1、天津工业大学新校区图书馆工程高支模板支撑体系设计与施工方案结构设计天津工业大学新校区图书馆工程高支模板支撑体系设计与施工方案结构设计第一节 工程概况一、工程概况：图书馆工程位于天津工业大学新校区内，东南侧为公共教学楼，西南侧为公共教学楼一期，西北侧为管理学院，东北侧准备建计算机信息楼。该工程地上框架五层，建筑高度为23.95米，首层室内外高差0.6M，各层层高均为4.5米，无地下室。地上建筑面积53186.55m2。本工程000相当于溏沽高程3.85米1.总体简介序号项 目内 容1工程名称天津工业大学新校区图书馆工程2工程地址天津市西青区宾水西道399号天津工业大学新校区内3建设单位天津工业大
2、学4设计单位天津大学建筑设计研究院5监理单位天津联合工程建设监理有限公司6监督单位天津市质量监督站6质量目标力创“鲁班奖”2.建筑设计概况一览表建筑设计概况一览表建筑面积53186.55M2首层室内外高差0.60M层数地上五层层高各层层高均为4.50米总高23.95M建筑耐火等级二级3.结构设计概况一览表基础形式采用劲性搅拌桩、现浇钢筋混凝土独立承台、地梁。抗震设防类别丙类结构类型框架结构混凝土强度等级及抗渗要求梁、板、楼梯、柱C30（垫层C10）；构造柱、过梁、抗震扁带及预制盖板C20；钢筋HPB235（级钢）、HRB335（级钢）、HRB400（级钢）二、高大模板支撑体系的部位及基本情况：
3、1.本工程进口大厅处（12-17轴/A-D轴）为二层架空，其顶板标高为8.95米，具体位置见附图：高支模板平面布置图。2.框架柱、框架梁及平板基本情况：1）框架柱：A. 主截面尺寸为800*800，共10根，高度为8.15米（至框架梁底），准备分二次浇筑。第一次浇筑高度为4米，第二次浇筑至8.15米（至框架梁底）。B. 直径950圆柱，共8根，高度为8.15米（至框架梁底），准备分二次浇筑。第一次浇筑至4米，第二次浇筑至8.15米（至框架梁底）。C. 楼梯间柱子600*600，共4根。每次浇筑高度随楼梯一起浇筑。2）框架梁：A跨度9000的框架梁截面为400*800及300*700，为钢筋砼框
4、架梁；B跨度18000的框架梁截面为500*1400，为型钢砼框架梁。3）平板：A12-14/A-D轴及15-17/A-D轴为密肋楼盖，肋高为200，板厚为80；B14-15/A-D轴为钢筋砼平板，厚度为100。3.由于本工程没有地下室，因此整个的支撑体系的脚手架均落在回填土上，因此，对基土的处理及钢管下的垫层材料的选择也成为本工程的一个难点。第二节 方案选择综合考虑到施工工期、质量、经济和安全要求，故在选择方案时，考虑以下几点：1、模板及其支架的结构设计，力求做到安全可靠，搭设方便、快捷，造价经济合理。2、在规定的条件下和规定的使用期限内，能够充分满足预期的安全性和耐久性。3、选用材料时，力
5、求做到常见通用、可周转利用，便于保养维修。4、结构选型时，力求做到受力明确，构造措施到位，升降搭拆方便，便于检查验收；5、模板及模板支架的搭设，还必须符合JCJ59-99检查标准要求，要符合市文明工地的有关标准。结合以上模板及模板支架设计原则，同时结合本工程的实际情况，综合考虑了以往的施工经验，决定选用以下方案：A模板支撑体系：采用钢管扣件脚手架支撑系统。B模板选用：（1）600*600及800*800框架柱：选用15厚覆膜胶合板，背楞为40*80木方，柱箍为：48*3的钢管，纵横两方向中间各加一道拉杆螺栓。（2）950圆柱：选用定型钢圆柱模板，委托专业厂家进行加工制作。（3）框架梁：选用15
6、厚覆膜胶合板，内背楞为：40*80木方，外背楞为48*3的钢管，梁高度600时，中间加拉杆螺栓。（4）平台模板：100厚平板采用15mm厚覆膜多层板、背楞为：40*80木方； 密肋楼盖部分采用可周转性塑料模壳。第三节 编制依据1.天津大学建筑设计研究院关于天津工业大学新校区图书馆工程的施工图纸2.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）中国建筑工业出版社；3.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）中国建筑工业出版社；4.建筑施工计算手册江正荣著 中国建筑工业出版社；5.建筑施工手册第四版 中国建筑工业出版社；6.钢结构设计规范（GB50017-2003）中国建筑工业出版社；7.建筑
