造型梁加固方案解析.docx
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造型梁加固方案解析.docx
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造型梁加固方案解析
仁豪公寓酒店屋面造型超高支模施工方案
一、工程概况
仁豪公寓酒店位于郑东新区商都路与体育南路交叉口东南角。
由主楼及裙房组成,主、群楼地下室部分连结为一体作为整个结构的嵌固端,地上用伸缩缝分为两部分。
主楼位于西侧,地上二十八层,地下一层;裙房地上三层,地下一层。
建筑总高度为115.35米,属于一类高层建筑,结构形式为框架-剪力墙结构。
主楼房屋高度97.800m,裙房房屋高度16.070m,室内外高差0.65m。
由于造型的需要,在屋顶设计了大跨度边跨梁,WKL1
(1)450×2500,梁净跨26.1米,梁底离28层屋面13.5米。
整条梁77吨,梁自重大,跨度大,离屋面高度高,且位于边跨,给模板支撑增加了很大的难度。
同时需考虑28层顶梁板承载力能否满足要求。
对本工程存在的实际问题做了充分的分析后,决定采用枕木,施工电梯标准节作为主支撑体系,配合使用钢管脚手架支撑。
二、支撑体系
WKL1采用枕木支撑体系
1.1使用材料:
枕木型号160(厚)×220(宽)×2500㎜(长),每根枕木重50kg;18㎜木模板,木方40×80㎜。
1.2放置方式:
在原8根框架柱上呈井字式每排放两根,枕木外边与原框架柱外边齐,纵横交错从屋面顶到梁底共83排;第一排横向放置,最上排枕木上放两排工字钢,沿梁贯通,深入YAZ内250㎜,工字钢与梁底间铺设一排方木间距100㎜,模板空隙用大头塞塞实。
1.3连接方式:
用扒勾连接,每个节点四个扒勾,与满堂脚手架连接形成一个整体。
2、WKL1钢架支撑体系
2.1使用材料:
施工电梯标准节:
700×700×1500㎜,每节重0.12t;18㎜木模板,木方40×80㎜。
2.2放置方式:
在YAZ与枕木支撑点中间和枕木与枕木支撑点中间放置钢架支撑,高度共8节标准节,标准节下垫7层枕木,标准节与枕木处垫钢板;最上层放两根工字钢,沿梁底贯通,工字钢与标准节处垫两根槽钢。
2.3连接方式:
竖向连接采用高强螺栓连接,与满堂脚手架用钢管连接加固稳定。
3、钢管架体系
3.1使用材料:
ф48钢管,壁厚3.2㎜;普通扣件;18㎜木模板,木方40×80㎜。
3.2布置方式:
搭设满堂架
(1)板支撑:
立杆的纵距b=0.80米,立杆的横距l=0.60米,步距h=1.00米。
(2)梁支撑:
梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.60米,步距h=1.00米,梁底增加2道承重立杆。
钢管底部加垫座。
四角内弧形吊梁支撑采用双排双立杆顶撑梁底
(3)内排架沿板圆弧向内搭三排,内架连为整体,剪刀撑每两跨搭一道,为了增加整体性.
详见计算书:
板扣件钢管楼板模板支架计算书
计算依据1《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)。
计算依据2《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》(杜荣军)。
模板支架搭设高度为16.0米,
搭设尺寸为:
立杆的纵距b=0.80米,立杆的横距l=0.60米,步距h=1.00米。
图1楼板支撑架立面简图
图2楼板支撑架荷载计算单元
采用的钢管类型为
48×3.2。
一、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=25.000×0.200×0.800+0.350×0.800=4.280kN/m
活荷载标准值q2=(2.000+6.000)×0.800=6.400kN/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=80.00×1.80×1.80/6=43.20cm3;
I=80.00×1.80×1.80×1.80/12=38.88cm4;
(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×(1.2×4.280+1.4×6.400)×0.150×0.150=0.032kN.m
经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.032×1000×1000/43200=0.734N/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×(1.2×4.280+1.4×6.400)×0.150=1.269kN
截面抗剪强度计算值T=3×1269.0/(2×800.000×18.000)=0.132N/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=0.677×4.280×1504/(100×6000×388800)=0.006mm
面板的最大挠度小于150.0/250,满足要求!
