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高支撑模板施工方案(8.9m)

时间:2014-05-09


板模板(扣件钢管高架)计算书
工程名称:保利国际城美茵庄园52#、53#、54#楼工程 建设单位:保利(德阳)房地产开发有限公司 监理单位:成都交大工程建设监理有限公司监理 施工单位:广州富利建筑安装工程有限公司 工程类型:框剪结构;地上10+1层;建筑高度33.87m;总建筑面积:34801平方 米。 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》 (GB 50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等规范编制。 因本工程模板支架高度大于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。

一、参数信息:
1.模板支架参数
横向间距或排距(m):1.00;纵距(m):1.20;步距(m):1.50; 立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.10;模板支架搭设高度(m):8.90; 采用的钢管(mm):Φ48×3.0 ;板底支撑连接方式:方木支撑; 立杆承重连接方式:双扣件,考虑扣件的保养情况,扣件抗滑承载力系数:0.80;

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; 施工均布荷载标准值(kN/m2):2.500;

3.材料参数
面板采用胶合面板,厚度为16mm;板底支撑采用方木; 面板弹性模量E(N/mm2):9500;面板抗弯强度设计值(N/mm2):13;

木方抗剪强度设计值(N/mm2):1.400;木方的间隔距离(mm):250.000; 木方弹性模量E(N/mm2):9000.000;木方抗弯强度设计值(N/mm2):13.000; 木方的截面宽度(mm):50.00;木方的截面高度(mm):100.00;

4.楼板参数
楼板的计算厚度(mm):160.00;

图2

楼板支撑架荷载计算单元

二、模板面板计算:
模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度 模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 120× 1.62/6 = 51.2 cm3; I = 120× 1.63/12 = 40.96 cm4; 模板面板的按照三跨连续梁计算。

面板计算简图

1、荷载计算
(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m): q1 = 25× 0.16× 1.2+0.35× 1.2 = 5.22 kN/m; (2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m):

q2 = 2.5× 1.2= 3 kN/m;

2、强度计算
计算公式如下: M=0.1ql2 其中:q=1.2× 5.22+1.4× 3= 10.464kN/m 最大弯矩 M=0.1× 10.464× 2502=65400 kN· m; 面板最大应力计算值 面板的抗弯强度设计值 σ =M/W= 65400/51200 = 1.277 N/mm2; [f]=13 N/mm2;

面板的最大应力计算值为 1.277N/mm2 小于面板的抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!

3、挠度计算
挠度计算公式为 ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 其中q =q1=3.72kN/m 面板最大挠度计算值 ν = 0.677× 3.72× 2504/(100× 9500× 40.96× 104)=0.025 mm; 面板最大允许挠度 [ν]=250/ 250=1 mm;

面板的最大挠度计算值 0.025 mm 小于 面板的最大允许挠度 1 mm,满足要 求!

三、模板支撑方木的计算:
方木按照三跨连续梁计算,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=b× h2/6=5× 10× 10/6 = 83.33 cm3; I=b× h3/12=5× 10× 10× 10/12 = 416.67 cm4;

方木楞计算简图

1.荷载的计算:
(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m): q1= 25× 0.25× 0.16+0.35× 0.25 = 1.088kN/m ; (2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m): q2 = 2.5× 0.25 = 0.625 kN/m;

2.强度验算:
计算公式如下: M=0.1ql2 均布荷载 最大弯矩 q = 1.2 × q1 + 1.4 × q2 = 1.2× 1.088+1.4× 0.625 = 2.181kN/m; M = 0.1ql2 = 0.1× 2.181× 1.22 =0.31kN· m; σ= M /W = 0.31× 106/83333.33 = 3.72 N/mm2; [f]=13.000 N/mm2;

方木最大应力计算值 方木的抗弯强度设计值

方木的最大应力计算值为 3.72 N/mm2 小于方木的抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!

3.抗剪验算:
截面抗剪强度必须满足: τ = 3V/2bhn < [τ] 其中最大剪力: V = 0.6× 2.181× 1.2 = 1.57kN; 方木受剪应力计算值 τ = 3 ×1.57× 103/(2 × 50× 100) = 0.471 N/mm2; 方木抗剪强度设计值 [τ] = 1.4 N/mm2; 方木的受剪应力计算值 0.471 N/mm2 小于 方木的抗剪强度设计值 1.4

N/mm2,满足要求!

4.挠度验算:
计算公式如下: ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 均布荷载 q = q1 = 0.775 kN/m; ν= 0.677×0.775×10004 /(100× 9000× 4166666.667)= 0.14

最大挠度计算值 mm; 最大允许挠度

[ν]=1200/ 250=4.8 mm;

方木的最大挠度计算值 0.14 mm 小于 方木的最大允许挠度 4.8 mm,满足要 求!

四、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=1.805kN;

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 = 0.677 kN· m ; 最大变形 Vmax = 2.149 mm ; 最大支座力 Qmax = 7.897 kN ; 最大应力 σ= 676983.289/4490 = 150.776 N/mm2; 支撑钢管的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2; 支撑钢管的最大应力计算值 150.776 N/mm2 小于 支撑钢管的抗压强度设计 值 205 N/mm2,满足要求! 支撑钢管的最大挠度为 2.149mm 小于 1200/150与10 mm,满足要求!

五、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,扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的双扣件承 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= 7.897 kN; R < 12.80 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

六、模板支架立杆荷载设计值(轴力):

作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。 1.静荷载标准值包括以下内容: (1)脚手架的自重(kN): NG1 = 0.138× 8.9 = 1.232 kN; 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 = 0.35× 1× 1.2 = 0.42 kN; (3)钢筋混凝土楼板自重(kN): NG3 = 25× 0.11× 1× 1.2 = 3.3 kN; 经计算得到,静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 4.952 kN; 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 = (2.5+2 ) × 1× 1.2 = 5.4 kN; 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 = 13.502 kN;

七、立杆的稳定性计算:
立杆的稳定性计算公式: σ =N/(υA)≤[f] 其中 N ---- 立杆的轴心压力设计值(kN) :N = 13.502 kN; υ---- 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 = 1.59 cm; A ---- 立杆净截面面积(cm2):A = 4.24 cm2; W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3):W=4.49 cm3; 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 N/mm2; L0---- 计算长度 (m); 按下式计算: l0 = h+2a = 1.5+0.1× 2 = 1.7 m;

a ---- 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a = 0.1 m; l0/i = 1700 / 15.9 = 107 ; 由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数υ= 0.537 ;

钢管立杆的最大应力计算值 ;σ=13502.112/(0.537× 424) = 59.301 N/mm2; 钢管立杆的最大应力计算值 σ= 59.301 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设 计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求! 如果考虑到高支撑架的安全因素,建议按下式计算 l0 = k1k2(h+2a)= 1.167× 1.017× (1.5+0.1× 2) = 2.018 m; 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 = 1.7 按照表2取值1.017 ; Lo/i = 2017.626 / 15.9 = 127 ; 由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数υ= 0.412 ;

钢管立杆的最大应力计算值 ;σ=13502.112/(0.412× 424) = 77.293 N/mm2; 钢管立杆的最大应力计算值 σ= 77.293 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设 计值 [f] = 205 N/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》。

八、立杆的地基承载力基底为筏板基础 九、梁和楼板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。


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