高支模方案.docx
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高支模方案.docx
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高支模方案
模板支撑方案
一、工程概况
1、工程概况表
序号
项目
内容
1
工程名称
盛景华庭
2
工程地址
新江一路
3
建设单位
河源市万众盛世投资置业有限公司
4
设计单位
河源市建筑设计院
5
监理单位
河源市安保建设工程有限公司
6
施工单位
河源市正平建筑工程有限公司
二、方案的编制依据
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。
三、方案设计的思路
1、实用性:
主要保证混凝土结构的质量,模板接缝严密,不漏浆;构件的形状尺寸和相互位置的正确;模板的构造简单,支拆方便。
2、安全性:
保证在施工过程中不变形、不破坏、不倒塌。
3、经济性:
针对工程的具体情况,就地取材;确保工期、质量的前提下,尽量减少一次性投入;增加模板周转,减少支拆用工;实现文明施工。
四、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。
梁段:
L1。
(一)参数信息
1.模板支撑及构造参数
梁截面宽度B(m):
0.20;
梁截面高度D(m):
0.6
混凝土板厚度(mm):
0.10\0.15;
立杆纵距(沿梁跨度方向间距)La(m):
0.50;
立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):
0.10;
脚手架步距(m):
1.50;
梁支撑架搭设高度H(m):
3.00;
梁两侧立柱间距(m):
0.50;
承重架支设:
木方支撑平行梁截面A;
立杆横向间距或排距Lb(m):
1.00;
采用的钢管类型为Φ48×3.50;
扣件连接方式:
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:
0.80;
2.荷载参数
模板自重(kN/m2):
0.35;
钢筋自重(kN/m3):
1.50;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
2.5;
新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):
12.9;
倾倒混凝土侧压力(kN/m2):
2.0;
振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):
2.0
3.材料参数
木材品种:
柏木;
木材弹性模量E(N/mm2):
10000.0;
木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):
17.0;
木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):
1.7;
面板类型:
胶合面板;
钢材弹性模量E(N/mm2):
210000.0;
钢材抗弯强度设计值fm(N/mm2):
205.0;
面板弹性模量E(N/mm2):
9500.0;
面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):
13.0;
4.梁底模板参数
梁底模板支撑的间距(mm):
400.0;
面板厚度(mm):
18.0;
5.梁侧模板参数
主楞间距(mm):
600;
次楞间距(mm):
400;
穿梁螺栓水平间距(mm):
600;
穿梁螺栓竖向间距(mm):
400;
穿梁螺栓直径(mm):
M12;
主楞龙骨材料:
木楞,,宽度80mm,高度80mm;
主楞龙骨材料:
木楞,,宽度80mm,高度80mm;
(二)梁模板荷载标准值计算
1.梁侧模板荷载
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。
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:
其中γ--混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;
t--新浇混凝土的初凝时间,取2.000h;
T--混凝土的入模温度,取25.000℃;
V--混凝土的浇筑速度,取1.500m/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1.100m;
β1--外加剂影响修正系数,取1.000;
β2--混凝土坍落度影响修正系数,取1.000。
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;
分别为12.933kN/m2、26.400kN/m2,取较小值12.933kN/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。
计算的原则是按照龙骨的间
距和模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。
面板计算简图
1.抗弯验算
其中,σ--面板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M--面板的最大弯距(N.mm);
W--面板的净截面抵抗矩,W=60.00×1.8×1.8/6=32.40cm3;
[f]--面板的抗弯强度设计值(N/mm2);
按以下公式计算面板跨中弯矩:
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=1.2×0.60×12.93×0.90=8.38kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值:
q2=1.4×0.60×2.00×0.90=1.51kN/m;
q=q1+q2=8.381+1.512=9.893kN/m;
计算跨度(内楞间距):
l=400.00mm;
面板的最大弯距M=0.1×9.89×400.002=1.58×105N.mm;
经计算得到,面板的受弯应力计算值:
σ=1.58×105/3.24×104=4.885N/mm2;
面板的抗弯强度设计值:
[f]=13.000N/mm2;
面板的受弯应力计算值σ=4.885N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13.000N/mm2,满足要求!
2.挠度验算
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
q=12.93×0.60=7.76N/mm;
l--计算跨度(内楞间距):
l=400.00mm;
E--面板材质的弹性模量:
E=9500.00N/mm2;
I--面板的截面惯性矩:
I=60.00×1.80×1.80×1.80/12=29.16cm4;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677×7.76×400.004/(100×9500.00×2.92×105)=0.485mm;
面板的最大容许挠度值:
[ω]=l/250=400.000/250=1.600mm;
面板的最大挠度计算值ω=0.485mm小于面板的最大容许挠度值[ω]=1.600mm,满足要求!
