梁模板计算书.docx
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梁模板计算书.docx
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梁模板计算书
梁模板计算书
高支撑架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等规范编制。
因本工程梁支架高度大于4米,根据有关文献建议,如果仅按规范计算,架体安全性仍不能得到完全保证。
为此计算中还参考了《施工技术》2002(3):
《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分内容。
本计算以地下室顶层最大型钢混凝土梁为依据计算,其余规格型钢梁以此计算结果为依据参照施工;
计算梁段:
KZL-5。
一、参数信息
1.模板支撑及构造参数
梁截面宽度B(m):
;梁截面高度D(m):
;
混凝土板厚度(mm):
;立杆沿梁跨度方向间距La(m):
;
立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):
;
立杆步距h(m):
;板底承重立杆横向间距或排距Lb(m):
;
梁支撑架搭设高度H(m):
;梁两侧立杆间距(m):
;
承重架支撑形式:
梁底支撑小楞平行梁截面方向;
梁底增加承重立杆根数:
2;
采用的钢管类型为Φ48×3;
立杆承重连接方式:
双扣件,考虑扣件质量及保养情况,取扣件抗滑承载力折减系数:
;
2.荷载参数
新浇混凝土重力密度(kN/m3):
;模板自重(kN/m2):
;钢筋自重(kN/m3):
;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
;新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):
;
振捣混凝土对梁底模板荷载(kN/m2):
;振捣混凝土对梁侧模板荷载(kN/m2):
;
3.材料参数
木材品种:
柏木;木材弹性模量E(N/mm2):
;
木材抗压强度设计值fc(N/mm):
;
木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):
;木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):
;
面板材质:
胶合面板;面板厚度(mm):
;
面板弹性模量E(N/mm2):
;面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):
;
4.梁底模板参数
梁底方木截面宽度b(mm):
;梁底方木截面高度h(mm):
;
梁底模板支撑的间距(mm):
;
5.梁侧模板参数
次楞间距(mm):
350;主楞竖向根数:
2;
穿梁螺栓直径(mm):
M12;穿梁螺栓水平间距(mm):
700;
主楞到梁底距离依次是:
150mm,1100mm;
主楞材料:
圆钢管;
直径(mm):
;壁厚(mm):
;
主楞合并根数:
2;
次楞材料:
木方;
宽度(mm):
;高度(mm):
;
次楞合并根数:
2;
二、梁侧模板荷载计算
按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:
F=γtβ1β2V1/2
F=γH
其中γ--混凝土的重力密度,取m3;
t--新浇混凝土的初凝时间,取;
T--混凝土的入模温度,取℃;
V--混凝土的浇筑速度,取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;
β1--外加剂影响修正系数,取;
β2--混凝土坍落度影响修正系数,取。
分别计算得kN/m2、kN/m2,取较小值kN/m2作为本工程计算荷载。
三、梁侧模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
面板计算简图(单位:
mm)
1.强度计算
材料抗弯强度验算公式如下:
σ=M/W 其中,W--面板的净截面抵抗矩,W=122×2×2/6=; M--面板的最大弯矩(N·mm); σ--面板的弯曲应力计算值(N/mm2); [f]--面板的抗弯强度设计值(N/mm2); 按照均布活荷载最不利布置下的三跨连续梁计算: Mmax=+ 其中,q--作用在模板上的侧压力,包括: 新浇混凝土侧压力设计值: q1=×××=m; 振捣混凝土荷载设计值: q2=××4×=m; 计算跨度: l=350mm; 面板的最大弯矩M=××3502+××3502=×105N·mm; 面板的最大支座反力为: N=+=××+××=; 经计算得到,面板的受弯应力计算值: σ=×105/×104=mm2; 面板的抗弯强度设计值: [f]=13N/mm2; 面板的受弯应力计算值σ=mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求! 2.挠度验算 ν=(100EI)≤l/250 q--作用在模板上的新浇筑混凝土侧压力线荷载设计值: q=mm; l--计算跨度: l=350mm; E--面板材质的弹性模量: E=6000N/mm2; I--面板的截面惯性矩: I=122×2×2×2/12=; 面板的最大挠度计算值: ν=××3504/(100×6000××105)=mm; 面板的最大容许挠度值: [ν]=l/250=350/250=; 面板的最大挠度计算值ν=小于面板的最大容许挠度值[ν]=,满足要求! 四、梁侧模板支撑的计算 1.次楞计算 次楞直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的简支梁计算。 次楞均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到: q=本工程中,次楞采用木方,宽度70mm,高度80mm,截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为: W=2×7×8×8/6=; I=2×7×8×8×8/12=; E=N/mm2; 计算简图 剪力图(kN) 弯矩图(kN·m) 变形图(mm) 经过计算得到最大弯矩M=kN·m,最大支座反力R=kN,最大变形ν=mm (1)次楞强度验算 强度验算计算公式如下: σ=M/W<[f] 经计算得到,次楞的最大受弯应力计算值σ=×105/×105=N/mm2; 次楞的抗弯强度设计值: [f]=17N/mm2; 次楞最大受弯应力计算值σ=N/mm2小于次楞的抗弯强度设计值[f]=17N/mm2,满足要求! (2)次楞的挠度验算 次楞的最大容许挠度值: [ν]=950/400=; 次楞的最大挠度计算值ν=小于次楞的最大容许挠度值[ν]=,满足要求! 2.主楞计算 主楞承受次楞传递的集中力,取次楞的最大支座力,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。 