承插型盘扣式钢管支架计算书.docx
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承插型盘扣式钢管支架计算书
10、模板支架设计及计算
10.1地下室顶板支架计算(板厚200mm):
计算依据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)。
一、计算参数:
模板支架搭设高度为4。
8m,
立杆的纵距b=1.20m,立杆的横距l=1。
20m,立杆的步距h=1。
20m。
面板厚度18mm,剪切强度1。
4N/mm2,抗弯强度15。
0N/mm2,弹性模量6000。
0N/mm4。
木方50×100mm,间距250mm,剪切强度1。
6N/mm2,抗弯强度13.0N/mm2,弹性模量9500.0N/mm4.
梁顶托采用双钢管48×3。
5mm。
模板自重0。
35kN/m2,混凝土钢筋自重25.00kN/m3,施工活荷载3。
00kN/m2。
扣件计算折减系数取1.00。
图1楼板支撑架立面简图
图2楼板支撑架荷载计算单元
二、模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度.模板面板的按照三跨连续梁计算。
静荷载标准值q1=25。
000×0.200×1.200+0.350×1。
200=6.420kN/m
活荷载标准值q2=(2.000+1。
000)×1。
200=3.600kN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=120.00×1。
80×1。
80/6=64.80cm3;
I=120.00×1。
80×1。
80×1.80/12=58。
32cm4;
(1)抗弯强度计算
f=M/W<[f]
其中f——面板的抗弯强度计算值(N/mm2);
M——面板的最大弯距(N.mm);
W——面板的净截面抵抗矩;
[f]—-面板的抗弯强度设计值,取15。
00N/mm2;
M=0。
100ql2
其中q——荷载设计值(kN/m);
经计算得到M=0。
100×(1.20×6.420+1。
4×3。
600)×0.250×0.250=0。
080kN。
m
经计算得到面板抗弯强度计算值f=0。
080×1000×1000/64800=1.229N/mm2
面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!
(2)抗剪计算[可以不计算]
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力Q=0.600×(1。
20×6.420+1.4×3。
600)×0.250=1.912kN
截面抗剪强度计算值T=3×1912。
0/(2×1200.000×18。
000)=0.133N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2
抗剪强度验算T<[T],满足要求!
(3)挠度计算
v=0。
677ql4/100EI〈[v]=l/250
面板最大挠度计算值v=0.677×6。
420×2504/(100×6000×583200)=0。
049mm
面板的最大挠度小于250.0/250,满足要求!
三、模板支撑木方的计算
木方按照均布荷载下连续梁计算.
1.荷载的计算
(1)钢筋混凝土板自重(kN/m):
q11=25。
000×0。
200×0。
250=1.250kN/m
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q12=0。
350×0.250=0。
088kN/m
(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN/m):
经计算得到,活荷载标准值q2=(1。
000+2。
000)×0。
250=0.750kN/m
静荷载q1=1。
20×1.250+1。
20×0。
088=1.605kN/m
活荷载q2=1。
40×0。
750=1.050kN/m
2.木方的计算
按照三跨连续梁计算,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:
均布荷载q=3.186/1。
200=2。
655kN/m
最大弯矩M=0。
1ql2=0.1×2。
66×1。
20×1.20=0。
382kN。
m
最大剪力Q=0.6×1。
200×2。
655=1.912kN
最大支座力N=1.1×1.200×2。
655=3。
505kN
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=5。
00×10.00×10.00/6=83.33cm3;
I=5。
00×10。
00×10。
00×10.00/12=416.67cm4;
(1)木方抗弯强度计算
抗弯计算强度f=0。
382×106/83333.3=4.59N/mm2
木方的抗弯计算强度小于13。
0N/mm2,满足要求!
(2)木方抗剪计算[可以不计算]
最大剪力的计算公式如下:
Q=0。
6ql
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
截面抗剪强度计算值T=3×1912/(2×50×100)=0.573N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1。
60N/mm2
木方的抗剪强度计算满足要求!