7、施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ1302001)8.建筑施工模板安全技术规范(JGJ162-2008)9.砼模板用胶合板(GB/T17656-1999)10.房屋建筑工程施工组织设计编制标准(DB/T29-115-2004)11砼结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)12.工程测量规范(GB50026-2007)13.建筑工程施工质量验收统一标准(GB50300-2001)14.建筑施工安全检查标准(JGJ59-99)15.木结构设计规范(GB 500052003)16.施工技术2002.3.扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全，17.北京华表世纪安全计算软件第四节 柱模
8、板设计方案柱包括三种规格：（1）800*800；（2）600*600；（3）950圆柱。施工时，考虑800*800柱子分二次浇筑至梁底，第一次浇筑高度为4.0米(从000至4.0米标高)，第二次浇筑高度4.15米(从4.0米至框架梁底8.15)。对于600*600柱子,为楼梯间柱子,随楼梯分段浇筑。950圆柱同800*800框架柱分二段浇筑。 一、600*600柱模板：1.设计计算参数：1）基本参数：柱模板的截面宽度 B=600mm，截面高度 H=600mm。2）对拉螺栓参数：B方向对拉螺栓1道，H方向对拉螺栓1道，直径为14。3）面板参数：面板类型:覆膜胶合板，厚度:15.00mm； 面板弹
9、性模量E:9500.00N/mm2；面板抗弯强度设计值fc:15.00N/mm2； 面板抗剪强度设计值ft:1.40N/mm2；4）木方参数：截面尺寸为：40mm*80mm；木方弹性模量E:9500.00N/mm2；木方抗弯强度设计值fc:13.00N/mm2； 木方抗剪强度设计值ft:1.60N/mm2。5）.柱箍参数：柱箍材料:双钢管483.0； 柱箍间距计算跨度 d: 350mm；6）.竖楞参数：竖楞截面尺寸为： 40mm*80mm; 竖楞数量：B、H方向竖楞各5根。 柱模板支撑计算简图 柱模板立面简图2.柱模板荷载标准值计算：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设计值
10、；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生的荷载标准值。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值: 其中 c 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3； t 新浇混凝土的初凝时间，取5.710h； T 混凝土的入模温度，取10.000； V 混凝土的浇筑速度，取2.500m/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4.000m； 1 外加剂影响修正系数，取1.200； 2 混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。根据公式计算得新浇混凝土侧压力标准值 F1=65.784kN/m2实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=65.780kN/m2倒混凝土时产生的荷载标准值 F2= 4
11、.000kN/m2。3.柱模板面板的计算：面板直接承受模板传递的荷载，应该按照均布荷载下三跨连续梁计算，计算如下 面板计算简图 面板的计算宽度取柱箍间距0.35m。 荷载计算值 q = 1.265.7800.350+1.44.0000.350=29.588kN/m 面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 35.001.501.50/6 = 13.13cm3； I = 35.001.501.501.50/12 = 9.84cm4；(1)抗弯强度计算：f = M / W f 其中 f 面板的抗弯强度计算值(N/mm2)； M 面板的最大弯距(N.mm)； W 面板的净截面抵抗矩； f 面
12、板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2； M = 0.100ql2 其中 q 荷载设计值(kN/m)；经计算得到 M = 0.100(1.223.023+1.41.400)0.1400.140=0.058kN.m经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.05810001000/13125=4.418N/mm2面板的抗弯强度验算 f f,满足要求!(2)抗剪计算：T = 3Q/2bh T 其中最大剪力 Q=0.600(1.223.023+1.41.400)0.140=2.485kN 截面抗剪强度计算值 T=32485.4/(2350.00015.000)=0.710N/mm2 截面抗剪强度设
