主体结构模板支架力学演算.docx
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主体结构模板支架力学演算
城市地铁车站主体结构模板支架力学演算
(1)
1.1墙体模板
1、模板配置
1)、墙体模板均采用(60×150)cm组合钢模板,顶部采用木胶板调节,模板配置高度以结构层高为准。
2)、外墙后背内大竖楞用10×10cm方木竖向放置,横向间距150cm,大竖楞间布置两排内小竖楞,用10×10cm方木竖向放置,横向间距50cm,外横楞用双排Φ48×3.5mm扣件式钢管横向放置,竖向间距60cm。
2、墙模板验算:
1)荷载验算:
新浇筑砼对模板侧面压力:
混凝土自重(γc)为24kN/m3,采用导管卸料,浇注速度v=2m/h,浇注入模温度T=22℃;β1=1.2;β2=1.15;t0=200/(T+15);墙高H=6.195m;
F1=0.22γct0β1β2v1/2=0.22×24×200/(22+15)×1.2×1.15×21/2=55.7KN/m2
F2=γcH=24×6.195=148.68KN/m2
取较小值F1=55.7KN/m2作为计算值,并考虑振动荷载,取F3==4KN/m2
总侧压力F=F1+F3=59.7KN/m2
2)强度演算:
①选用100×100mm方木作主背楞竖向布置,间距1.5m。
相邻主背楞间用100×100方木作次背楞竖向布置,间距取500mm。
背楞的最大跨度按三跨以上连续梁且只须按低限100×100方木作次背楞竖向布置,间距取500mm进行计算即可。
100×100mm方木次背楞强度验算(按多跨简支梁计算)
(1)强度计算
q1=17.7×0.2=3.54KN/mq2=2.5×0.2=0.5KN/m
KM1=0.107KM2=0.121
MMAX=0.107×4.04×(0.9)2+0.121×0.5×(0.9)2=0.356KN.m
WN=bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3(方木的截面抵抗矩)
σ=MMAX/WN=0.356×106/166666.7=2.136N/mm2<11N/mm2
(2)抗剪:
Kv1=0.607Kv2=0.62
Vmax=0.607×3.54×0.9+0.62×0.5×0.9=2.213KN
S=bh2/8=100×1002/8=125000mm3
I=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4
τ=VmaxS/Ib=2.213×103×125000/8.33×106×100=0.332N/mm2 强度满足要求 (3)挠度计算: ω=KW1ql4/(150EI)+KW2ql4/(150EI)=0.632×4.04×9004/(150×9×103×8.33×106)+0.967×0.5×9004/(150×9×103×8.33×106)=0.13+0.03=0.16mm<[ω]=900/400=2.25mm 挠度满足要求 次背楞满足要求 ②外钢横楞验算: 2Φ48×3.5mm扣件式钢管的截面特征为: I=2×12.19×104=24.38×104mm4;W=2×5.08×103=10.16×103mm3 化为线性均布荷载: q1=59.7×0.6=35.82KN/m 抗弯强度验算: M=0.1ql2=0.1×35.82×0.62=1.290KN.m σmax=M/ω=1.29×106/10.16×103=127.0N/mm2 挠度验算: ω=35.82×6004/150EI=0.49mm<[ω]=L/400=1.5mm 满足要求 1.2中板、顶板模板 1、模板配置 1)中板和顶板的模板、方木、脚手架及支托配备按三套配置。 2)顶模用18mm厚覆膜木胶板,主龙骨间距600~900mm,采用120×120mm方木,次龙骨间距200mm,采用100×100mm方木。 3)支撑用2Φ48×3.5mm可调式DWJ碗口式支架,立杆间距600×900mm,最边立杆距墙体750mm,扫地横杆距地500mm,往上每步架高1200mm;各杆交叉点全部用扣件连接,支架钢管上口用调节螺丝进行调节顶板高度。 要求所有方木弹线找平后方可铺设多层板,以确保顶板模板平整。 4)立杆采用可调式DWJ碗口式支架,间距600×900mm。 2、中板、顶板模板演算: 因中楼板厚度为400mm,顶板板厚度700mm,取厚度为700mm的顶板进行验算。 本工程顶板模板采用δ=18mm高强度覆膜木胶板,次龙骨100×100木枋间距200mm,主龙骨120×120方木间距900mm,采用Φ48×3.5mm可调式DWJ碗口式钢管支架作为支撑。 钢管架间距600×900mm。 