本工程中,主楞采用圆钢管,直径48mm,壁厚3mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=2×=; I=2×=; E=N/mm2; 主楞计算简图 主楞计算剪力图(kN) 主楞计算弯矩图(kN·m) 主楞计算变形图(mm) 经过计算得到最大弯矩M=kN·m,最大支座反力R=kN,最大变形ν=mm (1)主楞抗弯强度验算 σ=M/W<[f] 经计算得到,主楞的受弯应力计算值: σ=×105/×103=N/mm2;主楞的抗弯强度设计值: [f]=205N/mm2; 主楞的受弯应力计算值σ=mm2小于主楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求! (2)主楞的挠度验算 根据连续梁计算得到主楞的最大挠度为mm 主楞的最大容许挠度值: [ν]=700/400=; 主楞的最大挠度计算值ν=小于主楞的最大容许挠度值[ν]=,满足要求! 五、梁底模板计算 面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。 强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。 本算例中,面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=900×20×20/6=×104mm3; I=900×20×20×20/12=×105mm4; 1.抗弯强度验算 按以下公式进行面板抗弯强度验算: σ=M/W<[f] 新浇混凝土及钢筋荷载设计值: q1: ×+×××=m; 模板结构自重荷载设计值: q2: ×××=m; 施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值: q3: ×+××=m; 最大弯矩计算公式如下: Mmax=(q1+q2)l2+=×+×2002+××2002=×105N·mm; σ=Mmax/W=×105/×104=mm2; 梁底模面板计算应力σ=N/mm2小于梁底模面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求! 2.挠度验算 根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载作用。 最大挠度计算公式如下: ν=(100EI)≤[ν]=l/250 其中,q--作用在模板上的压力线荷载: q=q1+q2=+=m; l--计算跨度(梁底支撑间距): l=; E--面板的弹性模量: E=mm2; 面板的最大允许挠度值: [ν]=250=; 面板的最大挠度计算值: ν=××2004/(100×6000××105)=; 面板的最大挠度计算值: ν=小于面板的最大允许挠度值: [ν]=,满足要求! 六、梁底支撑木方的计算 1.荷载的计算 (1)钢筋混凝土梁和模板自重设计值(kN/m): q1=×[(24+××+××(2×+/]=kN/m; (2)施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值(kN/m): q2=×(2+2)×=kN/m; 均布荷载设计值q=+=kN/m; 梁两侧楼板荷载以集中荷载的形式传递,其设计值: p=×[××+×+]×= 2.支撑方木验算 本工程梁底支撑采用方木,方木的截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为: W=7×8×8/6=×101cm3; I=7×8×8×8/12=×102cm4; E=9000N/mm2; 计算简图及内力、变形图如下: 简图(kN·m) 剪力图(kN) 弯矩图(kN·m) 变形图(mm) 方木的支座力: N1=N4=kN; N2=N3=kN; 最大弯矩: M=·m 最大剪力: V=kN 方木最大正应力计算值: σ=M/W=×106/×104=N/mm2; 方木最大剪应力计算值: τ=3V/(2bh0)=3××1000/(2×70×80)=mm2; 方木的最大挠度: ν=mm; 方木的允许挠度: [ν]=×103/250=; 方木最大应力计算值N/mm2小于方木抗弯强度设计值[f]=N/mm2,满足要求! 方木受剪应力计算值N/mm2小于方木抗剪强度设计值[fv]=N/mm2,满足要求! 方木的最大挠度ν=mm小于方木的最大允许挠度[ν]=mm,满足要求! 七、梁跨度方向钢管的计算 作用于梁跨度方向钢管的集中荷载为梁底支撑方木的支座反力。 钢管的截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为: W=cm3; I=cm4; E=206000N/mm2; 1.梁两侧支撑钢管的强度计算 支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;集中力P=kN 支撑钢管计算简图 支撑钢管计算弯矩图(kN·m) 支撑钢管计算变形图(mm) 支撑钢管计算剪力图(kN) 最大弯矩Mmax=kN·m; 最大变形νmax=mm; 最大支座力Rmax=kN; 最大应力σ=M/W=×106/×103)=N/mm2; 支撑钢管的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2; 支撑钢管的最大应力计算值N/mm2小于支撑钢管的抗弯强度设计值205N/mm2,满足要求! 支撑钢管的最大挠度νmax=小于400/150与10mm,满足要求! 2.梁底支撑钢管的强度计算 支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;集中力P=kN 支撑钢管计算简图 支撑钢管计算弯矩图(kN·m) 支撑钢管计算变形图(mm) 支撑钢管计算剪力图(kN) 最大弯矩Mmax=kN·m; 最大变形νmax=mm; 最大支座力Rmax=kN; 最大应力σ=M/W=×106/×103)=N/mm2; 支撑钢管的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2; 支撑钢管的最大应力计算值N/mm2小于支撑钢管的抗弯强度设计值205N/mm2,满足要求! 支撑钢管的最大挠度νmax=小于400/150与10mm,满足要求! 八、扣件抗滑移的计算 按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编,P96页,双扣件承载力设计值取,按照扣件抗滑承载力系数,该工程实际的旋转双扣件承载力取值为。 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(规范5.2.5): R≤Rc 其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取kN; 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,根据前面计算结果得到R=kN; R 九、立杆的稳定性计算 立杆的稳定性计算公式 σ=N/(φA)≤[f] 1.