5.00m;
根据规范,当采用溜槽、串筒或导管时,倾倒混凝土产生的荷载标准值为
2.00kN/m2;
计算简图
一、参数信息
1.基本参数
柱截面宽度B方向对拉螺栓数目:
8;柱截面宽度B方向竖楞数目:
21;柱截面高度H方向对拉螺栓数目:
7;柱截面高度H方向竖楞数目:
17;对拉螺栓直径(mm):
M14;
2.柱箍信息
柱箍材料:
钢楞;截面类型:
圆钢管48X3.0;
钢楞截面惯性矩I(cm4):
10.78;钢楞截面抵抗矩W(cm3):
4.49;
柱箍的间距(mm):
450;柱箍合并根数:
2;
3.竖楞信息
竖楞材料:
木楞;竖楞合并根数:
2;
宽度(mm):
40.00;高度(mm):
70.00;
4.面板参数
面板类型:
胶合面板;面板厚度(mm):
13.00;
面板弹性模量(N/mm2):
9500.00;面板抗弯强度设计值fc(N/mm2):
13.00;
面板抗剪强度设计值(N/mm2):
1.50;
5.木方和钢楞
方木抗弯强度设计值fc(N/mm2):
13.00;方木弹性模量E(N/mm2):
9500.00;
方木抗剪强度设计值ft(N/mm2):
1.50;
钢楞弹性模量E(N/mm2):
210000.00;钢楞抗弯强度设计值
fc(N/mm2):
205.00;
二、柱模板荷载标准值计算
其中丫一混凝土的重力密度,取25.000kN/m3;
t--新浇混凝土的初凝时间,可按现场实际值取,输入0时系统按
200/(T+15)计算,得10.000h;
T--混凝土的入模温度,取5.000C;
V--混凝土的浇筑速度,取2.500m/h;
H--模板计算高度,取5.000m;
3--外加剂影响修正系数,取1.200;
曲-混凝土坍落度影响修正系数,取1.150。
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;
分别计算得120.008kN/m2、125.000kN/m2,取较小值120.008kN/m2作为本工程计算荷载。
计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=120.008kN/m2;倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=2kN/m2。
三、柱模板面板的计算模板结构构件中的面板属于受弯构件,按简支梁或连续梁计算。
本工程中取柱截面宽度B方向和H方向中竖楞间距最大的面板作为验算对象,进行强度、刚度计算。
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。
由前述参数信息可知,柱截面高度H方向竖楞间距最大,为匸154mm且竖楞数为21,面板为大于3跨,因此柱截面高度H方向面板按均布荷载作用下下的三跨连续梁进行计算。
面板计算简图
1.面板抗弯强度验算
对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的三跨连续梁用下式计算最大跨中弯距:
其中,M--面板计算最大弯距(N•mm)
q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值qi:
1.2X120.01X0.45X
0.90=58.324kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值q2:
1.4X2.00X0.45X
0.90=1.134kN/m;
式中,0.90为按《施工手册》取用的临时结构折减系数。
q=q1+q2=58.324+1.134=59.458kN/m;
面板的最大弯距:
M=0.1X59.458X154X154=1.41X105N.mm;
面板最大应力按下式计算:
其中,(T--面板承受的应力(N/mvm);
M--面板计算最大弯距(N•mm)
W--面板的截面抵抗矩:
b:
面板截面宽度,h:
面板截面厚度;
W=450X13.0X13.0/6=1.27X104mm3;
f--面板的抗弯强度设计值(N/mm2);f=13.000N/mm2;
面板的最大应力计算值:
冲M/W=1.41X105/1.27X104=11.125N/mm;
面板的最大应力计算值(r=11.125N/mm小于面板的抗弯强度设计值
[d=13N/mm,满足要求!
2.面板抗剪验算
最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,公式如下:
其中,V--面板计算最大剪力(N);
l--计算跨度(竖楞间距):
l=154.0mm;
q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值qi:
1.2X120.01X0.45X
0.90=58.324kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值q2:
1.4X2.00X0.45X
0.90=1.134kN/m;
式中,0.90为按《施工手册》取用的临时结构折减系数。
q=q1+q2=58.324+1.134=59.458kN/m;
面板的最大剪力:
V二0.6X59.458X154.0=5493.909N;
截面抗剪强度必须满足下式:
其中,T--面板承受的剪应力(N/mm);
V--面板计算最大剪力(N):
V=5493.909N;
b--构件的截面宽度(mm):
b=450mm;
hn--面板厚度(mm):
hn=13.0mm;
fv---面板抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=13.000N/mm2;
面板截面受剪应力计算值:
t=3X5493.909/(2X450X13.0)=1.409N/mm2;
面板截面抗剪强度设计值:
[fv]=1.500N/mm2;
面板截面的受剪应力r=1.409N/mm2小于面板截面抗剪强度设计值
2
[fv]=1.5N/mm,满足要求!
