高支撑专项方案.docx
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高支撑专项方案
七彩华府住小区
高支撑专项方案
重庆盛迪亚建设有限公司
二O一0年五月二十日
第一节、工程概况
七彩华府基顶到+0.00米层,结构层高5.3米,梁最大截面:
300*1000。
板最大厚度:
250mm。
柱最大截面尺寸500*500。
本工程脚手架体,结构层最大层高为5.3米,按此数据进行支撑体系搭设。
第二节、材料选用
一、钢管
1、钢管材质要求
钢管材质一般使用Q235A(3号)钢。
力学性能要符合《碳素结构钢》(GB/T700)中Q235-AJ级钢的规定,每批钢管进场时,应有生产厂家的检验合格证,若对质量不明或有怀疑时,应将进场钢管进行机械性能试验。
承重杆件的钢材,还应满足抗拉强度、伸长率、屈服点、磷含量的要求。
2、钢管规格要求
应采用外径48mm,壁厚3.5mm的焊接钢管,缺乏这种钢管时,也可采用同规格的无缝钢管或外径50~51mm.壁厚3~4mm的焊接钢管或其它钢管,外架立杆及大横杆采用黄色,剪刀撑及斜撑采用红白相间色。
钢管上严禁打孔。
二、扣件用材要求
扣件式钢管脚手架应采用可锻铸铁制作的扣件,其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831)的规定。
扣件不应有裂纹、气孔,也不应有疏松、砂眼或其他影响使用性能的铸造缺陷。
扣件与钢管的贴合面要接触良好,扣件夹紧钢管时,开口处的最小距离要不小于5mm;扣件的活动部位应使其转动灵活,旋转扣两旋转面间隙要小于1mm。
扣件表面应除锈并刷红色防锈漆。
三、板材选用
根据本工程的实际情况和结构类型,在满足设计要求,确保施工质量、工期、安全前提下,确定采用组合木模板。
竖向、水平结构均采用1830*915*20厚九夹板,支撑及连接采用45*95木枋。
第三节、支撑体系设计
一、梁
梁底采用立杆,立杆横、纵距均为800。
第一根立杆距离柱或墙边200,横杆水平间距800,步距1500。
局部加斜杆支撑,立杆下沿梁方向铺设长木枋。
梁底支撑体系搭设如下图:
二、板
短横杆水平间距1000,第一根立杆距离柱、墙或梁边500,其余立杆横距1000,纵距1000,横杆间距1000,步距1500,立杆下铺设50*100木枋。
板底支撑体系搭设如下图:
三、柱、墙
采用18mm厚九夹板,50*100木方作背方,背方楞放间距200-300mm,最大不能超过300。
采取板模板压梁侧模,梁侧模包梁底模的支模方式。
支撑体系立杆间距不大于900mm,采用双扣件抗滑。
柱、墙模板及加固体系如下图:
第四节、梁支撑体系验算
支撑高度在4米以上的模板支架被称为扣件式钢管高支撑架,对于高支撑架的计算规范存在重要疏漏,使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。
本计算书编制中还参考了《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。
图1梁模板支撑架立面简图
采用的钢管类型为Φ48×3.50。
一、参数信息
梁段信息:
KL:
500*600
1、脚手架参数
立柱梁跨度方向间距l(m):
0.80;立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):
0.30;
脚手架步距(m):
1.50;脚手架搭设高度(m):
7.65;
梁两侧立柱间距(m):
0.80;承重架支设:
无承重立杆,木方垂直梁截面;
2、荷载参数
模板与木块自重(kN/m2):
0.350;梁截面宽度B(m):
0.500;
混凝土和钢筋自重(kN/m3):
25.000;梁截面高度D(m):
0.600;
倾倒混凝土荷载标准值(kN/m2):
2.000;施工均布荷载标准值(kN/m2):
2.000;
3、木方参数
木方弹性模量E(N/mm2):
9500.000;木方抗弯强度设计值(N/mm2):
13.000;
木方抗剪强度设计值(N/mm2):
1.300;木方的间隔距离(mm):
300.000;
木方的截面宽度(mm):
45.00;木方的截面高度(mm):
95.00;
4、其他
采用的钢管类型(mm):
Φ48×3.5。
扣件连接方式:
双扣件,考虑扣件保养情况扣件抗滑承载力系数:
0.80;
二、梁底支撑的计算
作用于支撑钢管的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=25.000×0.600×0.800=12.000kN/m;
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.350×0.800×(2×0.600+0.500)/0.500=0.952kN/m;
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN):
经计算得到,活荷载标准值P1=(2.000+2.000)×0.500×0.800=1.600kN;
2、木方楞的支撑力验算
均布荷载q=1.2×12.000+1.2×0.952=15.542kN/m;
集中荷载P=1.4×1.600=2.240kN;
木方计算简图
经过计算得到从左到右各木方传递集中力[即支座力]分别为:
N1=5.050kN;
N2=5.050kN;
木方按照简支梁计算。
本算例中,木方的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=4.500×9.500×9.500/6=67.69cm3;
I=4.500×9.500×9.500×9.500/12=321.52cm4;
A、木方强度验算
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=5.050/0.800=6.313kN/m;
最大弯距M=0.1ql2=0.1×6.313×0.800×0.800=0.404kN.m;
最大应力σ=M/W=0.404×106/67687.5=5.969N/mm2;
抗弯强度设计值[f]=13.0N/mm2;
木方的最大应力计算值5.969N/mm2小于木方抗弯强度设计值13.0N/mm2,满足要求!