(四)梁侧模板内外楞的计算
1.内楞计算
内楞(木或钢)直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,龙骨采用木楞,截面宽度80mm,截面高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=80×80×80/6=85.33cm3;
I=80×80×80×80/12=341.33cm4;
内楞计算简图
(1).内楞强度验算
强度验算计算公式如下:
其中,σ--内楞弯曲应力计算值(N/mm2);
M--内楞的最大弯距(N.mm);
W--内楞的净截面抵抗矩;
[f]--内楞的强度设计值(N/mm2)。
按以下公式计算内楞跨中弯矩:
其中,作用在内楞的荷载,q=(1.2×12.933×0.90+1.4×2.000×0.90)×0.400/1=6.60kN/m;
内楞计算跨度(外楞间距):
l=600mm;
内楞的最大弯距:
M=0.1×6.60×600.002=2.37×105N.mm;
经计算得到,内楞的最大受弯应力计算值σ=2.37×105/8.53×104=2.782N/mm2;
内楞的抗弯强度设计值:
[f]=17.000N/mm2;
内楞最大受弯应力计算值σ=2.782N/mm2内楞的抗弯强度设计值小于[f]=17.000N/mm2,满足要求!
(2).内楞的挠度验算
其中E--面板材质的弹性模量:
10000.00N/mm2;
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
q=12.93×0.40/1=5.17N/mm;
l--计算跨度(外楞间距):
l=600.00mm;
I--面板的截面惯性矩:
E=3.41×106N/mm2;
内楞的最大挠度计算值:
ω=0.677×5.17×600.004/(100×10000.00×3.41×106)=0.133mm;
内楞的最大容许挠度值:
[ω]=2.400mm;
内楞的最大挠度计算值ω=0.133mm小于内楞的最大容许挠度值[ω]=2.400mm,满足要求!
2.外楞计算
外楞(木或钢)承受内楞传递的荷载,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,外龙骨采用木楞,截面宽度80mm,截面高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=80×80×80/6=85.33cm3;
I=80×80×80×80/12=341.33cm4;
外楞计算简图
(1).外楞抗弯强度验算
其中σ--外楞受弯应力计算值(N/mm2)
M--外楞的最大弯距(N.mm);
W--外楞的净截面抵抗矩;
[f]--外楞的强度设计值(N/mm2)。
最大弯矩M按下式计算:
其中,作用在外楞的荷载:
P=(1.2×12.93×0.90+1.4×2.00×0.90)×0.60×0.40/1=3.96kN;
外楞计算跨度(对拉螺栓竖向间距):
l=400mm;
外楞的最大弯距:
M=0.175×3957.034×400.000=2.77×105N.mm
经计算得到,外楞的受弯应力计算值:
σ=2.77×105/8.53×104=3.246N/mm2;
外楞的抗弯强度设计值:
[f]=17.000N/mm2;
外楞的受弯应力计算值σ=3.246N/mm2小于外楞的抗弯强度设计值[f]=17.000N/mm2,满足要求!
(2).外楞的挠度验算
其中E--外楞的弹性模量,其值为10000.00N/mm2;
p--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:
p=12.93×0.60×0.40/1=3.10KN;
l--计算跨度(拉螺栓间距):
l=400.00mm;
I--面板的截面惯性矩:
I=3.41×106mm4;
外楞的最大挠度计算值:
ω=1.146×3.10×103×400.003/(100×10000.00×3.41×106)=0.067mm;
外楞的最大容许挠度值:
[ω]=1.600mm;
外楞的最大挠度计算值ω=0.067mm小于外楞的最大容许挠度值[ω]=1.600mm,满足要求!
(五)穿梁螺栓的计算
验算公式如下:
其中N--穿梁螺栓所受的拉力;
A--穿梁螺栓有效面积(mm2);
f--穿梁螺栓的抗拉强度设计值,取170.000N/mm2;
查表得:
穿梁螺栓的直径:
12mm;
穿梁螺栓有效直径:
9.85mm;
穿梁螺栓有效面积:
A=76mm2;
穿梁螺栓所受的最大拉力:
N=12.933×0.600×0.400×2=6.208kN。
穿梁螺栓最大容许拉力值:
[N]=170.000×76/1000=12.920kN;
穿梁螺栓所受的最大拉力N=6.208kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=12.920kN,满足要求!