3.面板挠度验算
最大挠度按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,挠度计算公式如下:
其中,q--作用在模板上的侧压力线荷载(kN/m):
q=120.01X0.45=54.00kN/m;
v-面板最大挠度(mm);
l--计算跨度(竖楞间距):
l=154.0mm;
E--面板弹性模量(N/mm2):
E=9500.00N/mm2;
I--面板截面的惯性矩(mm4);
I=450X13.0X13.0X13.0/12=8.24X104mm4;
面板最大容许挠度:
[v]=154/250=0.616mm;
面板的最大挠度计算值:
v=0.677X54.00X154.04/(100X9500.0X8.24X104)=0.263mm;
面板的最大挠度计算值v=0.263mm小于面板最大容许挠度设计值[v]=
0.616mm满足要求!
四、竖楞方木的计算模板结构构件中的竖楞(小楞)属于受弯构件,按连续梁计算。
本工程柱高度为5.0m,柱箍间距为450mm竖楞为大于3跨,因此按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,竖楞采用木楞,宽度40mm高度70mm截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
3
W=40X70X70/6=32.67cm3;
I=40X70X70X70/12=114.33cm4;
竖楞方木计算简图
1.抗弯强度验算
支座最大弯矩计算公式:
其中,M--竖楞计算最大弯距(N•mm)
l--计算跨度(柱箍间距):
l=450.0mm;
q--作用在竖楞上的线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值qi:
1.2X120.01X0.15X
0.90=19.182kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值q2:
1.4X2.00X0.15X
0.90=0.373kN/m;
q=(19.182+0.373)/2=9.778kN/m;
竖楞的最大弯距:
M=0.1X9.778X450.0X450.0=1.98X105N.mm;其中,(T--竖楞承受的应力(N/mm);
M--竖楞计算最大弯距(N•mm)
W--竖楞的截面抵抗矩(mm3),W=3.27X104;
f--竖楞的抗弯强度设计值(N/mm2);f=13.000N/mm2;
竖楞的最大应力计算值:
尸M/W=1.98X105/3.27X104=6.061N/mm2;
竖楞的最大应力计算值°=6.061N/mm2小于竖楞的抗弯强度设计值
[d=13N/mm,满足要求!
2.抗剪验算
最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,公式如下
其中,V--竖楞计算最大剪力(N);
l--计算跨度(柱箍间距):
l=450.0mm;
q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值qi:
1.2X120.01X0.15X
0.90=19.182kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值q2:
1.4X2.00X0.15X0.90=0.373kN/m;
q=(19.182+0.373)/2=9.778kN/m;
竖楞的最大剪力:
V二0.6X9.778X450.0=2639.930N;截面抗剪强度必须满足下式:
其中,T--竖楞截面最大受剪应力(N/mm);
V--竖楞计算最大剪力(N):
V=2639.930N;
b--竖楞的截面宽度(mm):
b=40.0mm;
hn--竖楞的截面高度(mm):
hn=70.0mm;
fv--竖楞的抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=1.500N/mm2;
竖楞截面最大受剪应力计算值:
t=3X2639.930/(2X40.0X
2
70.0)=1.414N/mm2;
竖楞截面抗剪强度设计值:
[fv]=1.500N/mm2;
竖楞截面最大受剪应力计算值T=1.414N/mm小于竖楞截面抗剪强度设计
值[fv]=1.5N/mm2,满足要求!
3.挠度验算
最大挠度按三跨连续梁计算,公式如下:
其中,q--作用在竖楞上的线荷载(kN/m):
q=120.01X0.15=17.76kN/m;
v-竖楞最大挠度(mm);
l--计算跨度(柱箍间距):
l=450.0mm;
E--竖楞弹性模量(N/mm2):
E=9500.00N/mm2;
I--竖楞截面的惯性矩(mm4),I=1.14X106;
竖楞最大容许挠度:
[v]=450/250=1.8mm;
竖楞的最大挠度计算值:
v=0.677X17.76X450.04/(100X9500.0X1.14X106)=0.454mm;
竖楞的最大挠度计算值v=0.454mm小于竖楞最大容许挠度[V=1.8mm,
满足要求!
