铝合金模板计算书.docx
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铝合金模板计算书
铝合金模板计算书
一、工程概况
4层以上为标准层,标准层层高均2.9m。
标准层梁、板、柱、墙模板采用铝合金模板系统。
该铝合金模板系统为铝框组合模板,铝合金模板系统具有模板安装、拆模施工方便,平整度、垂直度、砼成型可达到清水模板砼效果。
模板周转次数可达120多次。
铝合金模板系统是建设部推广的节能、环保产品。
梁、板、柱、墙模板为定型组合模板。
梁、板模板支撑采用外管为φ60×2.0㎜,内管为φ48×2.0㎜的可调节钢管支撑。
标准层梁最大截面200×650㎜,楼板最大厚度为120㎜。
梁、板模板支撑计算主要包括梁、楼面板、楼面龙骨、SL和BB。
在竖向荷载作用下验算它们的强度和挠度。
砼墙系统计算主要包括铝合金墙板,穿墙螺丝,钢背楞。
在混凝土侧压力作用下验算它们的强度及挠度。
二、计算参数
1、材料特性
铝型材(型号6063)
弹性模量,E68900mm4
屈服强度,Fy200N/mm2
抗弯强度设计值(0.8Fy)200N/mm2
抗剪强度设计值(0.5Fy)100N/mm2
铝面板(型号3303)
铝背楞(Q235)
弹性模量,E200000mm4
屈服强度,Fy235N/mm2
抗弯强度设计值(0.9Fy)210N/mm2
抗剪强度设计值(0.5Fy)150N/mm2
2、设计标准
荷载:
铝模自重=25×10×10-3=0.25KN/㎡
施工荷载=2.0KN/㎡
混凝土密度=2.5KN/㎡
·允许挠度设计值不能超过跨度的1/270。
三、楼板模板计算
A.楼面板计算
B.楼面龙骨计算
C.楼面单顶计算
D.楼面板和墙身板连接件SL计算
E.BB条计算
F.附录1
1、楼面荷载作用路径分析:
楼面混凝土→铝面板→加强结构(包括工字筋DRX及边框PRDX)→楼面龙骨→BB条(BEAMBAR)楼面支撑
2、楼面板计算
计算过程中,所有构件均按简支梁进行受力分析。
虽然假设与实际受力情况不完全一致,但偏安全。
标准楼面模板尺寸为400×1100mm。
1)计算参数
2)楼板厚度120mm
弹性模量E68,900mm4
铝板厚度4.00mm
截面惯性矩(I)
PRDX(边框)214,410mm4
DRX(工字筋)69,595mm4
截面抵抗矩(Z)
PRDX(边框)6,554mm3
DRX(工字筋)3,479mm3
屈服强度(Fy)
PRDX/DRX(铝型材)200N/mm2
铝板135N/mm2
抗弯强度设计值
PRDX/DRX(0.80Fy)160N/mm2
铝板(0.7Fy)95N/mm2
抗剪强度设计值
PRDX/DRX(0.50Fy)100N/mm2
铝板(0.5Fy)68N/mm2
2)荷载
a.铝模板自重=0.25KN/㎡
b.120mm厚砼楼板(25KN/m3×0.12)=3.0KN/㎡
c.施工荷载=2.0KN/㎡
q=1.2(a+b)+1.4(c)=1.2×(0.25+3.0)+1.4×2.0=6.70KN/㎡
3.PRDX(边框)强度验算
每条边框的荷载计算为板宽的一半,即400mm/2=200mm.按照计算假设,边框按跨度为1.1m的简支梁计算为最不利情况。
化为线荷载为:
q=6.7×0.4/2=1.34KN/m
跨中最大弯矩为:
M=
KN·m=
=0.203KN·m
截面最大正应力
最大剪力Q=qxL/2=1.34x1.1/2=0.737KN
截面有效计算面积A=498.55mm2
最大剪应力
4.PRDX(边框)挠度验处
跨中最大挠度:
满足要求。
5.DRX(工字筋)强度验算
楼面模板工字筋长度为400mm,根据工字筋的布置尺寸可知其荷载计算宽度为400/2+350/2=375mm。
因此,线荷载为:
q=6.70×0.375=2.513KN/m
跨中最大弯矩M=
·m
截面最大正应力
最大剪力Q=q×L/2=2.513×0.4/2=0.503KN
截面有效计算面积A=328mm2
最大剪应力
6.DRX(工字筋)挠度验算
跨中最大挠度:
允许挠度为400/270=1.48mm>d=0.174mm
满足要求。
7.铝板强度及挠度验算
铝板为四周支撑的双向板,最大计算尺寸为400mm×400mm。
双向板强度及挠度计算公式:
其中:
Fb——抗弯强度
B——据下表查出
P——单位荷载
b——双向板短边尺寸
t——板厚
A——据下表查出
E——弹性模量
D——挠度值
a/b
1
