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盘扣式模板支撑计算书
一、模板支架选型
由于其中模板支撑架高
3.6米,为确保施工安全,编制本专项施工方案。设计范
围包括:楼板,长*宽=8m*8m,厚0.25m。
根据本工程实际情况,结合施工单位现有施工条件,
3#和4#楼地下室区域选择盘
扣式钢管脚手架作为模板支架的搭设材料,进行相应的设计计算。
二、搭设方案
(一)基本搭设参数
模板支架高H为3.6m,立杆步距h(上下水平杆轴线间的距离)取
1.8m,立杆纵
距la取0.9m,横距lb取0.9m。立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的自由长度a取0.2m。整个支架的简图如下所示。
.
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模板底部的方木,截面宽(二)材料及荷载取值说明本支撑架使用
40mm,高80mm,布设间距0.2m。
?48 *3mm钢管,钢管壁厚不得小于3mm,钢管上严禁打孔;采用的
扣件,应经试验,在螺栓拧紧扭力矩达65N·m时,不得发生破坏。
模板支架承受的荷载包括模板及支架自重、新浇混凝土自重、钢筋自重,以及施工人员及设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载等。
三、板模板支架的强度、刚度及稳定性验算
荷载首先作用在板底模板上,按照
\"底模→底模方木/钢管→横向水平钢管→可调
托座→立杆→基础\"的传力顺序,分别进行强度、刚度和稳定性验算。其中,取与底模方木平行的方向为纵向。
(一)板底模板的强度和刚度验算模板按三跨连续梁计算,如图所示
:
(1)荷载计算,按单位宽度折算为线荷载。此时,模板的截面抵抗矩为:w=1000?7/6=4.82?0mm;模板自重标准值:x1=0.3? =0.3kN/m;新浇混凝土自重标准值:x2=0.25?4? =6kN/m;
2
4
3
.
.
板中钢筋自重标准值:x3=0.25?.1? =0.275kN/m;施工人员及设备活荷载标准值:振捣混凝土时产生的荷载标准值:
x4=1? =1kN/m;x5=2?=2kN/m。
1.35,4、5项为活载,取分项系数
1.4,则
以上1、2、3项为恒载,取分项系数底模的荷载设计值为:
g q
1
=(x1+x2+x3)?.35=(0.3+6+0.275)?.35=8.876kN/m =(x4+x5)?.4=(1+2)?.4 =4.2kN/m
;
;
1
对荷载分布进行最不利布置,最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值。
跨中最大弯矩计算简图
跨中最大弯矩计算公式如下:
1maxM = 0.08g1l+0.1q1lc = 0.08?.876?.2
2
c
2
2
+0.1?.2?.2=0.045kN穖
2
支座最大弯矩计算简图
支座最大弯矩计算公式如下:
2maxM= -0.1g1l-0.117q1lc= -0.1?.876?.2
2
c
2
2
-0.117?.2?.2
2
= -0.055kN穖;
maxM=0.055kN穖;
经比较可知,荷载按照图2进行组合,产生的支座弯矩最大。
.
.
(2)底模抗弯强度验算
1max2max取Max(M,M)进行底模抗弯验算,即
ó =0.055?0 /(4.82?0
)=1.145N/mm
2
底模面板的受弯强度计算值足要求。
(3)底模抗剪强度计算。荷载对模板产生的剪力为
ó =1.145N/mm小于抗弯强度设计值 fm =15N/mm,满
22
Q=0.6g1lc+0.617q1lc=0.6?.876?.2+0.617?.2?.2=1.583kN
按照下面的公式对底模进行抗剪强度验算:
;
? =3?583.43/(2?000?7)=0.14N/mm;
所以,底模的抗剪强度? =0.14N/mm小于抗剪强度设计值fv=1.4N/mm满足要求。(4)底模挠度验算
模板弹性模量E=6000 N/mm;
模板惯性矩 I=1000?7/12=4.094?0 mm;
根据JGJ130-2001,刚度验算时采用荷载短期效应组合,取荷载标准值计算,不乘分项系数,因此,底模的总的变形按照下面的公式计算:
3
5
4
2
2
2
2
í =0.048mm;底模面板的挠度计算值满足要求。
.
í =0.048mm小于挠度设计值[v] =Min(200/150,10)mm ,
.