梁两侧立杆稳定性验算 其中N--立杆的轴心压力设计值,它包括: 纵向钢管的最大支座反力: N1=kN; 脚手架钢管的自重: N2=××=kN; 楼板混凝土、模板及钢筋的自重: N3=×[2+××+2+×××+]=kN; 施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值: N4=×+×[2+]×=kN; N=N1+N2+N3+N4=+++=kN; φ--轴心受压立杆的稳定系数,由长细比lo/i查表得到; i--计算立杆的截面回转半径(cm): i=; A--立杆净截面面积(cm2): A=; W--立杆净截面抵抗矩(cm3): W=; σ--钢管立杆轴心受压应力计算值(N/mm2); [f]--钢管立杆抗压强度设计值: [f]=205N/mm2; lo--计算长度(m); 根据《扣件式规范》,立杆计算长度lo有两个计算公式lo=kμh和lo=h+2a, 为安全计,取二者间的大值,即: lo=Max[××,+2×]=m; k--计算长度附加系数,取值为: ; μ--计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3,μ=; a--立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=; 得到计算结果: 立杆的计算长度 lo/i=/=199; 由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=; 钢管立杆受压应力计算值;σ=×424)=N/mm2; 钢管立杆稳定性计算σ=N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2,满足要求! 2.梁底受力最大的支撑立杆稳定性验算 其中N--立杆的轴心压力设计值,它包括: 纵向钢管的最大支座反力: N1=kN; 脚手架钢管的自重: N2=××kN; N=N1+N2=+=kN; φ--轴心受压立杆的稳定系数,由长细比lo/i查表得到; i--计算立杆的截面回转半径(cm): i=; A--立杆净截面面积(cm2): A=; W--立杆净截面抵抗矩(cm3): W=; σ--钢管立杆轴心受压应力计算值(N/mm2); [f]--钢管立杆抗压强度设计值: [f]=205N/mm2; lo--计算长度(m); 根据《扣件式规范》,立杆计算长度lo有两个计算公式lo=kμh和lo=h+2a, 为安全计,取二者间的大值,即: lo=Max[××,+2×]=m; k--计算长度附加系数,取值为: ; μ--计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3,μ=; a--立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=; 得到计算结果: 立杆的计算长度 lo/i=/=199; 由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=; 钢管立杆受压应力计算值;σ=×424)=130N/mm2; 钢管立杆稳定性计算σ=130N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2,满足要求! 考虑到高支撑架的安全因素,建议按下式计算 lo=k1k2(h+2a)=××+×2)=m; k1--计算长度附加系数按照表1取值; k2--计算长度附加系数,h+2a=按照表2取值; lo/i=/=132; 由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=; 钢管立杆的最大应力计算值;σ=×424)=N/mm2; 钢管立杆稳定性计算σ=N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2,满足要求! 模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件,否则存在安全隐患。 以上表参照杜荣军: 《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》 十、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==kPa; 其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值: N=kN; 基础底面面积: A=m2。 p=≤fg=120kPa。 地基承载力满足要求! 十一、梁模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验] 除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外,还要考虑以下内容 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或双立杆; b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆,确保两方向足够的设计刚度; 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,可以采用等步距设置; b.当中部有加强层或支架很高,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.高支撑架步距以为宜,不宜超过。 3.整体性构造层的设计 a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥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; c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置,四周和中部每10--15m设竖向斜杆,使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层; d.在任何情况下,高支撑架的顶部和底部(扫地杆的设置层)必须设水平加强层。 4.剪刀撑的设计 a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑; b.中部可根据需要并依构架框格的大小,每隔10--15m设置。 5.顶部支撑点的设计 a.最好在立杆顶部设置支托板,其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm; b.顶部支撑点位于顶层横杆时,应靠近立杆,且不宜大于200mm; c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算,当设计荷载N≤12kN时,可用双扣件;大于12kN时应用顶托方式。 6.支撑架搭设的要求 a.严格按照设计尺寸搭设,立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置; b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求; c.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的,每个扣件的拧紧力矩都要控制在,钢管不能选用已经长期使用发生变形的; d.地基支座的设计要满足承载力的要求。 7.施工使用的要求 a.精心设计混凝土浇筑方案,确保模板支架施工过程中均衡受载,最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式; b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载,对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施,钢筋等材料不能在支架上方堆放; c.浇筑过程中,派人检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。
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