1)18mm木胶合板演算: (1)荷载计算 取1m板带作为计算单元。 底模自重力10×0.02×1=0.2KN/m(木胶合板自重取10KN/m3) 砼重力24×0.7×1=16.8KN/m 钢筋重力0.7×1=0.7KN/m 振动荷载2.5×1=2.5KN/m 总竖向静荷载q1=0.2+16.8+0.7=17.7KN/m 总竖向动荷载q2=2.5KN/m 2)模板验算(按多跨简支梁) 强度计算: Km1=0.107Km2=0.121 Mmax=0.107×17.7×(0.2)2+0.121×2.5×(0.2)2=0.088KN.m WX=bh2/6=200×182/6=10800mm3 σ=MMAX/WX=0.088×106/10800=8.15N/mm2<15N/mm2 抗剪: KV1=0.607KV2=0.62 Vmax=0.607×17.7×0.2+0.62×2.5×0.2=2.46KN S=bh2/8=200×182/8=8100mm3 I=bh3/12=200×183/12=97200mm4 τ=VmaxS/Ib=2.46×103×8100/97200×200=1.025N/mm2 强度满足要求 挠度计算: Kw1=0.632Kw2=0.967 E=10×103N/mm2 ω=KW1ql4/(150EI)+KW2ql4/(150EI)=0.632×17.7×2004/(150×10×103×97200)+0.967×2.5×2004/(150×10×103×97200)=0.123+0.027=0.15mm<[ω]=L/400=0.5mm 挠度满足要求 模板满足要求 3)100×100次背楞强度验算(按多跨简支梁计算) (1)强度计算 q1=17.7×0.2=3.54KN/mq2=2.5×0.2=0.5KN/m KM1=0.107KM2=0.121 MMAX=0.107×4.04×(0.9)2+0.121×0.5×(0.9)2=0.356KN.m WN=bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3(方木的截面抵抗矩) σ=MMAX/WN=0.356×106/166666.7=2.136N/mm2<11N/mm2 (2)抗剪: Kv1=0.607Kv2=0.62 Vmax=0.607×3.54×0.9+0.62×0.5×0.9=2.213KN S=bh2/8=100×1002/8=125000mm3 I=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4 τ=VmaxS/Ib=2.213×103×125000/8.33×106×100=0.332N/mm2 强度满足要求 (3)挠度计算: ω=KW1ql4/(150EI)+KW2ql4/(150EI)=0.632×4.04×9004/(150×9×103×8.33×106)+0.967×0.5×9004/(150×9×103×8.33×106)=0.13+0.03=0.16mm<[ω]=900/400=2.25mm 挠度满足要求 次背楞满足要求 4)120×120主背楞强度验算(按多跨简支梁计算) (1)强度计算: Km1=0.107Km2=0.121 F1=17.7×0.9=15.93KN F2=2.5×0.9=2.25KN Mmax=0.107×15.93×(0.9)2+0.121×2.25×(0.9)2=1.602KN.m WN=bh2/6=120×1202/6=288×103mm3(方木的截面抵抗矩) σ=MMAX/WX=1.796×106/288×103=5.6N/mm2<11N/mm2 (2)抗剪: Kv1=0.607Kv2=0.62 Vmax=0.607×15.93+0.62×2.25=11.06KN S=bh2/8=120×1202/8=216000mm3 I=bh3/12=120×1203/12=17.28×106mm4 τ=VmaxS/Ib=11.06×103×216000/17.28×106×900=0.15N/mm2 满足强度要求。 (3)挠度计算: Kw1=0.632Kw2=0.967 E=9×103N/mm2 I=17.28×106mm4 ω=KW1ql4/(150EI)+KW2ql4/(150EI)=0.632×15.93×9004/(150×9×103×17.28×106)+0.967×2.25×9004/(150×9×103×17.28×106)=0.28+0.06=0.34mm<[ω]=900/400=2.25mm 挠度满足要求 主背楞满足要求 5)钢管支撑计算 q=总竖向静何载+总竖向动何载=17.7+2.5=20.2KN=20200N 100×100木方自重: q100=0.6×4.5×0.1×0.1×6000=162N 120×120主背楞自重: q120=0.9×0.12×0.12×6000=77.8N U托重量: qU=50N Ф48×3.5钢管自重: q10=4×3.84×10+(0.9+0.6)×5×3.84×10=441.6N 每根钢管受力: N=q+q100+q10+qU+q120=20200+162+441.6+50+77.8=20931.4N Ф48(t=3.5mm)钢管600×900mm A=489mm2i=(D2+d2)1/2/4=(482+412)1/2/4=15.8mmfc=200N/mm2 λ=1200/15.8=75.95,ψ=0.744(钢结构设计规范附录) σ=N/ψA=20931.4/(0.744×489)=57.5N/mm2 通过以上计算可以得知,本顶板模板配置符合要求可以采用。 中楼板模板配置采用常规做法,经计算立杆间距900×900mm,水平大楞采用120×120方木,次背楞采用100×100mm木方间距300mm,楼板底模采用18mm厚木胶板可以满足要求。 1.4中间柱模板与支架 本车站主体结构立柱施工结构尺寸有1200×900mm、1000×700mm、900×700、600×750、600×700mm五种。 其中以1000×700mm、900×700、600×700mm为主,按此三种规格分别准备三套立柱模板。 采用C50混凝土。 柱模板验算: 1)荷载验算: 柱模受到的混凝土侧压力: 混凝土自重(γc)为24kN/m3,采用导管卸料,浇注速度v=2m/h,浇注入模温度T=25℃;β1=1.2;β2=1.0;t0=200/(T+15);柱高H=5.22m; F1=0.22γct0β1β2v1/2=0.22×24×200/(25+15)×1.2×1.0×21/2=44.8KN/m2 F2=γcH=24×5.35=128.4KN/m2 取较小值F1=44.8KN/m2作为计算值,并考虑振动荷载,取F3=4KN/m2 总侧压力F=F1+F3=48.8KN/m2 2)模板验算(按多跨简支梁) 强度计算: Km1=0.107Km2=0.121 Mmax=0.107×44.8×(0.2)2+0.121×4×(0.2)2=0.211KN.m WX=bh2/6=200×252/6=20833.3mm3 σ=MMAX/WX=0.211×106/22083.3=10.13N/mm2<15N/mm2 强度满足要求 挠度计算: Kw1=0.632Kw2=0.967 E=10×103N/mm2 I=bh3/12=200×253/12=260417mm4 ω=5l4/384EI=5×2004/384×10×103×200×253/12=0.01mm<[ω]=L/400=0.5mm 挠度满足要求 模板满足要求 3)背木强度演算: ①背木选用10×10cm方木间距20cm竖向布置,按三跨以上连续梁计算。 (1)强度计算 q1=44.8×0.2=8.96KN/mq2=4×0.2=0.8KN/m KM1=0.107KM2=0.121 MMAX=0.107×8.96×(0.6)2+0.121×0.8×(0.6)2=0.380KN.m WN=bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3(方木的截面抵抗矩) σ=MMAX/WN=0.380×106/166666.7=2.3N/mm2<11N/mm2 强度满足要求 (3)挠度计算: Kw1=0.632Kw2=0.967 E=9×103N/mm2 I=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4 ω=Kw1ql4/(150EI)+Kw2ql4/(150EI)=0.632×8.96×6004/(150×9×103×8.33×106)+0.967×0.8×6004/(150×9×103×8.33×106)=0.07+0.01=0.08mm<[ω]=600/400=1.5mm 挠度满足要求 背木满足要求 ②外钢楞验算: 双48×3.5钢管的截面特征为: I=2×12.19×104=24.38×104mm4;W=2×5.08×103=10.16×103mm3 化为线性均布荷载: q1=48.8×0.6=29.28KN/m 抗弯强度验算: M=0.1ql2=0.1×29.28×0.62=1.054KN.m σmax=M/ω=1.054×106/10.16×103=103.7N/mm2 挠度验算: ω=29.28×6004/150EI=0.40mm<[ω]=L/400=1.5mm 满足要求
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