支模架安全专项施工方案说明.doc
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目 录 一、工程概况 2 二、编制依据 2 三、指导思想与设计思路 2 四、代表结构计算截面选择: 3 五、模板结构设计计算: 4 六、模板施工方法 71 七、模板搭设的质量控制 73 八、支模架搭设的安全要求 74 九、构造要求 76 十、 支模架搭设的安全要求 75 支模架安全专项施工方案 一、工程概况 1.1项目组成 工程名称:江南家居五层加层工程项目 建设单位:江南家居有限公司 设计单位:环宇建工设计股份有限公司 监理单位:浙江文华建设项目管理有限公司 施工单位:杭州昂达建筑工程有限公司 1.2工程地点 本项目地处杭州市余杭区临平商贸园(望梅路586号,道古寺北320国道与09省道交汇处)。 1.3工程概况 本工程单体建筑占地面积:22781.40平方米,总建筑面积:103432.72平方米;其中地上总建筑面积:101131.72平方米(一至四层已建建筑面积:82248.72平方米;五层加层建筑面积:18883.00平方米),地下室建筑面积:2301.00平方米,本项目结构形式为框架结构,建筑结构安全等级:二级,建筑合理使用年限:50年,抗震设防烈度6度。 二、编制依据 1、工程设计图纸及施工组织设计。 2、《建筑工程施工手册》。 3、《建筑施工安全检查标准》。 4、《建筑施工高处作业安全技术规范》。 5、《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》。 6、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》。 7、《混凝土结构设计规范》。 8、《建筑结构静力计算手册》。 9、《建筑结构荷载规范》。 10、《钢结构设计规范》。 三、指导思想与设计思路 本工程楼层结构设计比较复杂,基本属于常规支模。对于常规支模,将采用扣件式钢管支撑体系施工。 1、支撑系统的确定: a、根据本工程情况,主体结构模板支撑采用满堂式支撑系统。支撑钢管立杆下垫250x250的木模板,纵横向设置相互垂直的水平拉杆,离地100设置一道扫地杆,支撑系统两端设置剪刀撑。为防止较大梁、柱炸模,部分柱梁支模用f12螺杆对穿模板加强,待拆模后,用气割切去伸出混凝土表面的螺杆。 b、支模参数:根据不同部位确定不同参数,见下述。 2、材料选择:支模架采用Ф48x3.5mm钢管,扣件应符合《钢管脚手架扣件》(GB1583)的规定;模板采用950㎜x2100㎜x18㎜九夹板及60×80木楞,采用f12螺杆加山型卡进行加强;其中圆弧形的模板应根据施工图尺寸加工成适当的弧度,加工成型后分类堆放。 3、材料要求:所选用材料应具有足够的强度,以保证模板结构有足够的承载力;有足够的弹性模量,以保证模板结构的刚度;模板接触混凝土的表面必须平整光洁;尽量选用优质材料,并能承受多次周转而不损坏。 搭设前要对钢管、扣件、模板、模档等材料进行检查验收,合格后方可投入使用,并按不同规格、品种分类堆放。 4、搭设要求:搭设的基本要求为横平竖直,整体和局部结构清晰,连接牢固、支撑可靠、受载安全、不变形、不摇晃,有安全操作空间。必须严格按施工组织设计和本专项方案进行操作。在施工过程中,可根据实际情况对支模系统进行局部的调整,但必须征求技术负责人的同意,视情况调整方案并另行审批。 5、检查:配料时要有放样图,支模前要有技术交底,明确搭设方式。浇筑混凝土之前,要对模板系统作全面检查验收,符合要求后方可开始浇筑混凝土。浇筑过程中设专人随时观察模板系统的工作情况,如有异常,立即采取措施。 四、代表结构计算截面选择: 1、楼板截面选择:本工程的现浇板厚有地下室顶板250mm(层高3.50m、3.0m),楼层现浇板厚120㎜、150㎜(标准层高3.1m、3.6m,一层层高5.02m,局部层高3.0m)。现选定标准层板厚150㎜、层高3.60m;地下室顶板板厚250㎜、层高3.50m进入设计计算。 2、梁截面选择:本工程的现浇钢筋混凝土梁具有200*500、200*650、200*750、200*900、250*550、250*700、250*1200、250*1600等不同截面,现选定标准层梁KLq4(1)200*900、地下室顶板梁KL11a(8)250*1600(层高按3m计)进入设计计算。 