二、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=25.000×0.200×0.150=0.750kN/m
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q12=0.350×0.150=0.053kN/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=(6.000+2.000)×0.150=1.200kN/m
静荷载q1=1.2×0.750+1.2×0.053=0.963kN/m
活荷载q2=1.4×1.200=1.680kN/m
2.木方的计算
按照两跨连续梁计算,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=2.114/0.800=2.643kN/m
最大弯矩M=0.125ql2=0.125×2.64×0.80×0.80=0.211kN.m
最大剪力Q=0.625×0.800×2.643=1.322kN
最大支座力N=1.25×0.800×2.643=2.643kN
木方的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3;
I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4;
(1)木方抗弯强度计算
抗弯计算强度f=0.211×106/42666.7=4.96N/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=0.625ql
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
截面抗剪强度计算值T=3×1322/(2×40×80)=0.619N/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
最大变形v=0.521×0.803×800.04/(100×9500.00×1706666.8)=0.106mm
木方的最大挠度小于800.0/250,满足要求!
三、板底支撑钢管计算
横向支撑钢管计算
横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。
集中荷载P取木方支撑传递力。
支撑钢管计算简图
支撑钢管弯矩图(kN.m)
支撑钢管变形图(mm)
支撑钢管剪力图(kN)
经过连续梁的计算得到
最大弯矩Mmax=0.595kN.m
最大变形vmax=0.647mm
最大支座力Qmax=11.563kN
抗弯计算强度f=0.595×106/4729.0=125.75N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于600.0/150与10mm,满足要求!
四、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8.0kN;
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,R=11.56kN
单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!
R≤8.0kN时,可采用单扣件;8.0kN
五、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=0.136×16.000=2.178kN
(2)模板的自重(kN):
NG2=0.350×0.800×0.600=0.168kN
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
NG3=25.000×0.200×0.800×0.600=2.400kN
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=4.746kN。
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=(6.000+2.000)×0.800×0.600=3.840kN
3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2NG+1.4NQ
六、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
其中N——立杆的轴心压力设计值,N=11.07kN
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到;
i——计算立杆的截面回转半径(cm);i=1.59
A——立杆净截面面积(cm2);A=4.50
W——立杆净截面抵抗矩(cm3);W=4.73
——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2);
[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;
l0——计算长度(m);
如果完全参照《扣件式规范》,由公式
(1)或
(2)计算
l0=k1uh
(1)
l0=(h+2a)
(2)
k1——计算长度附加系数,按照表1取值为1.155;
u——计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3;u=1.700
a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.10m;
公式
(1)的计算结果:
l0=1.155×1.700×1.00=1.964m
=1964/15.9=123.646
=0.435
=11071/(0.435×450)=56.546N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
公式
(2)的计算结果:
l0=1.000+2×0.100=1.200m
=1200/15.9=75.567
=0.749
=11071/(0.749×450)=32.846N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由公式(3)计算
l0=k1k2(h+2a)(3)
k2——计算长度附加系数,按照表2取值为1.061;
公式(3)的计算结果:
l0=1.155×1.061×(1.000+2×0.100)=1.471m
=1471/15.9=92.604
=0.646
=11071/(0.646×450)=38.057N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
梁模板扣件钢管高支撑架计算书
计算依据1《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)。
计算依据2《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》(杜荣军)。
模板支架搭设高度为14.5米,
基本尺寸为:
梁截面B×D=450mm×2500mm,梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.60米,步距h=1.00米,
梁底增加2道承重立杆。
图1梁模板支撑架立面简图
计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。
集中力大小为F=1.2×25.000×0.200×0.300×0.400=0.720kN。
采用的钢管类型为
48×3.2。
一、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。
模板面板的按照多跨连续梁计算。
作用荷载包括梁与模板自重荷载,施工活荷载等。
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m):
q1=25.000×2.500×0.400=25.000kN/m
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.350×0.400×(2×2.500+0.450)/0.450=1.696kN/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):
经计算得到,活荷载标准值P1=(6.000+2.000)×0.450×0.400=1.440kN
均布荷载q=1.2×25.000+1.2×1.696=32.035kN/m
集中荷载P=1.4×1.440=2.016kN
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=40.00×1.80×1.80/6=21.60cm3;
I=40.00×1.80×1.80×1.80/12=19.44cm4;
计算简图
弯矩图(kN.m)
剪力图(kN)
变形图(mm)
经过计算得到从左到右各支座力分别为
N1=1.178kN
N2=3.024kN
N3=4.014kN
N4=4.014kN
N5=3.024kN
N6=1.178kN
最大弯矩M=0.042kN.m
最大变形V=0.0mm
(1)抗弯强度计算
经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.042×1000×1000/21600=1.944N/mm2
面板的抗弯强度设计值[f],取15.00N/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]
截面抗剪强度计算值T=3×2449.0/(2×400.000×18.000)=0.510N/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
面板最大挠度计算值v=0.019mm
面板的最大挠度小于90.0/250,满足要求!