(3)木方挠度计算
均布荷载通过上面变形受力图计算的最大支座力除以跨度得到1.338kN/m
最大变形v=0。
677×1.338×1200。
04/(100×9500.00×4166666.8)=0。
474mm
木方的最大挠度小于1200.0/250,满足要求!
四、托梁的计算
托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。
集中荷载取木方的支座力P=3。
505kN;均布荷载取托梁的自重q=0.092kN/m。
托梁计算简图
托梁弯矩图(kN.m)
托梁剪力图(kN)
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
托梁变形计算受力图
托梁变形图(mm)
经过计算得到最大弯矩M=2。
063kN.m
经过计算得到最大支座F=18.623kN
经过计算得到最大变形V=2.018mm
顶托梁的截面力学参数为截面抵抗矩W=10。
16cm3;截面惯性矩I=24.38cm4;
(1)顶托梁抗弯强度计算
抗弯计算强度f=2。
063×106/1。
05/10160。
0=193。
38N/mm2
顶托梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!
(2)顶托梁挠度计算:
最大变形v=2。
018mm
顶托梁的最大挠度小于1200。
0/400,满足要求!
五、扣件抗滑移的计算
纵向或横向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8.00kN;R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
上部荷载没有通过纵向或横向水平杆传给立杆,无需计算.
六、模板支架荷载标准值(立杆轴力)
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=0.149×4。
800=0.715kN
(2)模板的自重(kN):
NG2=0。
350×1。
200×1.200=0.504kN
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
NG3=25。
000×0。
200×1。
200×1.200=7。
200kN
经计算得到,静荷载标准值NG=(NG1+NG2+NG3)=8。
419kN。
2.活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。
经计算得到,活荷载标准值NQ=(1。
000+2。
000)×1.200×1.200=4.320kN
3。
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式:
N=1.20NG+1.40NQ
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为:
其中N——立杆的轴心压力设计值,N=16.15kN
i——计算立杆的截面回转半径,i=1.58cm;
A—-立杆净截面面积,A=4.890cm2;
W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=5。
080cm3;
[f]—-钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;
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;
h——最大步距,h=1。
20m;
l0——计算长度,取1.200+2×0。
300=1.800m;
—-由长细比,为1800/16=114;
-—轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到0.497;
经计算得到
=16150/(0.497×489)=66.498N/mm2;
不考虑风荷载时立杆的稳定性计算
〈[f],满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式
MW=1。
4Wklal02/8—Prl0/4
风荷载产生的内外排立杆间横杆的支撑力Pr计算公式
Pr=5×1.4Wklal0/16
其中Wk——风荷载标准值(kN/m2);
Wk=0.7×0.300×1.200×0.600=0.216kN/m2
h——立杆的步距,1.20m;
la—-立杆迎风面的间距,1。
20m;
lb——与迎风面垂直方向的立杆间距,1.20m;
风荷载产生的内外排立杆间横杆的支撑力Pr=5×1.4×0.216×1.200×1.800/16=0。
204kN。
m;
风荷载产生的弯矩Mw=1.4×0。
216×1.200×1。
800×1。
800/8=0。
055kN。
m;
Nw——考虑风荷载时,立杆的轴心压力最大值;
Nw=1。
2×8.419+0。
9×1.4×4.320+0.9×1.4×0。
055/1.200=15。
604kN
经计算得到
=15604/(0.497×489)+55000/5080=74。
010N/mm2;
考虑风荷载时立杆的稳定性计算
〈[f],满足要求!
风荷载作用下的内力计算:
架体中每个节点的风荷载转化的集中荷载w=0。
216×1。
200×1。
200=0。
311kN
节点集中荷载w在立杆中产生的内力wv=1。
200/1。
200×0.311=0.311kN
节点集中荷载w在斜杆中产生的内力ws=(1。
200×1.200+1.200×1.200)1/2/1.200×0.311=0。
440kN
支撑架的步数n=4;节点集中荷载w在立杆中产生的内力和为0.440+(4.000-1)×0.440=1.760kN;节点集中荷载w在斜杆中产生的内力和为4。
000×0。
311=1.244kN
架体自重为0.715kN;节点集中荷载w在立杆中产生的内力和小于扣件的抗滑承载力8kN,满足要求!