3、墙柱截面选择:本工程的现浇钢筋混凝土柱(墙)截面较多,选定标准层柱400*400、地下层柱400*600、地下层墙厚250进入设计计算。 五、模板结构设计计算: (一)、钢筋混凝土现浇板 A、选取标准层板厚130㎜,层高为2.80m进行设计计算。 楼板采用ф48×3.5㎜(考虑实际情况,按ф48×3.2㎜进行计算)按钢管作为支模架,用950x2100x18厚九夹板作模板,采用60x80方格木楞为格栅,间距300㎜;支撑立杆横向间距0.9m,纵向间距0.70m,步距不大于1.5m,立杆中间设二道相互垂直水平拉杆,离地面100设扫地杆一道。详见验算书一。 验算书一: 1. 计算简图 2. 板底模板计算 1) 计算模式 面板为受弯结构,需要验算其抗弯、抗剪强度和刚度。按照《建筑结构荷载规范》(50009-2001)3.2.7~3.2.10规定及《建筑结构静力计算手册》对强度、挠度进行验算,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并进行不利荷载组合。 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。 本算例中,面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 0.9×103×18×18/6 = 4.86×104mm3; I = 0.9×103×18×18×18/12 = 4.374×105mm4; 2) 荷载计算 (1) 新浇混凝土及钢筋荷载标准值: q1k,:(24+1.1)×0.7×130/1000=2.284kN/m; 模板结构自重荷载标准值: q1k,,: 0.3×0.7=0.21kN/m; q1k= q1k,+ q1k,,=2.494 kN/m (2) 施工人员及施工设备荷载及振捣混凝土时产生的荷载标准值: q2k: (1+2)×0.7=2.1kN/m; 3) 抗弯强度验算 (1) 公 式: 其中 - 板底模板的弯曲应力计算值(N/mm2); M - 弯矩设计值(N.mm); W ― 截面模量(mm3) m- 抗弯强度设计值(N/mm2): 15 (2) 弯矩设计值计算如下: M = MGk + 1.4MQk 式中: -永久荷载的分项系数:对由可变荷载效应控制的组合,应取1.2;而对由永久荷载效应控制的组合,应取1.35。本计算书取1.2。 MGk - 模板自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的弯矩总和; MQk - 施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的荷载标准值产生的弯矩总和 l--计算跨度(板底支撑间距): l =0.3m; MGk=0.1×2.494×0.32=0.022kN.m MQk =0.117×2.1×0.32=0.022kN.m 取1.2,则M=1.2×0.022+ 1.4×0.022=0.057kN.m 梁底模面板计算应力 =0.057×106/4.86×104 =1.173N/mm2 经计算,梁底模面板抗弯强度验算满足要求! 4) 抗剪验算 公 式: 其 中: 构件宽度(mm)b:0.7×1000 构件高度(mm)h:18 抗剪强度设计值(N/mm2):1.4 Qmax=0.6×1.2×2.494×0.3+0.617×1.4×2.1×0.3=1.0829KN 剪应力(N/mm2): 0.129 N/mm2 经计算,模板的抗剪验算满足要求! 5) 挠度验算 公 式: Vmax< [v] = l/250 其 中: l--计算跨度: l = 0.3m; E--面板材质的弹性模量: E = 6000N/mm2; 面板的最大挠度计算值: Vmax = 0.677×2.494×(0.3×103)4/(100×6000×4.374×105) =0.0521 mm; 面板的最大容许挠度值:[v] = l/250 =0.3×1000/250 =1.2mm; 经计算,面板的最大挠度计算值满足要求! 3. 板底方木验算 1) 计算模式: 方木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。 