13、计值 T=1.40N/mm2 抗剪强度验算 T T，满足要求!(3)挠度计算：v = 0.677ql4 / 100EI v = l / 250 面板最大挠度计算值 v = 0.67723.0231404/(100950098438)=0.064mm 面板的最大挠度小于140.0/250,满足要求!4.竖楞的计算：竖楞木方直接承受模板传递的荷载，按照均布荷载下三跨连续梁计算，计算如下： 竖楞木方计算简图竖楞木方的计算宽度取 B、H 两方向最大间距0.140m。荷载计算值 q = 1.265.7800.140+1.44.0000.140=11.835kN/m按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载
14、与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:均布荷载 q = 3.868/0.350=11.051kN/m最大弯矩 M = 0.1ql2=0.111.0510.350.35=0.135kN.m最大剪力 Q=0.60.35011.051=2.321kN最大支座力 N=1.10.35011.051=4.255kN木方截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 4.008.008.00/6 = 42.67cm3； I = 4.008.008.008.00/12 = 170.67cm4；(1)抗弯强度计算：抗弯计算强度为：f=0.135106/42666.7=3.17N/mm2 抗弯计算强度小于
15、13.0N/mm2,满足要求!(2)抗剪计算： 最大剪力的计算公式:Q = 0.6ql 截面抗剪强度必须满足:T = 3Q/2bh T 截面抗剪强度计算值 T=32321/(24080)=1.088N/mm2 截面抗剪强度设计值 T=1.60N/mm2 抗剪强度计算满足要求!(3)挠度计算： 最大变形 v =0.6779.209350.04/(1009500.001706666.7)=0.058mm 最大挠度小于350.0/250,满足要求!5.柱箍间距的验算： 柱箍间距应按下列各式的计算结果取最小值1) 柱模的柱箍间距按下式计算： 式中 l1 柱箍纵向间距(mm)； E 柱面板的弹性模量，其
16、值为9500.0(N/mm2)； I 柱面板的惯性矩，其值为98438(mm4)； F 新浇混凝土作用于柱模板的侧压力设计值)，其值为0.066(N/mm2)； b 柱面板的宽度，其值为140(mm)；计算结果l1 = 365.30mm。2) 柱箍间距还按下式计算： 式中 W 面板的抵抗矩，其值为13125(mm3)； fm 木材抗弯强度设计值，其值取15.0(N/mm2)； Fs 新浇混凝土作用于模板上的侧压力、振捣混凝土对垂直模板产生的水平荷载或倾倒混凝土时作用于模板的侧压力设计值，其值为0.076(N/mm2)； b 柱面板的宽度，其值为140(mm)； 计算结果l1 = 384.53m
17、m。 两计算结果中较小的值为365.30mm， 柱箍间距实际采用的值为350mm。 故符合规定要求！6.B、H方向柱箍的计算： 竖楞木方传递到柱箍的集中荷载 P： P = (1.265.78+1.44.00)0.140 0.350 = 4.14kN 柱箍按照集中荷载作用下的连续梁计算。 集中荷载P取木方传递力。 支撑钢管计算简图 支撑钢管弯矩图(kN.m) 支撑钢管剪力图(kN) 经过连续梁的计算得到： 最大弯矩 Mmax=0.438kN.m 最大变形 vmax=0.171mm 最大支座力 Qmax=13.047kN 抗弯计算强度 f=0.438106/8982.0=48.76N/mm2 支撑
18、钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 支撑钢管的最大挠度小于410.0/150与10mm,满足要求!7.B、H方向对拉螺栓的计算 计算公式:N N = fA 其中 N 对拉螺栓所受的拉力； A 对拉螺栓有效面积 (mm2)； f 对拉螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2； 对拉螺栓的直径(mm): 14 对拉螺栓有效直径(mm): 11.55 对拉螺栓有效面积(mm2): A = 105.000 对拉螺栓最大容许拉力值(kN): N = 17.850 对拉螺栓所受的最大拉力(kN): N = 13.047 对拉螺栓强度验算满足要求!二、800*800柱模板1.设计计算参数