(二)底模方木的强度和刚度验算按三跨连续梁计算(1)荷载计算
模板自重标准值:x1=0.3?.2=0.06kN/m;
新浇混凝土自重标准值:x2=0.25?4?.2=1.2kN/m;板中钢筋自重标准值:x3=0.25?.1?.2=0.055kN/m;施工人员及设备活荷载标准值:振捣混凝土时产生的荷载标准值:
x4=1?.2=0.2kN/m;x5=2?.2=0.4kN/m;
1.35,4、5项为活载,取分项系数
1.4,则
以上1、2、3项为恒载,取分项系数底模的荷载设计值为:
g2 =(x1+x2+x3)?.35=(0.06+1.2+0.055)?.35=1.775kN/mq2 =(x4+x5)?.4=(0.2+0.4)?.4=0.84kN/m
;
;
支座最大弯矩计算简图
支座最大弯矩计算公式如下:
maxM= -0.1譯2譴a-0.117譹2譴a= -0.1?.775?.9
2
2
2
-0.117?.84?.9=-0.223kN穖;
2
(2)方木抗弯强度验算
方木截面抵抗矩 W=bh/6=40?0/6=4.267?0 mm;
2
2
4
3
.
.
ó =0.223?0/(4.267?0)=5.236N/mm;底模方木的受弯强度计算值足要求。
(3)底模方木抗剪强度计算荷载对方木产生的剪力为
Q=0.6g2la+0.617q2la=0.6?.775?.9+0.617?.84?.9=1.425kN
按照下面的公式对底模方木进行抗剪强度验算:
;
ó =5.236N/mm小于抗弯强度设计值f=13N/mm,满
m
2
2
2
? =0.668N/mm;
所以,底模方木的抗剪强度要求。
(4)底模方木挠度验算方木弹性模量 E=9000 N/mm;
方木惯性矩 I=40?0/12=1.707?0 mm;
根据JGJ130-2001,刚度验算时采用荷载短期效应组合,取荷载标准值计算,不乘分项系数,因此,方木的总的变形按照下面的公式计算:
í =0.521?x1+x2+x3)譴a/(100譋譏)+0.192?x4+x5)譴a/(100譋譏)=0.342 mm;底模方木的挠度计算值满足要求。
(三)托梁材料计算
根据JGJ130-2001,板底托梁按二跨连续梁验算,承受本身自重及上部方木小楞传来的双重荷载,如图所示。
í =0.342mm 小于挠度设计值[v] =Min(900/150,10)mm ,
4
4
3
6
4
2
2
? =0.668N/mm小于抗剪强度设计值fv=1.3N/mm满足
22
.
.
(1)荷载计算
材料自重:0.0384kN/m;(材料自重,近似取钢管的自重,此时,偏于保守方木所传集中荷载:取(二)中方木内力计算的中间支座反力值,即p=1.1g2la+1.2q2la=1.1?.775?.9+1.2?.84?.9=2.665kN
;
按叠加原理简化计算,钢管的内力和挠度为上述两荷载分别作用之和。(2)强度与刚度验算
托梁计算简图、内力图、变形图如下:托梁采用:木方 : 50?00mm;W=83.333 ?03
mm3
;I=416.667 ?04
mm4
;
支撑钢管计算简图
)
.
.
支撑钢管计算弯矩图(kN穖)
支撑钢管计算变形图(mm)
.
.
支撑钢管计算剪力图(kN)
中间支座的最大支座力 Rmax = 13.288 kN ;钢管的最大应力计算值钢管的最大挠度
ó = 1.091?0/83.333?0=13.091 N/mm;
6
3
2
maxí = 1.627 mm ;
支撑钢管的抗弯强度设计值 fm=205 N/mm;支撑钢管的最大应力计算值N/mm,满足要求!
支撑钢管的最大挠度计算值mm,满足要求!
(四)立杆稳定性验算
í =1.627小于最大允许挠度 [v]=min(900/150,10)
2
2
ó =13.091 N/mm小于钢管抗弯强度设计值 fm=205
2
立杆计算简图
1、不组合风荷载时,立杆稳定性计算
(1)立杆荷载。根据《规程》,支架立杆的轴向力设计值 N = 1.35
GK∑N + 1.4∑NQK
N应按下式计算:
.