本算例中,方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=60×80×80×10-3/6 = 64cm3; I=60×80×80×80×10-4/12 = 256cm4; 2) 荷载的计算: (1) 根据梁底模板面板的计算中的支座反力计算内龙骨承受的荷载值 Rmax=(0.600×1.2×2.494×0.3+0.617×1.4×2.1×0.3) +(0.500×1.2×2.494×0.3+0.583×1.4×2.1×0.3) = 2.046KN Rmaxk=0.600×2.494×0.3 +0.500×2.494×0.3 = 0.823KN (2) 转化成均布荷载 q=2.046/0.7=2.923 kN/m qk=0.823/0.7=1.176 kN/m 本工程中,板底木方截面宽度60mm,截面高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 60×80×80×10-3/6 = 64 cm3; I = 60×80×80×80×10-4/12 = 256 cm4; 3) 方木强度验算: 计算公式如下: 最大弯距 M =0.1ql2= 0.1×2.923×0.7×0.7= 0.143kN.m; 最大应力 = M / W = 0.143×106/64×103 = 2.234 N/mm2; 抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2; 经计算,方木的抗弯强度计算值满足要求! (3) 方木抗剪验算: 公 式: 其 中: 构件宽度(mm)b:60 构件高度度(mm)h:80 抗剪强度设计值(mm)(N/mm2):1.3 Qmax=0.6×2.923×0.7 =1.228KN 剪应力(N/mm2):0.384 N/mm2 经计算,方木的抗剪验算满足要求! (4) 方木挠度验算: 其中 E - 内龙骨的弹性模量: 9000 N/mm2; qk--荷载标准值: qk=1.176 N/mm; l--计算跨度:l = 0.7×103 mm; I--截面惯性矩: 256×104 mm4; 内龙骨的最大挠度计算值: Vmax = 0.677×1.176×(0.7×103)4/(100×9000×256×104) = 0.083mm; 内龙骨的最大容许挠度值: [v] = 0.7×103/150=4.67mm及10mm。 经计算,方木挠度验算满足要求! 4. 支撑钢管的强度验算 (1) 计算模式 支撑钢管承受木方传递的集中荷载,按照集中荷载作用下的三跨梁计算。 (2) 荷载计算 简化计算取P1……Pn-1均等于木方传递下来的最大支座力 则P=R=1.1qL=1.1×2.923×0.7=2.251KN Pk=1.1qkC=1.1×1.176×0.7=0.906KN (3) 支撑钢管强度验算 根据《建筑结构静力计算手册》,最大弯距为 Mmax= 0.267×2.251×0.9= 0.541 kN.m 支撑钢管的最大应力 =0.541×106/4.73×103=114.376 N/mm2; 支撑钢管的设计强度 [f]=205 N/mm2; 经计算,支撑钢管强度验算满足要求! (4) 支撑钢管挠度验算 根据《建筑结构静力计算手册》,梁的最大挠度为 得:Vmax= 1.883×1.176×103×(0.9×103)3/(100×206000×11.36×104)=0.026 mm; 支撑钢管的最大容许挠度值: [v] =0.9×103/150=6mm及10mm。 经计算,支撑钢管挠度验算满足要求! 5. 扣件抗滑移的计算 (1) 规程规定: 按规程5.4.1和5.4.2规定考虑叠合效应,1.05R≤8.0 kN时,可采用单扣件; 8.0kN<1.05R≤12.0 kN时,应采用双扣件;1.05R>12.0 kN时,应采用可调托座。 (2) 荷载计算 纵向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R计算 R= 2.251+2.267×2.251=7.354 kN 则1.05R=7.722 kN 经计算,采用单扣件满足要求! 6. 立杆的稳定性计算 (1) 计算模式 按照规程5.3.2~5.3.6,对于立杆稳定性按照轴心受压构件,分两种方式进行计算。当模板支架高度超过4m时,应采用高度调整系数KH对立杆的稳定承载力进行调降。 (2) 荷载计算 A 计算公式: 计算立杆段的轴向力设计值Nut,应按下列公式计算: 不组合风荷载时: Nut =NGk + 1.4NQk 组合风荷载时: Nut =NGk + 0.85´1.4NQk 式中:Nut - 计算段立杆的轴向力设计值(N); NGk - 模板及支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和(N); NQk- 施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的轴向力总和(N)。 -永久荷载的分项系数:本工程中取1.2 B 计算过程: 横杆的支座反力 N =7.722kN (注:已经包括模板自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力;施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的轴向力。并且根据规程考虑了相应的荷载分项系数) 脚手架钢管的自重 N2 = 1.2×0.15×2.67=0.481kN (注:根据规程4.2.1对模板支架自重,按0.15KN/m取值。) 则取Nut=7.722+0.481=7.83kN (3) 立杆计算长度计算 立杆计算长度l0应按下列表达式计算的结果取最大值: 式中: h - 立杆步距(m);取值1.5m 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(m);取值0.1m k - 计算长度附加系数,按规程附录 D计算;因h=1.5m取值1.167 -等效计算长度系数,按附录D采用。因=1.5/0.7=2.1,=1.5/0.9=1.7取值1.641 最后,立杆计算长度l0=2.873m 风荷载标准值应按照以下公式计算 其中 W0 -- 基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:W0 = 0.45 Uz -- 风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:Uz = 0.84 Us -- 风荷载体型系数:Us =1 经计算得到,风荷载标准值Wk = 0.7×0.84×1×0.45 = 0.265kN/m2。 (4) 立杆的稳定性验算① 不组合风荷载时: 组合风荷载时: 式中: Nut - 计算立杆段的轴向力设计值(N); - 轴心受压立杆的稳定系数,应根据长细比由附录C采用,当>250时,,本计算中取值0.2186 注: - 长细比, ; l0 - 立杆计算长度(m),l0= 2.873m; i - 截面回转半径(mm),按规程附录A采用, i = 15.9; A - 立杆的截面面积(mm2),按规程附录A采用,A = 4.5×102 mm2; Mw - 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩(N.mm),应按规程5.3.5条的规定计算,本计算中取值49667.625N.mm 注: 由风荷载产生的弯矩设计值Mw,应按下列公式计算: 式中:Mwk - 风荷载标准值产生的弯矩(N.mm); wk - 风荷载标准值(N/mm2),Wk = 0.7×0.84×1×0.45 = 0.265kN/m2; la - 立杆纵距(mm); h - 立杆步距(mm)。 W ― 截面模量(mm3),按规程附录A采用,W = 4.73×103 mm3; - 钢材的抗压强度设计值(N/mm2),=205 N/mm2; 注: 不组合风荷载时验算:7.83×103/(0.2186×4.5×102×1)=79.597N/mm2 经计算,立杆稳定性满足要求! (5) 立杆稳定性验算②(对边梁和中间梁底的立杆考虑风荷载的附加轴力) A 风荷载引起的计算单元立杆附加轴力计算 对于整体侧向力计算可采用简化方法计算。假设风荷载沿模板支架横向作用,取整体模板支架的一排横向支架作为计算单元,将作用在计算单元顶部模板上的水平力F取为: 式中: - 结构模板纵向挡风面积(mm2); wk - 风荷载标准值(kN/m2),Wk = 0.7×0.84×1×0.45 = 0.265kN/m2; La - 模板支架的纵向长度 12000mm la - 立杆纵距0.7m 则 F = 0.85×12000×10-3×2.67×0.265×0.7/(12000×10-3)= 0.421kN 风荷载引起的计算单元立杆附加轴力按线性分布确定,如下图所示。