B、木方抗剪验算
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]
其中最大剪力:
Q=0.6×6.313×0.800=3.030kN;
木方受剪应力计算值T=3×3030.240/(2×45.000×95.000)=1.063N/mm2;
木方抗剪强度设计值[T]=1.300N/mm2;
木方的受剪应力计算值1.063N/mm2小于木方抗剪强度设计值1.300N/mm2,满足要求!
C、木方挠度验算
最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和,计算公式如下:
木方最大挠度计算值V=0.677×5.261×800.0004/(100×9500.000×321.516×103)=0.478mm;
木方的最大允许挠度[V]=0.800*1000/250=3.200mm;
木方的最大挠度计算值0.478mm小于木方的最大允许挠度3.200mm,满足要求!
3、支撑钢管的强度验算
支撑钢管按照连续梁的计算如下
计算简图(KN)
支撑钢管变形图(kN.m)
支撑钢管弯矩图(kN.m)
经过连续梁的计算得到:
支座反力RA=RB=5.050kN;
最大弯矩Mmax=0.758kN.m;
最大挠度计算值Vmax=2.300mm;
支撑钢管的最大应力σ=0.758×106/5080.0=149.126N/mm2;
支撑钢管的抗压设计强度[f]=205.0N/mm2;
支撑钢管的最大应力计算值149.126N/mm2小于支撑钢管的抗压设计强度205.0N/mm2,满足要求!
三、梁底纵向钢管计算
纵向钢管只起构造作用,通过扣件连接到立杆。
四、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16.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。
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12.80kN;
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=5.05kN;
R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
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=5.050kN;
脚手架钢管的自重:
N2=1.2×0.129×7.650=1.185kN;
楼板的混凝土模板的自重:
N3=0.720kN;
楼板钢筋混凝土自重荷载:
N4=(0.80/2+(0.80-0.50)/2)×0.80×0.160×25.00=1.760kN;
N=5.050+1.185+0.720+1.760=8.716kN;
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=1.58;
A--立杆净截面面积(cm2):
A=4.89;
W--立杆净截面抵抗矩(cm3):
W=5.08;
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]=205.00N/mm2;
lo--计算长度(m);
如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架,按下式计算
lo=k1uh
(1)
k1--计算长度附加系数,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;
上式的计算结果:
立杆计算长度Lo=k1uh=1.155×1.700×1.500=2.945m;
Lo/i=2945.250/15.800=186.000;
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=0.207;
钢管立杆受压应力计算值;σ=8715.538/(0.207×489.000)=86.102N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=86.102N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205.00N/mm2,满足要求!