19、：1）基本参数：柱模板的截面宽度 B=800mm，柱模板的截面高度 H=800mm。2）对拉螺栓参数：B、H方向对拉螺栓各1道，直径为14。3）面板参数：面板类型:覆膜胶合板，面板厚度:15.00mm； 面板弹性模量E:9500.00N/mm2；面板抗弯强度设计值fc:15.00N/mm2； 面板抗剪强度设计值ft:1.40N/mm2。4）木方参数：木方弹性模量E:9500.00N/mm2；木方抗弯强度设计值fc:13.00N/mm2； 木方抗剪强度设计值ft:1.60N/mm2。5）柱箍参数：柱箍材料:双钢管483.0，柱箍间距计算跨度 d: 350mm。6）竖楞参数：竖楞截面：宽度:40m
20、m;高度80mm； 竖楞数量：B、H方向竖楞各6根。 柱模板支撑计算简图 2.柱模板荷载标准值计算：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设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值: 其中 c 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3； t 新浇混凝土的初凝时间，取5.710h； T 混凝土的入模温度，取10.000； V 混凝土的浇筑速度，取2.500m/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4.000m； 1 外加剂影响修正系数，取1.200； 2 混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。根据公式计算
21、得新浇混凝土侧压力标准值 F1=65.784kN/m2实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=65.780kN/m2倒混凝土时产生的荷载标准值 F2= 4.000kN/m2。3.柱模板面板的计算：面板直接承受模板传递的荷载，按照均布荷载下三跨连续梁计算，计算如下： 面板计算简图面板的计算宽度取柱箍间距0.35m。荷载计算值 q = 1.265.7800.350+1.44.0000.350=29.588kN/m面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 35.001.501.50/6 = 13.13cm3； I = 35.001.501.501.50/12 = 9.84cm4；(1)抗
22、弯强度计算：f = M / W f 其中 f 面板的抗弯强度计算值(N/mm2)； M 面板的最大弯距(N.mm)； W 面板的净截面抵抗矩； f 面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2； M = 0.100ql2 其中 q 荷载设计值(kN/m)；经计算得到 M = 0.100(1.223.023+1.41.400)0.1520.152=0.068kN.m经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.06810001000/13125=5.208N/mm2面板的抗弯强度验算 f f,满足要求!(2)抗剪计算：T = 3Q/2bh T 其中最大剪力 Q=0.600(1.223.023+1.4
23、1.400)0.152=2.698kN 截面抗剪强度计算值 T=32698.4/(2350.00015.000)=0.771N/mm2 截面抗剪强度设计值 T=1.40N/mm2 抗剪强度验算 T T，满足要求!(3)挠度计算：v = 0.677ql4 / 100EI v = l / 250 面板最大挠度计算值 v = 0.67723.0231524/(100950098438)=0.089mm 面板的最大挠度小于152.0/250,满足要求!4.竖楞的计算：竖楞木方直接承受模板传递的荷载，按照均布荷载下三跨连续梁计算，计算如下： 竖楞木方计算简图竖楞木方的计算宽度取 B、H 两方向最大间距0