五、B方向柱箍的计算
本算例中,柱箍采用钢楞,截面类型为圆钢管48X3.0;
截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
钢柱箍截面抵抗矩W=4.49cm3;
钢柱箍截面惯性矩I=10.78cm4;
柱箍为大于3跨,按集中荷载三跨连续梁计算(附计算简图):
B方向柱箍计算简图
其中P--竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN);
P=(1.2
X120.01X0.9+1.4X2X0.9)X0.148X0.45/2
=4.4kN;
B方向柱箍剪力图(kN)最大支座力:
N=12.510kN
B方向柱箍弯矩图(kN•m)
最大弯矩:
M=0.434kN.m;
B方向柱箍变形图(mm)
最大变形:
V=0.242mm;
1.柱箍抗弯强度验算
柱箍截面抗弯强度验算公式
其中,柱箍杆件的最大弯矩设计值:
M=0.43kN.m;弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩:
W=4.49cm
B边柱箍的最大应力计算值:
卢92.11N/mm2;
柱箍的抗弯强度设计值:
[f]=205N/mm2;
B边柱箍的最大应力计算值卢92.11N/mm2小于柱箍的抗弯强度设计值
[f]=205N/mm2,满足要求!
2.柱箍挠度验算
经过计算得到:
V0.242mm;
柱箍最大容许挠度:
[V二333.3/250=1.333mm;
柱箍的最大挠度V0.242mm小于柱箍最大容许挠度[V=1.333mm,满足
要求!
六、B方向对拉螺栓的计算
计算公式如下:
其中N--对拉螺栓所受的拉力;
2
A--对拉螺栓有效面积(mm);
f--对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;查表得:
对拉螺栓的型号:
M14;
对拉螺栓的有效直径:
11.55mm;
对拉螺栓的有效面积:
A=105mm2;对拉螺栓所受的最大拉力:
N=12.51kN。
对拉螺栓最大容许拉力值:
[N]=1.70X10,1.05x10-4=17.85kN;
对拉螺栓所受的最大拉力N=12.51kN小于对拉螺栓最大容许拉力值[N]=17.85kN,对拉螺栓强度验算满足要求!
七、H方向柱箍的计算
本工程中,柱箍采用钢楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本工程中,柱箍采用钢楞,截面类型为圆钢管48X3.0;
截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
钢柱箍截面抵抗矩W=4.49cm3;
钢柱箍截面惯性矩I=107.8cm4;
柱箍为大于3跨,按三跨连续梁计算(附计算简图):
H方向柱箍计算简图
其中P--竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN);
=(1.2x120.01x0.9+1.4x2X0.9)x0.154x0.45/2=4.58
kN;
H方向柱箍剪力图(kN)最大支座力:
N=11.763kN
H方向柱箍弯矩图(kN•m)最大弯矩:
M=0.376kN.m;
H方向柱箍变形图(mm)最大变形:
V=0.192mm;1.柱箍抗弯强度验算
柱箍截面抗弯强度验算公式
其中,
柱箍杆件的最大弯矩设计值:
M=0.38kN.m;弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩:
W=4.49cm3;
H边柱箍的最大应力计算值:
。
二79.651N/mm2;
柱箍的抗弯强度设计值:
[f]=205N/mm2;
H边柱箍的最大应力计算值卢79.651N/mm2小于柱箍的抗弯强度设计值
[f]=205N/mm2,满足要求!
2.柱箍挠度验算
经过计算得到:
V=0.192mm;
柱箍最大容许挠度:
[V]=312.5/250=1.25mm;
柱箍的最大挠度V=0.192mm小于柱箍最大容许挠度[V]=1.25mm,满足
要求!
八、H方向对拉螺栓的计算
验算公式如下:
其中N--对拉螺栓所受的拉力;
A--对拉螺栓有效面积(mm2);
f--对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;
查表得:
对拉螺栓的直径:
M14;
对拉螺栓有效直径:
11.55mm;
对拉螺栓有效面积:
A=105mm2;
对拉螺栓最大容许拉力值:
[N]=1.70X10,1.05x10-4=17.85kN;
对拉螺栓所受的最大拉力:
N=11.763kN。
对拉螺栓所受的最大拉力:
N=11.763kN小于[N]=17.85kN,对拉螺栓强度验算满足要求!
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