最大附加轴力N1,表达式为: 式中:F - 作用在计算单元顶部模板上的水平力(N); H - 模板支架高度0.421m; n - 计算单元立杆数 n = 12000/(0.9×103) = 13; m - 计算单元中附加轴力为压的立杆数,按下式计算:m=6 Lb - 模板支架的横向长度12000mm 由上得,最大附加轴力N1=3××2.67/[(6+1)×12000×10-3]= 0.04KN B 立杆验算 考虑风荷载作用在模板上,对立杆产生的附加轴力,验算边梁和中间梁下立杆的稳定性,对模板支架按下式重新验算: 式中: Nut - 计算立杆段的轴向力设计值(N); Nut = 7.83kN - 轴心受压立杆的稳定系数,应根据长细比由附录C采用,当>250时,,本计算中取值0.2186 注: - 长细比, ; l0 - 立杆计算长度(mm),l0= 2.873mm;; i - 截面回转半径(mm),按规程附录A采用,i = 15.9; A - 立杆的截面面积(mm2),按规程附录A采用,A = 4.5×102 mm2; - 钢材的抗压强度设计值(N/mm2),按规程表5.1.7采用,=205 N/mm2; 注: Ni - 验算立杆的附加轴力 由上得,=(7.83+0.04)×103/(0.2186×4.5×102×1)=80.004N/mm2 经计算,立杆稳定性满足要求! 7. 立杆地基承载力计算 (1) 修正后的地基承载力特征值 fa fa = kc·fak 式中: kc -地基承载力调整系数为1 fak - 地基承载力特征值250KN/m2 fa = 1×250=250KN/m2=250Kpa (2) 地基承载力验算 立杆基础底面的平均压力应满足下列公式的要求: p £ fa 式中:p - 立杆基础底面的平均压力(KN/m2), p=; N -上部结构传至基础顶面的轴向力设计值(KN); A - 立杆的基础底面面积为0.06m2; P =(7.83+0.04)/0.06= 131.167KN/m2= 131.167Kpa 经计算,立杆地基承载力满足要求! 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。 B、选取标准层板厚为250㎜,层高为4.70m进行设计计算。 楼板采用ф48×3.2㎜钢管作为支模架,用950x2100x18厚九夹板作模板,采用60x80方格木楞为格栅,间距250㎜;支撑立杆横向间距0.75m,纵向间距0.6m,步距不大于1.5m,立杆中间设二道相互垂直水平拉杆,离地面100设扫地杆一道。详见验算书二。 验算书二: 1. 计算简图(略,同上) 2. 板底模板计算 1) 计算模式 面板为受弯结构,需要验算其抗弯、抗剪强度和刚度。按照《建筑结构荷载规范》(50009-2001)3.2.7~3.2.10规定及《建筑结构静力计算手册》对强度、挠度进行验算,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并进行不利荷载组合。 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。 本算例中,面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 0.75×103×18×18/6 = 4.05×104mm3; I = 0.75×103×18×18×18/12 = 3.645×105mm4; 2) 荷载计算 (1) 新浇混凝土及钢筋荷载标准值: q1k,:(24+1.1)×0.6×250/1000=3.765kN/m; 模板结构自重荷载标准值: q1k,,: 0.3×0.6=0.18kN/m; q1k= q1k,+ q1k,,=3.945 kN/m (2) 施工人员及施工设备荷载及振捣混凝土时产生的荷载标准值: q2k: (1+2)×0.6=1.8kN/m; 3) 抗弯强度验算 (1) 公 式: 其中 - 板底模板的弯曲应力计算值(N/mm2); M - 弯矩设计值(N.mm); W ― 截面模量(mm3) m- 抗弯强度设计值(N/mm2): 15 (2) 弯矩设计值计算如下: M = MGk + 1.4MQk 式中: -永久荷载的分项系数:对由可变荷载效应控制的组合,应取1.2;而对由永久荷载效应控制的组合,应取1.35。本计算书取1.2。 