24、.152m。荷载计算值 q = 1.265.7800.152+1.44.0000.152=12.849kN/m按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下: 均布荷载 q = 4.199/0.350=11.998kN/m 最大弯矩 M = 0.1ql2=0.111.9980.350.35=0.147kN.m 最大剪力 Q=0.60.35011.998=2.520kN 最大支座力 N=1.10.35011.998=4.619kN 木方截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 4.008.008.00/6 = 42.67cm3； I = 4.008.0
25、08.008.00/12 = 170.67cm4；(1)抗弯强度计算： 抗弯计算强度 f=0.147106/42666.7=3.44N/mm2 抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!(2)抗剪计算： 最大剪力的计算公式如下:Q = 0.6ql 截面抗剪强度必须满足:T = 3Q/2bh T 截面抗剪强度计算值 T=32520/(24080)=1.181N/mm2 截面抗剪强度设计值 T=1.60N/mm2 抗剪强度计算满足要求!(3)挠度计算： 最大变形 v =0.6779.999350.04/(1009500.001706666.7)=0.063mm 最大挠度小于350.0/250,
26、满足要求!5.柱箍间距的验算： 柱箍间距应按下列各式的计算结果取最小值1) 柱模的柱箍间距按下式计算： 式中 l1 柱箍纵向间距(mm)； E 柱木面板的弹性模量，其值为9500.0(N/mm2)； I 柱木面板的惯性矩，其值为98438(mm4)； F 新浇混凝土作用于柱模板的侧压力设计值)，其值为0.066(N/mm2)； b 柱木面板的宽度，其值为152(mm)；计算结果l1 = 355.42mm。2) 柱箍间距按下式计算： 式中 W 木面板的抵抗矩，其值为13125(mm3)； fm 木材抗弯强度设计值，其值取15.0(N/mm2)； Fs 新浇混凝土作用于模板上的侧压力、振捣混凝土对
27、垂直模板产生的水平荷载或倾倒混凝土时作用于模板的侧压力设计值，其值为0.076(N/mm2)； b 柱木面板的宽度，其值为152(mm)；计算结果l1 = 369.04mm。两计算结果中较小的值为355.42mm，柱箍间距实际采用的值为350mm。故符合规定要求！6.B、H方向柱箍的计算： 竖楞木方传递到柱箍的集中荷载 P： P = (1.265.78+1.44.00)0.152 0.350 = 4.50kN 柱箍按照集中荷载作用下的连续梁计算。 集中荷载P取木方传递力。 支撑钢管计算简图 支撑钢管弯矩图(kN.m) 支撑钢管剪力图(kN) 经过连续梁的计算得到： 最大弯矩 Mmax=0.84
28、6kN.m 最大变形 vmax=0.478mm 最大支座力 Qmax=17.092kN 抗弯计算强度 f=0.846106/8982.0=94.19N/mm2 支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 支撑钢管的最大挠度小于510.0/150与10mm,满足要求!7.B、H方向对拉螺栓的计算： 计算公式:N N = fA 其中 N 对拉螺栓所受的拉力； A 对拉螺栓有效面积 (mm2)； f 对拉螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2； 对拉螺栓的直径(mm): 14 对拉螺栓有效直径(mm): 11.55 对拉螺栓有效面积(mm2): A = 105.000 对拉螺栓最大
29、容许拉力值(kN): N = 17.850 对拉螺栓所受的最大拉力(kN): N = 17.092 对拉螺栓强度验算满足要求!三、950圆柱模板：950圆柱模板采用钢板定型预制圆模板，委托钢模专业生产厂家进行定制加工。四、柱子模板拟采用方案：通过以上计算：柱子模板方案拟采用以下方案：1.600*600柱子：模板采用15厚覆膜胶合板；竖楞采用40*80木方，竖楞数量：B、H方向各5根；柱箍为483.0双钢管，上下间距350；对拉螺栓：B、H方向各1道，对拉螺栓为14。 柱模板支撑计算简图 柱模板立面简图注：最底一道距楼面200，最上一道距梁底200，中间部分均分，间距不超过350。2.800*800柱子模板采用15厚覆膜胶合板，竖楞采用40*80木方，竖楞数量：B、H方向各6根；