12
1.4
1.6
1.8
2
3
4
A
0.0138
0.0188
0.0226
0.0251
0.0268
0.0277
0.0284
0.0284
B
0.308
0.383
0.436
0.468
0.487
0.497
0.499
0.5
a/b=400/400=1查表得A=0.0138B=0.308
2<160N/㎜2
允许挠度值为400/270=1.48mm>D=0.537mm
四、梁底板计算
计算过程中,所有构件均按简支梁进行受力分析。
虽然假设与实际受力情况不完全一致,但偏安全。
标准梁底模板尺寸为200×1100。
1.计算参数
最大梁尺寸200mm×650mm
弹性模量E68,900N/mm2
铝板厚度4.00mm
截面惯性矩(I)
PRDX(边框)214,410mm4
DRX(工字筋)69,595mm4
截面抵抗矩(Z)
PRDX(边框)6,554mm3
DRX(工字筋)3,479mm3
屈服强度(Fy)
PRDX/DRX(铝型材)200N/mm2
铝板135N/mm2
抗弯强度设计值
PRDX/DRX(0.80Fy)160N/mm2
铝板(0.7Fy)95N/mm2
抗剪强度设计值
PRDX/DRX(0.50Fy)100N/mm2
铝板(0.5Fy)68N/mm2
2.荷载
a.铝模板自重=0.25KN/㎡
b.梁自重(25KN/m3×0.65)=16.25KN/㎡
c.施工荷载=2.0KN/㎡
q=1.2(0.25+16.25)+1.4×2.0=22.60KN/㎡
3.PRDX(边框)强度验算
每条边框的荷载计算宽度为板宽的一半,即200mm/2=100mm。
按照计算假设,边框按跨度为1.1m的简支梁计算为最不利情况,偏安全。
线荷载为:
q=22.6×0.2/2=2.26KN/m
跨中最大弯矩:
=0.342KN·m
截面最大正应力
最大剪力Q=q×L/2=2.26×1.1/2=1.24KN
截面有效计算面积A=498.55mm2
最大剪应力
4.PRDX(边框)挠度验算
跨中最大挠度为:
5.DRX(工字筋)强度验算。
梁底模板工字筋长度为200mm,根据工字筋的布置尺寸可知其荷载计算宽度为400/2+350/2=375mm。
因此,线荷载为:
q=2.26×0.375=8.48KN/m
跨中最大弯矩
=0.0424KN·m
截面最大正应力
最大剪力Q=q×L/2=8.48×0.2/2=0.85KN
截面有效计算面积A=328mm2
最大剪应力
6.DRX(工字筋)挠度验算
跨中最大挠度
允许挠度值=200/270=0.74mm>d=0.037mm
7.铝板强度及挠度验算
铝板为四周支撑的双向板,最大计算尺寸为200mm×400mm。
双向板强度及挠度计算公式:
其中:
Fb——抗弯强度
B——据下表查出
P——单位荷载
b——双向板短边尺寸
t——板厚
A——据下表查出
E——弹性模量
D——挠度值
a/b
1
12
1.4
1.6
1.8
2
3
4
A
0.0138
0.0188
0.0226
0.0251
0.0268
0.0277
0.0284
0.0284
B
0.308
0.383
0.436
0.468
0.487
0.497
0.499
0.5
a/b=400/200=2查表得A=0.0277B=0.497
允许挠度值=200/270=0.74mm>D=0.227mm
五、楼板支撑(单顶)计算
根据铝模板系统的设计原则,楼面支撑中到中的最大间距为1.2m,因此楼面支撑单顶的受荷面积为1.2m×1.2m=1.44㎡.另楼面单顶外管为φ60×2,内管为φ48×2,取内管φ48×2计算,偏安全。
1.计算参数
楼面厚度=120mm
楼层高度=3000mm
单顶高度=3000-120=2880mm
单顶截面面积(A)=289mm2
弹性模量(E)=206000N/mm2
截面惯性矩(I)=πD4/64-πd4/64=76553.2mm4
截面回转半径(i)=16.28mm
2.单顶支撑受压稳定性验算
1)单顶所承受集中力:
a.铝模板自重0.25KN/㎡
b.砼楼板重0.12×25=3.0KN/㎡
c.施工荷载2.0KN/㎡
q=1.2(a+b)+1.4×c=1.2(0.25+3.0)+1.4×2.0=6.70KN/㎡
受荷面积为1.2m×1.2m=1.44㎡
N=1.44×6.70=9.65KN
2)从附录3中查得单顶极限负荷为24KN>9.65KN,满足。
3)单顶支撑受压稳定性验算:
单顶支撑计算长度L0=H-板厚-模板厚度=3000-120-130=2750mm
σ=
,查表得
σ
单顶支撑满足稳定性要求。
3、混凝土楼面在单顶作用力下强度验算
单顶底座尺寸为100mm×100mm
混凝土楼面受压面积A=100×100=10000mm2
从附录混凝土强度曲线查得,3天C30混凝土强度为40%×30N/mm2=12N/mm2>0.965N/mm2
4.楼面板和墙身板连接SL计算
楼面荷载作用下产生的弯矩验算SL转角处的截面强度:
SL构件转角处弯矩:
M=W×1×0.1=4.02×0.1=0.402KN.m
截面强度:
﹤160N/mm2,满足要求。
由于部分楼面荷载是通过SL构件传向墙身板,故需验算楼面与墙身板连接件处销子的强度。
销子所承受的坚向荷载=
Qφ16mm销子截面抗剪强度为150N/mm2﹥
销子截面抗剪强度满足要求。
5、BB条(BEAMBAR)计算
标准龙骨长度为1米,因此BB条的计算长度为0.5米。
每根龙骨带两个BB条,如上图所示。
单个BB条承受的剪力=
BB条有效抗剪截面=500mm2
;满足要求
φ16mm销子强度验算:
,满足要求
六、梁底支撑(单顶)计算
根据铝模板系统的设计原则,梁底支撑中到中的最大间距为1.2m,除梁自重外尚有楼板传来荷载,楼板传至梁的荷载面积为1.2m×1.2m=1.44㎡。
梁底支撑(单顶)外管为φ60×2,内管为φ48×2,取内管φ48×2计算,偏安全。
1.计算参数
梁高度=650mm
楼层高度=3000mm
单顶高度=3000-650-65(铝模厚)=2285㎜
单顶截面面积(A)=289mm2
弹性模量(E)=206000N/mm2
截面惯性矩(I)=πD4/64-πd4/64=76553.2mm4
截面回转半径(i)=16.28mm
2.单支顶支撑集中荷载计算
1)单顶所承受集中荷载计算
a.铝模板自重0.25KN/㎡
b.砼梁重0.2×0.65×25=3.25KN/m
c.砼楼板重0.12×25=3.0KN/㎡
d.施工荷载2.0KN/㎡
2)单顶所承受集中荷载
N=1.2(a+b+c)+1.4(d)
a.1.2m梁铝模板重:
(0.53×2+0.2)×1.2m×0.25=0.38KN
b.1.2m长砼梁重:
3.25×1.2=3.90KN
c.砼楼板传来板重:
(1.2×1.2)×3.0=4.32KN
d.施工荷载:
2.0×0.2×1.2=0.48KN
单顶所承受集中荷载为:
N=1.2(a+b+c)+1.4(d)=1.2(0.38+3.90+4.32)+1.4(0.48)=11KN
3)从附录3中查得单顶极限负荷为24KN>11.0KN,满足
3、单顶支撑受压稳定性验算
稳定性验算计算公式:
σ=
,查表得稳定系数
σ
单顶支撑满足稳定性要求。
七、墙模板计算
标准层层高3.0m,墙厚200㎜、300㎜。
混凝土墙体模板采用铝合金模板组拼,背楞采用钢背楞,M16穿墙螺丝,墙体高度3.0m。
墙模板计算
1、荷载作用路径分析:
混凝土侧压力→铝板→加强结构(包括工字筋DRX及边框PRDX)→背楞→穿墙螺丝。
2、混凝土侧压力计算:
新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
γc——混凝土的重力密度,取25.0KN/m3;
t0——新浇混凝土的初凝时间,为0时(表示无资料)取200/(T+15),取5.0h;
T——混凝土的入模温度,取25℃;
H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取3m;β1——外加剂影响修正系数,取1.05;
β2——混凝土坍落度影响修正系数,取1.05。
新浇混凝土侧压力标准值:
F1=0.22γctoβ1β2V0.5=0.22x25x5x1.05x1.05x1.50.5=37.13KN/m2
F1’=γcH=25x3=75KN/m2
实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=37.13KN/m2(用于挠度计算)
倒混凝土时产生的荷载标准值F2=3.000KN/m2。
恒荷载:
F恒=F1×1.2k=37.13x1.2x0.85=37.88kN/m2
活荷载:
F活=F2×1.4×k=3×1.4×0.85=3.57Kn/m2(荷载折减系数K为0.85)
总荷载为:
F=F恒+F活=41.445KN/m2(用于强度计算)
a=F/γc=41.445/25=1.658
3、计算参数.