节点集中荷载w在斜杆中产生的内力和大于架体自重,不满足要求!
八、楼板强度的计算
(1)、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4.50m,楼板承受的荷载按照线均布考虑.
宽度范围内配筋3级钢筋,配筋面积As=2700。
0mm2,fy=360.0N/mm2。
板的截面尺寸为b×h=4500mm×200mm,截面有效高度h0=180mm。
按照楼板每7天浇筑一层,所以需要验算7天、10天、15天.。
.的
承载能力是否满足荷载要求,其计算简图如下:
(2)、计算楼板混凝土7天的强度是否满足承载力要求
楼板计算长边4。
50m,短边4.50×1。
00=4.50m,
楼板计算范围内摆放4×4排脚手架,将其荷载转换为计算宽度内均布荷载。
第2层楼板所需承受的荷载为
q=1×1。
20×(0。
35+25。
00×0。
20)+
1×1。
20×(0。
72×4×4/4。
50/4.50)+
1.40×(2。
00+1.00)=11.30kN/m2
计算单元板带所承受均布荷载q=4.50×11。
30=50.84kN/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。
0513×50。
84×4。
502=52。
81kN.m
按照混凝土的强度换算得到7天后混凝土强度达到48.30%,C35。
0混凝土强度近似等效为C16.9。
混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=8.11N/mm2
则可以得到矩形截面相对受压区高度:
=Asfy/bh0fcm=2700。
00×360。
00/(4500。
00×180。
00×8。
11)=0.15
查表得到钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力计算系数为
s=0。
139
此层楼板所能承受的最大弯矩为:
M1=
sbh02fcm=0.139×4500.000×180.0002×8.1×10—6=164.4kN。
m
结论:
由于
Mi=164.45=164。
45〉Mmax=52。
81
所以第7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。
第2层以下的模板支撑可以拆除。
10。
2地下室墙体计算
取墙高为4800mm,采用PE60系列的组合钢模板,横向背楞采用双φ48钢管,间距为600mm,竖向背楞采用双φ48钢管,间距为700mm。
对拉螺杆双向间距600×700mm,对拉螺杆采用M14.
混凝土自重(γc)为24kN/m3,强度等级C35,坍落度为14~16cm,采用导管卸料,浇筑速度为1.2m/h,混凝土温度取20℃,用插入式振捣器振捣。
荷载设计值:
A.混凝土侧压力:
1、混凝土侧压力标准值:
F1=0。
22γct0β1β2V1/2=0.22×24×7×1.2×1.15×1。
21/2=32.59kN/m2
F2=γcH=24×4。
26=102.24kN/m2
取两者中小值,即F1=32。
59kN/m2,
2、混凝土侧压力设计值:
F=32。
59×1。
2×0。
85=33。
24kN/m2
倾倒混凝土时产生的水平荷载
查表为2kN/m2
荷载设计值为2×1.4×0。
85=2.38kN/m2
F′=33.24+2。
38=35.62kN/m2
B.面板验算
查表得6015模板(δ=3mm)得截面特征:
A=24。
56cm2Ix=58。