MGk - 模板自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的弯矩总和; MQk - 施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的荷载标准值产生的弯矩总和 l--计算跨度(板底支撑间距): l =0.25m; MGk=0.1×3.945×0.252=0.025kN.m MQk =0.117×1.8×0.252=0.013kN.m 取1.2,则M=1.2×0.025+ 1.4×0.013=0.048kN.m 梁底模面板计算应力 =0.048×106/4.05×104 =1.185N/mm2 经计算,梁底模面板抗弯强度验算满足要求! 4) 抗剪验算 公 式: 其 中: 构件宽度(mm)b:0.6×1000 构件高度(mm)h:18 抗剪强度设计值(N/mm2):1.4 Qmax=0.6×1.2×3.945×0.25+0.617×1.4×1.8×0.25=1.0988KN 剪应力(N/mm2): 0.153 N/mm2 经计算,模板的抗剪验算满足要求! 5) 挠度验算 公 式: Vmax< [v] = l/250 其 中: l--计算跨度: l = 0.25m; E--面板材质的弹性模量: E = 6000N/mm2; 面板的最大挠度计算值: Vmax = 0.677×3.945×(0.25×103)4/(100×6000×3.645×105) =0.0477 mm; 面板的最大容许挠度值:[v] = l/250 =0.25×1000/250 =1mm; 经计算,面板的最大挠度计算值满足要求! 3. 板底方木验算 1) 计算模式: 方木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。 本算例中,方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=60×80×80×10-3/6 = 64cm3; I=60×80×80×80×10-4/12 = 256cm4; 2) 荷载的计算: (1) 根据梁底模板面板的计算中的支座反力计算内龙骨承受的荷载值 Rmax=(0.600×1.2×3.945×0.25+0.617×1.4×1.8×0.25) +(0.500×1.2×3.945×0.25+0.583×1.4×1.8×0.25) = 2.058KN Rmaxk=0.600×3.945×0.25 +0.500×3.945×0.25 = 1.085KN (2) 转化成均布荷载 q=2.058/0.6=3.43 kN/m qk=1.085/0.6=1.808 kN/m 本工程中,板底木方截面宽度60mm,截面高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 60×80×80×10-3/6 = 64 cm3; I = 60×80×80×80×10-4/12 = 256 cm4; 3) 方木强度验算: 计算公式如下: 最大弯距 M =0.1ql2= 0.1×3.43×0.6×0.6= 0.123kN.m; 最大应力 = M / W = 0.123×106/64×103 = 1.922 N/mm2; 抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2; 经计算,方木的抗弯强度计算值满足要求! (3) 方木抗剪验算: 公 式: 其 中: 构件宽度(mm)b:60 构件高度度(mm)h:80 抗剪强度设计值(mm)(N/mm2):1.3 Qmax=0.6×3.43×0.6 =1.235KN 剪应力(N/mm2):0.386 N/mm2 经计算,方木的抗剪验算满足要求! (4) 方木挠度验算: 其中 E - 内龙骨的弹性模量: 9000 N/mm2; qk--荷载标准值: qk=1.808 N/mm; l--计算跨度:l = 0.6×103 mm; I--截面惯性矩: 256×104 mm4; 内龙骨的最大挠度计算值: Vmax = 0.677×1.808×(0.6×103)4/(100×9000×256×104) = 0.069mm; 内龙骨的最大容许挠度值: [v] = 0.6×103/150=4mm及10mm。 经计算,方木挠度验算满足要求! 4. 支撑钢管的强度验算 (1) 计算模式 支撑钢管承受木方传递的集中荷载,按照集中荷载作用下的三跨梁计算。 (2) 荷载计算 简化计算取P1……Pn-1均等于木方传递下来的最大支座力 则P=R=1.1qL=1.1×3.43×0.6=2.264KN Pk=1.1qkC=1.1×1.808×0.6=1.193KN (3) 支撑钢管强度验算 根据《建筑结构静力计算手册》,最大弯距为 Mmax= 0.267×2.264×0.75= 0.453 kN.m 支撑钢管的最大应力 =0.453×106/4.73×103=95.772 N/mm2; 支撑钢管的设计强度 [f]=205 N/mm2; 经计算,支撑钢管强度验算满足要求! (4) 支撑钢管挠度验算 根据《建筑结构静力计算手册》,梁的最大挠度为 得:Vmax= 1.883×1.808×103×(0.75×103)3/(100×206000×11.36×104)=0.023 mm; 支撑钢管的最大容许挠度值: [v] =0.75×103/150=5mm及10mm。 经计算,支撑钢管挠度验算满足要求! 5. 扣件抗滑移的计算 (1) 规程规定: 按规程5.4.2 R≤8.0 kN时,可采用单扣件; 8.0kN<R≤12.0 kN时,应采用双扣件;R>12.0 kN时,应采用可调托座。 (2) 荷载计算 纵向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R计算 R= 2.264+2.267×2.264=7.396 kN 经计算,采用单扣件满足要求! 6. 立杆的稳定性计算 (1) 计算模式 按照规程5.3.2~5.3.6,对于立杆稳定性按照轴心受压构件,分两种方式进行计算。当模板支架高度超过4m时,应采用高度调整系数KH对立杆的稳定承载力进行调降。 (2) 荷载计算 A 计算公式: 计算立杆段的轴向力设计值Nut,应按下列公式计算: 不组合风荷载时: Nut =NGk + 1.4NQk 组合风荷载时: Nut =NGk + 0.85´1.4NQk 式中:Nut - 计算段立杆的轴向力设计值(N); NGk - 模板及支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和(N); NQk- 施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的轴向力总和(N)。 -永久荷载的分项系数:本工程中取1.2 B 计算过程: 横杆的支座反力 N =7.396kN (注:已经包括模板自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力;施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的轴向力。并且根据规程考虑了相应的荷载分项系数) 脚手架钢管的自重 N2 = 1.2×0.15×4.45=0.801kN (注:根据规程4.2.1对模板支架自重,按0.15KN/m取值。) 则取Nut=7.396+0.801=8.2kN (3) 立杆计算长度计算 立杆计算长度l0应按下列表达式计算的结果取最大值: 式中: h - 立杆步距(m);取值1.5m 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(m);取值0.1m k - 计算长度附加系数,按规程附录 D计算;因h=1.5m取值1.167 -等效计算长度系数,按附录D采用。因=1.5/0.6=2.5,=1.5/0.75=2取值1.623 最后,立杆计算长度l0=2.841m 风荷载标准值应按照以下公式计算 其中 W0 -- 基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:W0 = 0.45 Uz -- 风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:Uz = 3.12 Us -- 风荷载体型系数:Us =1 经计算得到,风荷载标准值Wk = 0.7×3.12×1×0.45 = 0.983kN/m2。 (4) 立杆的稳定性验算① 因为模板支架高度为4.45m,超过4m应采用高度调整系数KH对立杆的稳定承载力进行调降。 