弹性模量E68,900N/mm2
铝板厚度4.00mm
截面惯性矩(I)
PRDX(边框)214,410mm4
DRX(工字筋)69,595mm4
截面抵抗矩(Z)
PRDX(边框)6,554mm3
DRX(工字筋)3,479mm3
屈服强度(FV)
PRDX/DRX(铝型材)200N/mm2
铝板135N/mm2
抗弯强度计值
PRDX/DRX(0.80Fy)160N/mm2
铝板(0.7Fy)95N/mm2
抗剪强度设计值
FRDX/DRX(0.50Fy)100N/mm2
铝板(0.5Fy)68N/mm2
4、DRX(工字筋)强度验算
墙身模板工字筋长度为400mm,根据工字筋的布置尺寸可知其荷载计算宽度为300/2+300/2=300mm。
因此,线荷载为:
q=41.445×0.3=12.4KN/m
跨中最大弯矩M=
截面最大正应力
最大剪力Q=qxL/2=12.4x0.4/2=2.487KN
截面有效计算面积A=328mm2
最大剪应力
5、DRX(工字筋)挠度验算
跨中最大挠度:
D=
允许挠度为400/270=1.48mm>d=0.173mm。
满足要求。
6、墙身铝板强度及挠度验算
铝板为四周支撑的双向板,最大计算尺寸为400mmx300mm。
双向板强度及挠度计算公式:
其中:
Fb—抗弯强度
B—据下表查出
P—单位荷载
b—双向板短边尺寸
t—板厚
A—据下表查出
E—弹性模量
D—挠度值
a/b
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
3
4
A
0.0138
0.0188
0.0226
0.0251
0.0268
0.0277
0.0284
0.0284
B
0.308
0.383
0.436
0.468
0.487
0.497
0.499
0.5
a/b=400/300=1.3查表得A=0.0207B=0.410
允许挠度值=400/270=1.48mm>D=1.41mm
7、PRDX(边框)强度验算
每条边框的荷载计算宽度为板宽的一半,即400mm/2=200mm。
墙身板边框在三排背楞作用下可近似认为四跨连续梁,按最大背楞间距900mm的四跨连续梁计算偏安全,如图6所示。
线荷载为:
q=41.445*0.4/2=8.29KN/m
跨中最大弯矩:
截面最大正应力
最大剪力Q=qxL=8.29x0.9=7.46KN
截面有效计算面积A=498.55mm2
最大剪应力τ=7.16x1000/498.55=14.96MPa<<100MPa
8、PRDX(边框)挠度验算
跨中最大挠度为:
9、穿墙螺丝计算
M14穿墙螺丝强度计算:
查建筑施工手册表17-17,A=105mm2
实际单根穿墙螺丝最大受力面积为0.8mx0.6m,实际承受拉力为:
N=0.8×0.6×41.445=19.90KN
穿墙螺丝应力:
满足要求。
10、背楞计算
用2x60x40x2.5mm的方通做背楞,穿墙螺丝最大间距800mm。
背楞截面特性:
A=950mm2
Iy=4.695×105mm4
Wz=15649.3mm3
1)背楞强度验算
根据背楞布置图,按最大背楞间距800mm作为计算宽度偏安全。
线荷载为:
q=Pmax×0.8/1000=41.445×0.8=33.16N/mm
Mmax0.11ql2=0.11×33.16×8002=2.33×106N·mm
截面最大正应力
最大剪力Q=0.6×q×L=0.6×33.16×800=1.59×104N
截面面积A=950mm2
最大剪应力τ=15900/950=16.74MPa<150MPa
2)背楞挠度验算
跨中最大挠度为:
满足要求。
3).Kicker计算(24小时混凝土强度验算)
A、荷载
作用在kicker上的铝模自重:
1.4×0.25×3.00=1.05KN/m
Kicker截面特性:
A=1201mm2
Ix=517126.6mm4
W=11267.2mm3
B、Kicker强度验算
Kicker可认为是M16x90O为支座的连续梁,螺栓间距为600mm。
Mmax=0.11QL2=0.11×1.05×6002=4.158×104N·mm
截面最大正应力
最大剪力Q=0.6×q×L=0.6×1.05×600=378N
截面面积A=1201mm2
最大剪应力τ=378/1201=0.314MPa<<100MPa
C、Kicker挠度验算
跨中最大挠度为:
满足要求。
D、24小时混凝土强度验算
外墙铝模通过kicker作用在M16X90螺栓上的集中力:
Q=0.6×q×L=0.6×1.05×600=378N
验算24小时后装外墙模板时混凝土强度是否满足要求。
按照混凝土强度曲线,24小时C30混凝土能达到20%的强度,即:
20%×30=6N/mm2
M16X90的螺栓对混凝土的压力为:
σ=Q/A=378/(16x90)=0.263N/mm2<6N/mm2
满足要求。
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