.
其中NGK为模板及支架自重,显然,最底部立杆所受的轴压力最大。将其分成模板(通过顶托)传来的荷载和下部钢管自重两部分,分别计算后相加而得。模板所传荷载就是顶部可调托座传力,根据
3.1.4节,此值为F1=13.288kN。
0.15kN/m
除此之外,根据《规程》条文说明4.2.1条,支架自重按模板支架高度乘以取值。故支架自重部分荷载可取为
F2=0.15?.6=0.54kN;立杆受压荷载总设计值为:
Nut=F1+F2?.35=13.288+0.54?.35=14.017kN;其中1.35为下部钢管自重荷载的分项系数,数。
(2)立杆稳定性验算。按下式验算
F1因为已经是设计值,不再乘分项系
? --轴心受压立杆的稳定系数,根据长细比 A -- K
H
?按《规程》附录C采用;
立杆的截面面积,取4.24?0mm; --高度调整系数,建筑物层高超过
4m时,按《规程》5.3.4采用;
22
计算长度l0按下式计算的结果取大值:l0=h+2a=1.8+2?.2=2.2m;l0=kìh=1.163?.272?.8=2.663m;式中:h-支架立杆的步距,取1.8m; a
--模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度,ì--模板支架等效计算长度系数,参照《规程》附表 k --.
取0.2m;
D-1,取1.272;
计算长度附加系数,按《规程》附表D-2取值为1.163;
.
故l0取2.663m;
?=l0
/i=2.663?03
/15.9=168;
查《规程》附录C得?= 0.251;KH=1;
ó =1.05譔/(?AK3
2
H)=1.05?4.017?0 /(0.251?.24?0?)=138.298N/mm2
;
立杆的受压强度计算值ó =138.298N/mm2
小于立杆的抗压强度设计值 f =205
N/mm2
,满足要求。
(五)立杆的地基承载力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求p ≤ f
g
地基承载力设计值: fg = f
gk
譳c = 120?=120 kPa;
其中,地基承载力标准值:fgk= 120 kPa ;脚手架地基承载力调整系数:
kc = 1 ;
立杆基础底面的平均压力:p = 1.05N/A =1.05?4.017/0.25=58.873 kPa ;
其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值:N = 14.718 kN;
基础底面面积
:A = 0.25 m
2
。
p=58.873kPa ≤ fg=120 kPa 。地基承载力满足要求!(六)拆模时间计算
参考《建筑施工安全手册》(杜荣军主编,中国建筑工业出版社出版社出版),各
楼层层高、楼面设计荷载、楼板板厚均按相同计。
1、支架所受各类荷载的取值:
.
.
附加在每根立杆上的楼盖自重荷载为:6.862kN;
N板i=1.35?.25?.9?.9?(24+1.1)=
模板自重为:N模i=1.35?.3?.9?.9=0.328kN;支架自重为:N支gi=1.35?.15?.6=0.729kN;
混凝土浇筑施工荷载为:N浇i=1.4?(1+2)?.9?.9=3.402kN;
Q=1.4?.5?.9?.9+ 6.862 楼盖总的设计荷载为:N
=9.697kN;
2、浇筑层的荷载计算(设当前浇筑层为第浇筑层荷载强度达到N支i = N
板i
i层):
0.000/14.300?00%=0%设计强度,
+N模i+N支gi+N浇i=6.862+0.328+0.729+3.402=11.321kN;
3、下一层立杆的荷载计算:下一层荷载强度达到
10.000/14.300?00%=69.93%设计强度,
板i=11.321+0.328+0.729+1?.862=19.24kN;N支i-1=N支i+N模i+N支gi+áN
其中,á为楼盖荷载计入比例,á=1。4、下二层立杆的荷载计算:下二层荷载强度达到
15.000/14.300?00%=104.5%设计强度,
板i-NQN支i-2=N支i-1+N支gi+áN=19.24+0.729+0.15?.862-9.697=11.301kN;
其中,á为楼盖荷载计入比例,á=0.15。0.4N
支i-2
< NQ,下三层的模板支架可以试拆除。
60%,分担后的下三层楼盖承担的
拆除后下二层的立杆荷载由下三层的楼盖分担荷载为0.6 N
支i-2
Q..
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