二、梁底支撑木方的计算
(一)梁底木方计算
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=4.014/0.400=10.035kN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×10.04×0.40×0.40=0.161kN.m
最大剪力Q=0.6×0.400×10.035=2.409kN
最大支座力N=1.1×0.400×10.035=4.416kN
木方的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3;
I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4;
(1)木方抗弯强度计算
抗弯计算强度f=0.161×106/42666.7=3.76N/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=3×2409/(2×40×80)=1.129N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2
木方的抗剪强度计算满足要求!
(3)木方挠度计算
最大变形v=0.677×8.363×400.04/(100×9500.00×1706666.8)=0.089mm
木方的最大挠度小于400.0/250,满足要求!
三、梁底支撑钢管计算
(一)梁底支撑横向钢管计算
横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。
集中荷载P取木方支撑传递力。
支撑钢管计算简图
支撑钢管弯矩图(kN.m)
支撑钢管变形图(mm)
支撑钢管剪力图(kN)
经过连续梁的计算得到
最大弯矩Mmax=0.184kN.m
最大变形vmax=0.052mm
最大支座力Qmax=7.946kN
抗弯计算强度f=0.184×106/4729.0=38.92N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于325.0/150与10mm,满足要求!
(二)梁底支撑纵向钢管计算
纵向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。
集中荷载P取横向支撑钢管传递力。
支撑钢管计算简图
支撑钢管弯矩图(kN.m)
支撑钢管变形图(mm)
支撑钢管剪力图(kN)
经过连续梁的计算得到
最大弯矩Mmax=0.887kN.m
最大变形vmax=0.839mm
最大支座力Qmax=13.714kN
抗弯计算强度f=0.887×106/4729.0=187.53N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于600.0/150与10mm,满足要求!
四、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8.0kN;
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,R=13.71kN
单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!
R≤8.0kN时,可采用单扣件;8.0kN
五、立杆的稳定性计算
立杆的稳定性计算公式
其中N——立杆的轴心压力设计值,它包括:
横杆的最大支座反力N1=13.71kN(已经包括组合系数1.4)
脚手架钢管的自重N2=1.2×0.136×14.500=2.369kN
N=13.714+2.369=16.083kN
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到;
i——计算立杆的截面回转半径(cm);i=1.59
A——立杆净截面面积(cm2);A=4.50
W——立杆净截面抵抗矩(cm3);W=4.73
——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2);
[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;
l0——计算长度(m);
如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架,由公式
(1)或
(2)计算
l0=k1uh
(1)
l0=(h+2a)
(2)
k1——计算长度附加系数,按照表1取值为1.185;
u——计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3;u=1.700
a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.10m;
公式
(1)的计算结果:
l0=1.185×1.700×1.00=2.014m
=2014/15.9=126.858
=0.418
=16083/(0.418×450)=85.484N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
公式
(2)的计算结果:
l0=1.000+2×0.100=1.200m
=1200/15.9=75.567
=0.749
=16083/(0.749×450)=47.714N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由公式(3)计算
l0=k1k2(h+2a)(3)
k2——计算长度附加系数,按照表2取值为1.061;
公式(3)的计算结果:
l0=1.185×1.061×(1.000+2×0.100)=1.509m
=1509/15.9=95.009
=0.624
=16083/(0.624×450)=57.233N/mm2,立杆的稳定性计算
<[f],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。
表1模板支架计算长度附加系数k1
———————————————————————————————————————
步距h(m)h≤0.90.9 k11.2431.1851.1671.163 ——————————————————————————————————————— 表2模板支架计算长度附加系数k2 ————————————————————————————————————————————— H(m)46810121416182025303540 h+2a或u1h(m) 1.351.01.0141.0261.0391.0421.0541.0611.0811.0921.1131.1371.1551.173 1.441.01.0121.0221.0311.0391.0471.0561.0641.0721.0921.1111.1291.149 1.531.01.0071.0151.0241.0311.0391.0471.0551.0621.0791.0971.1141.132 1.621.01.0071.0141.0211.0291.0361.0431.0511.0561.0741.0901.1061.123 1.801.01.0071.0141.0201.0261.0331.0401.0461.0521.0671.0811.0961.111 1.921.01.0071.0121.0181.0241.0301.0351.0421.0481.0621.0761.0901.104 2.041.01.0071.0121.0181.0221.0291.0351.0391.0441.0601.0731.0871.101 2.
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