87cm4wx=13.02cm3,考虑到模板的实际尺寸,取计算模型为三跨连续梁,取三跨连续结构计算。
将面均布荷载化为线均布荷载,取1m宽板带计算,
a.荷载计算
q2=33。
24×0.6=19.944kN/m2(用于验算挠度),
q1=35.62×0.6=21。
372kN/m2(用于验算承载力),
b、计算简图
c。
抗弯强度验算
M=Kmq1l2=-0.125×21。
372×3002=-0。
24×106Nmm
σ=M/W=0。
24×106/13。
02×103=18。
43N/mm2≤fm=215N/mm2(满足)
d.挠度验算
ω=Kωq2l4/100EI=0.273×19.944×3004/100×2.06×105×58。
87×104
=0.0036mm≤1。
2mm(满足)
C、内钢楞验算
查表得φ48钢管的截面特征I=10。
78cm4w=4。
49cm3
q2=33。
24×0。
3=9.972kN/m2(用于验算挠度);
q1=35.62×0。
3=10。
686kN/m2(用于验算承载力);
b、计算简图
c。
抗弯强度验算
M=0.10q1l2=0。
10×10。
686×7002=52。
36×104N•mm
σ=M/W=52。
36×104/4。
49×103=116.6N/mm2≤215N/mm2(满足)
d.挠度验算
ω=0。
677q2l4/100EI=0.677×9.972×7004/100×2.06×105×10。
78×104=0.73mm≤1。
2mm(满足)。
C.对拉螺杆验算
对拉螺杆双向间距600×700mm,对拉螺杆采用M14。
模板拉杆承受的拉力为:
N=F′A=35。
62×0.6×0。
7=14。
96kN≤17.80kN(满足)。
2.地上墙体大钢模计算
已知条件:
模板面板为6mm厚钢板,肋为[8#,水平间距为350mm,背楞为双根[10#,最大间距为1300mm,穿墙螺栓最大间距为1300mm,吊钩为φ20圆钢。
面板计算:
(1)、计算简图:
新浇筑砼侧压力值取F=60KN/m2,面板按单向受力计算,按三
跨连续计算,取10mm宽板带为计算单元,故q=0.6N/mm,计算简图如图所示:
(2)、强度计算:
按静荷载最大查得弯矩系数Km=—0.100
Mmax=Kmql2=0.100×0.6×3502=7350N·mm
Wx=bh2/6=10×62/6=60mm3(Wx为净截面抵抗矩)
故面板最大内力值为:
σ=Mmax/(rxWx)=7350/(1×60)=90N/mm2〈f=123N/mm2满足要求.
(3)、挠度验算:
查建筑施工手册常用结构计算表得挠度系数Kf=0。
677
fmax=Kfql4/100EI
其中钢材弹性模量E=2。
06×105N/mm2
故fmax=0。
677×0.06×3504/(100×2。
06×105×10×63/12)
=1。
64mm
肋计算:
(1)、计算简图:
肋的支承点为槽钢背楞,近似按两跨连续梁计算,计算简图如图所示:
q=0.06×350=21N/mm
(2)、强度验算:
查结构静力计算表得弯矩系数0.125,Mmax=0.125×21×12002=3780000N·mm
查得[8#槽钢:
WX=25.3X103mm3;IX=101X104mm4;σmax=Mmax/(rxWX)=3780000/(1x25。
3X103)=149N/mm2〈f=215N/mm2,满足要求。
(3)、挠度验算:
查得最大挠度系数为0。
912;fmax=0。
912ql4/(100EIX)=0.912×21x12004/(100×2.06×105×101×104)=1.9mm<1200/500=2.4mm,满足要求.