如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由下式计算
lo=k1k2(h+2a)
(2)
k1--计算长度附加系数按照表1取值1.167;
k2--计算长度附加系数,h+2a=2.100按照表2取值1.011;
上式的计算结果:
立杆计算长度Lo=k1k2(h+2a)=1.167×1.011×(1.500+0.300×2)=2.478m;
Lo/i=2477.658/15.800=157.000;
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=0.284;
钢管立杆受压应力计算值;σ=8715.538/(0.284×489.000)=62.758N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=62.758N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205.00N/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》
六、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0.9--1.5m为宜,不宜超过1.5m。
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45-60N.m,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。
第五节、板支撑体系验算
支撑高度在4米以上的模板支架被称为扣件式钢管高支撑架,对于高支撑架的计算规范存在重要疏漏,使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。
本计算书编制中还参考《施工技术》2002.3.《高支撑架设计和使用安全》。
一、参数信息
1、脚手架参数
横向间距或排距(m):
1.00;纵距(m):
1.00;步距(m):
1.50;
立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):
0.10;脚手架搭设高度(m):
6.75;
采用的钢管(mm):
Φ48×3.5;
扣件连接方式:
双扣件,考虑扣件的保养情况,扣件抗滑承载力系数:
0.80;
板底支撑连接方式:
方木支撑;
2、荷载参数
模板与木板自重(kN/m2):
0.350;混凝土与钢筋自重(kN/m3):
25.000;
楼板浇筑厚度(m):
0.160;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
1.000;
3、木方参数
木方弹性模量E(N/mm2):
9500.000;木方抗弯强度设计值(N/mm2):
13.000;
木方抗剪强度设计值(N/mm2):
1.300;木方的间隔距离(mm):
300.000;
木方的截面宽度(mm):
45.00;木方的截面高度(mm):
95.00;
图2楼板支撑架荷载计算单元
二、模板支撑方木的计算
方木按照简支梁计算,其惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=4.500×9.500×9.500/6=67.69cm3;
I=4.500×9.500×9.500×9.500/12=321.52cm4;
方木楞计算简图
1、荷载的计算
(1)钢筋混凝土板自重(kN/m):
q1=25.000×0.300×0.160=1.200kN/m;
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.350×0.300=0.105kN/m;
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN):
p1=(1.000+2.000)×1.000×0.300=0.900kN;
2、方木抗弯强度验算
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=1.2×(1.200+0.105)=1.566kN/m;
集中荷载p=1.4×0.900=1.260kN;
最大弯距M=Pl/4+ql2/8=1.260×1.000/4+1.566×1.0002/8=0.511kN.m;
最大支座力N=P/2+ql/2=1.260/2+1.566×1.000/2=1.413kN;
方木的最大应力值σ=M/w=0.511×106/67.688×103=7.546N/mm2;
方木抗弯强度设计值[f]=13.0N/mm2;
方木的最大应力计算值为7.546N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13.0N/mm2,满足要求!
3、方木抗剪验算
最大剪力的计算公式如下:
Q=ql/2+P/2
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力:
V=1.000×1.566/2+1.260/2=1.413kN;
方木受剪应力计算值T=3×1413.000/(2×45.000×95.000)=0.496N/mm2;
方木抗剪强度设计值[T]=1.300N/mm2;
方木受剪应力计算值为0.496N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.300N/mm2,满足要求!
4、方木挠度验算
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和,计算公式如下:
均布荷载q=q1+q2=1.200+0.105=1.305kN/m;
集中荷载p=0.900kN;
方木最大挠度计算值V=5×1.305×1000.0004/(384×9500.000×3215156.25)+900.000×1000.0003/(48×9500.000×3215156.25)=1.170mm;
方木最大允许挠度值[V]=1000.000/250=4.000mm;
方木的最大挠度计算值1.170mm小于方木的最大允许挠度值4.000mm,满足要求!
三、木方支撑钢管计算
支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;
集中荷载P取纵向板底支撑传递力,P=1.566×1.000+1.260=2.826kN;
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(kN.m)
支撑钢管计算剪力图(kN)
最大弯矩Mmax=0.951kN.m;
最大变形Vmax=2.432mm;
最大支座力Qmax=10.277kN;
钢管最大应力σ=0.951×106/5080.000=187.265N/mm2;
钢管抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2;
支撑钢管的计算最大应力计算值187.265N/mm2小于钢管的抗压强度设计值205.000N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于1000.000/150与10mm,满足要求!
四、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16.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。
纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R=10.277kN;
R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
五、模板支架立杆荷载标准值(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=0.129×6.750=0.871kN;
钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。
(2)模板的自重(kN):
NG2=0.350×1.000×1.000=0.350kN;
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
NG3=25.000×0.160×1.000×1.000=4.000kN;
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=5.221kN;
2、活荷载为施工荷载标准值与振倒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)×1.000×1.000=3.000kN;
3、不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算
N=1.2NG+1.4NQ=10.466kN;
六、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(kN):
N=10.466kN;
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=1.58cm;
A----立杆净截面面积(cm2):
A=4.89cm2;
W----立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3):
W=5.08cm3;
σ--------钢管立杆最大应力计算值(N/mm2);
[f]----钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205.000N/mm2;
L0----计算长度(m);
如果完全参照《扣件式规范》,按下式计算
l0=h+2a
k1----计算长度附加系数,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=0.100m;
上式的计算结果:
立杆计算长度L0=h+2a=1.500+0.100×2=1.700m;
L0/i=1700.000/15.800=108.000;
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=0.530;
钢管立杆的最大应力计算值;σ=10465.710/(0.530×489.000)=40.382N/mm2;
钢管立杆的最大应力计算值σ=40.382N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求!
如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由下式计算
l0=k1k2(h+2a)
k1--计算长度附加系数按照表1取值1.185;
k2--计算长度附加系数,h+2a=1.700按照表2取值1.010;
上式的计算结果:
立杆计算长度Lo=k1k2(h+2a)=1.185×1.010×(1.500+0.100×2)=2.035m;
Lo/i=2034.645/15.800=129.000;
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=0.401;
钢管立杆的最大应力计算值;σ=1046
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