(六)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。
计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。
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=300.00×18.00×18.00/6=1.62×104mm3;
I=300.00×18.00×18.00×18.00/12=1.46×105mm4;
1.抗弯强度验算
按以下公式进行面板抗弯强度验算:
其中,σ--梁底模板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M--计算的最大弯矩(kN.m);
l--计算跨度(梁底支撑间距):
l=400.00mm;
q--作用在梁底模板的均布荷载设计值(kN/m);
新浇混凝土及钢筋荷载设计值:
q1:
1.2×(24.00+1.50)×0.30×1.10×0.90=9.09kN/m;
模板结构自重荷载:
q2:
1.2×0.35×0.30×0.90=0.11kN/m;
振捣混凝土时产生的荷载设计值:
q3:
1.4×2.00×0.30×0.90=0.76kN/m;
q=q1+q2+q3=9.09+0.11+0.76=9.96kN/m;
跨中弯矩计算公式如下:
Mmax=0.10×9.958×0.4002=0.159kN.m;
σ=0.159×106/1.62×104=9.835N/mm2;
梁底模面板计算应力σ=9.835N/mm2小于梁底模面板的抗压强度设计值[f]=13.000N/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:
其中,q--作用在模板上的压力线荷载:
q=((24.0+1.50)×1.100+0.35)×0.30=8.52N/mm;
l--计算跨度(梁底支撑间距):
l=400.00mm;
E--面板的弹性模量:
E=9500.0N/mm2;
面板的最大允许挠度值:
[ω]=400.00/250=1.600mm;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677×8.520×400.04/(100×9500.0×1.46×105)=1.066mm;
面板的最大挠度计算值:
ω=1.066mm小于面板的最大允许挠度值:
[ω]=400.0/250=1.600mm,满足要求!
(七)梁底支撑木方的计算
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土梁自重(kN):
q1=(24.000+1.500)×0.300×1.100×0.400=3.366kN;
(2)模板的自重荷载(kN):
q2=0.350×0.400×(2×1.100+0.300)=0.350kN;
(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=(2.500+2.000)×0.300×0.400=0.540kN;
2.木方的传递集中力验算:
静荷载设计值q=1.2×3.366+1.2×0.350=4.459kN;
活荷载设计值P=1.4×0.540=0.756kN;
P=4.459+0.756=5.215kN。
本工程梁底支撑采用方木,方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=8.000×8.000×8.000/6=8.53×101cm3;
I=8.000×8.000×8.000×8.000/12=3.41×102cm4;
3.支撑方木抗弯强度验算:
最大弯矩考虑为简支梁集中荷载作用下的弯矩,
跨中最大弯距计算公式如下:
跨中最大弯距M=5.215×0.500/4=0.652kN.m;
方木最大应力计算值σ=651900.000/8.53×104=7.639N/mm2;
方木抗弯强度设计值[f]=17.000N/mm2;
方木最大应力计算值7.639N/mm2小于方木抗弯强度设计值[f]=17.000N/mm2,满足要求!
4.支撑方木抗剪验算:
最大剪力的计算公式如下:
截面抗剪强度必须满足:
其中最大剪力Q=5.215×1000/2=2.608kN;
圆木的截面面积矩S=0.785×50.00×50.00=1962.50N/mm2;
圆木受剪应力计算值T=2.608×1962.50/(3.41×106×50.00)=0.030N/mm2;
方木抗剪强度设计值[T]=1.700N/mm2;
方木受剪应力计算值0.030N/mm2小于方木抗剪强度设计值[T]=1.700N/mm2,满足要求!
5.支撑方木挠度验算:
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:
集中荷载P=q1+q2+p1=4.256kN;
方木最大挠度ω=4256.000×500.003/(48×10000.00×3.41×106)=0.325mm;
方木的挠度设计值[ω]=0.500×1000/250=2.000mm;
方木的最大挠度ω=0.325mm小于方木的最大允许挠度[ω]=2.000mm,满足要求!
(八)梁底支撑钢管的计算
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,通过方木的集中荷载传递。
1.支撑钢管的强度计算:
按照集中荷载作用下的简支梁计算
集中荷载P传递力,P=5.215kN;
计算简图如下:
支撑钢管按照简支梁的计算公式
其中n=0.700/0.400=2
经过简支梁的计算得到:
钢管支座反力RA=RB=(2-1)/2×5.215+5.215=7.823kN;
通过支撑钢管传递到支座的最大力为1×5.215+5.215=10.430kN;
钢管最大弯矩Mmax=2×5.215×0.700/8=0.913kN.m;
支撑钢管的最大应力计算值σ=0.913×106/5080.000=179.657N/mm2;
支撑钢管的抗弯强度的其设计值[T]=205.0N/mm2;
支撑钢管的最大应力计算值179.657N/mm2小于支撑钢管的抗弯强度的设计值205.0N/mm2,满足要求!
(九)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。
(十)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=10.43kN;
R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
(十一)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=10.430kN;
脚手架钢管的自重:
N2=1.2×0.129×8.900=1.379kN;
N=10.430+1.379=11.809kN;
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=11809.188/(0.207×489.000)=116.665N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=116.665N/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=1.700按照表2取值1.017;
上式的计算结果:
立杆计算长度Lo=k1k2(h+2a)=1.167×1.017×(1.500+0.100×2)=2.018m;
Lo/i=2017.626/15.800=128.000;
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=0.406;
钢管立杆受压应力计算值;σ=11809.188/(0.406×489.000)=59.482N/mm2;
钢管立杆稳定性计算σ=59.482N/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》
五、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
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- 高支模 方案
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