背楞计算:
(1)、计算简图:
背楞的支承点为穿墙螺栓,按承受均布荷载q=0。
06×1300=
78N/mm,计算简图如右所示:
(2)、强度验算:
背楞两端为悬臂结构,验算下端支座A处强度:
MA=qL12/2=78×3502/2=4。
78×106N·mm
2根[10槽钢截面特征:
W=79。
4×103mm3,I=396×104mm4。
σA=MA/W=4。
78×106/(79.4×103)=60。
2N/mm2 满足要求。 验算支座B处强度: MB按不等跨连续梁在均布荷载作用下的最大内力系数查表得: MB=—0.181qL22=0。 181×78×10002=1。 41×107N·mm;σB=MB/W=1。 41×107/(79.4×103)=178N/mm2〈f=215N/mm2均满足要求. (3)、挠度验算: 不等跨连续梁,BC=1300mm,跨度最大,故主要验算BC跨的挠度.fmax=系数×ql4/(24EIX);系数与K1=4MC/ql2,K2=4MB/ql2有关,MC=78×2502/2=2437500N·mm MB按不等跨连续梁在均布荷载作用下得最大内力系数查得: MB=0.174×78×10002=13572000N·mm 所以K1=0。 07,K2=0。 41,根据K1,K2查得系数为0.136 fmax=系数×ql4/(24EIX)=0.136×78×13004/(24×2。 06×105×396×104)=1。 56mm 焊缝计算: 主要计算面板与槽钢肋之间的焊缝计算: q=0。 06×300=18N/mm,按两跨连续梁计算 V=0。 625qL=0。 625×18×1200=13500N 焊缝长度lw=V×a/(0。 7Hhffw) 焊缝间距a取300mm,肋高H=80mm,焊缝高度hf=4mm,fw=160N/mm2 故最小焊缝长度: lw=V×a/(0.7Hhffw)=13500×300/(0。 7×80×4×160)=113mm 实际加工时焊缝为焊150mm,间距300mm,故满足要求。 吊钩计算: 1.吊钩采用HPB235(φ20圆钢),截面面积A=314.22mm2,每块大模板上设四个吊钩,按吊装6600mm宽模板自重2.4T计算,模板自重荷载设计值取系数1。 3,即Px=1.3×2。 4=3.12T. σ=Px/A=31200/(8×314。 2)=12。 4N/mm2〈[σ]=215N/mm2均满足要求。 215/12.4=17。 34(满足安全系数K=4的要求)。 2.吊钩与模板之间采用M16×90螺栓连接,M16×90截面面积A=201mm2螺栓主要受剪。 Px=3。 12T=31200N τ=Px/A=31200/(8×201)=19。 4N/mm2<[τ]=125N/mm2故满足要求。 125/19。 4=6.4(满足安全系数K=4的要求)。 穿墙螺栓计算: 穿墙螺栓水平间距1300mm,垂直间距: 以中间一个穿墙螺栓为例,距上端螺栓1300mm,距下端螺栓1000mm,此螺栓承受的拉力为: N=PA=0。 06×1300×(1300+1000)/2=89700N 穿墙螺栓为带锥度螺栓,大头φ32、小头φ28,小头面 积An=615.44mm2 σ=N/An=89700/615。 44=145.75N/mm2 10.3标准层顶板支架计算 计算依据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166—2008)。 一、计算参数: 模板支架搭设高度为2.8m, 立杆的纵距b=1。 20m,立杆的横距l=1。 20m,立杆的步距h=1。 20m。 面板厚度18mm,剪切强度1.4N/mm2,抗弯强度15。 0N/mm2,弹性模量6000.0N/mm4。 木方50×100mm,间距250mm,剪切强度1.6N/mm2,抗弯强度13.0N/mm2,弹性模量9500.0N/mm4. 梁顶托采用双钢管48×3。 5mm。 模板自重0.35kN/m2,混凝土钢筋自重25.00kN/m3,施工活荷载3。 00kN/m2。 扣件计算折减系数取1。 00. 图1楼板支撑架立面简图 图2楼板支撑架荷载计算单元 二、模板面板计算 面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。 模板面板的按照三跨连续梁计算. 静荷载标准值q1=25.000×0。 200×1。 200+0。 350×1.200=6。 420kN/m 活荷载标准值q2=(2.000+1。 000)×1.200=3.600kN/m 面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=120.00×1。 80×1。 80/6=64。 80cm3; I=120。 00×1.80×1。 80×1.80/12=58.32cm4; (1)抗弯强度计算 f=M/W<[f] 其中f——面板的抗弯强度计算值(N/mm2); M—-面板的最大弯距(N.mm); W—-面板的净截面抵抗矩; [f]-—面板的抗弯强度设计值,取15。 00N/mm2; M=0.100ql2 其中q—-荷载设计值(kN/m); 经计算得到M=0.100×(1.20×6。 420+1。 4×3.600)×0.250×0.250=0。 080kN.m 经计算得到面板抗弯强度计算值f=0。 080×1000×100
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