不组合风荷载时: 组合风荷载时: 式中: Nut - 计算立杆段的轴向力设计值(N); - 轴心受压立杆的稳定系数,应根据长细比由附录C采用,当>250时,,本计算中取值0.2236 注: - 长细比, ; l0 - 立杆计算长度(m),l0= 2.841m; i - 截面回转半径(mm),按规程附录A采用, i = 15.9; A - 立杆的截面面积(mm2),按规程附录A采用,A = 4.5×102 mm2; Mw - 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩(N.mm),应按规程5.3.5条的规定计算,本计算中取值157918.95N.mm 注: 由风荷载产生的弯矩设计值Mw,应按下列公式计算: 式中:Mwk - 风荷载标准值产生的弯矩(N.mm); wk - 风荷载标准值(N/mm2),Wk = 0.7×3.12×1×0.45 = 0.983kN/m2; la - 立杆纵距(mm); h - 立杆步距(mm)。 W ― 截面模量(mm3),按规程附录A采用,W = 4.73×103 mm3; - 钢材的抗压强度设计值(N/mm2),=205 N/mm2; 注: KH - 高度调整系数,模板支架高度超过4m时采用,按规程5.3.4条的规定计算;KH=0.9978 注: 式中:H - 模板支架高度(m)。 不组合风荷载时验算:8.2×103/(0.2236×4.5×102×0.9978)=81.674N/mm2 经计算,立杆稳定性满足要求! (5) 立杆稳定性验算②(对边梁和中间梁底的立杆考虑风荷载的附加轴力) A 风荷载引起的计算单元立杆附加轴力计算 对于整体侧向力计算可采用简化方法计算。假设风荷载沿模板支架横向作用,取整体模板支架的一排横向支架作为计算单元,将作用在计算单元顶部模板上的水平力F取为: 式中: - 结构模板纵向挡风面积(mm2); wk - 风荷载标准值(kN/m2),Wk = 0.7×3.12×1×0.45 = 0.983kN/m2; La - 模板支架的纵向长度 12000mm la - 立杆纵距0.6m 则 F = 0.85×12000×10-3×4.45×0.983×0.6/(12000×10-3)= 2.231kN 风荷载引起的计算单元立杆附加轴力按线性分布确定,如下图所示。最大附加轴力N1,表达式为: 式中:F - 作用在计算单元顶部模板上的水平力(N); H - 模板支架高度2.231m; n - 计算单元立杆数 n = 12000/(0.75×103) = 16; m - 计算单元中附加轴力为压的立杆数,按下式计算:m=7 Lb - 模板支架的横向长度12000mm 由上得,最大附加轴力N1=3××4.45/[(7+1)×12000×10-3]= 0.31KN B 立杆验算 考虑风荷载作用在模板上,对立杆产生的附加轴力,验算边梁和中间梁下立杆的稳定性,对模板支架按下式重新验算: 式中: Nut - 计算立杆段的轴向力设计值(N); Nut = 8.2kN - 轴心受压立杆的稳定系数,应根据长细比由附录C采用,当>250时,,本计算中取值0.2236 注: - 长细比, ; l0 - 立杆计算长度(mm),l0= 2.841mm;; i - 截面回转半径(mm),按规程附录A采用,i = 15.9; A - 立杆的截面面积(mm2),按规程附录A采用,A = 4.5×102 mm2; - 钢材的抗压强度设计值(N/mm2),按规程表5.1.7采用,=205 N/mm2; 注: KH - 高度调整系数,模板支架高度超过4m时采用,按规程5.3.4条的规定计算;KH=0.9978 注: 式中:H - 模板支架高度(m)。 Ni - 验算立杆的附加轴力 由上得,=(8.2+0.31)×103/(0.2236×4.5×102×0.9978)=84.762N/mm2 经计算,立杆稳定性满足要求! 7. 立杆地基承载力计算 (1) 修正后的地基承载力特征值 fa fa = kc·fak 式中: kc -地基承载力调整系数为1 fak - 地基承载力特征值350KN/m2 fa = 1×350=350KN/m2=350Kpa (2) 地基承载力验算 立杆基础底面的平均压力应满足下列公式的要求: p £ fa 式中:p - 立杆基础底面的平均压力(KN/m2), p=; N -上部结构传至基础顶面的轴向力设计值(KN); A - 立杆的基础底面面积为0.06m2; P =(8.2+0.31)/0.06= 141.833KN/m2= 141.833Kpa 经计算,立杆地基承载力满足要求! 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。 各楼层支模架- 配套讲稿:
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