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2)模板背楞:
采用40mm×
70mm规格方木(净截面),其强度等级:
抗弯强度fm≥15N/m㎡,顺纹抗拉强度ft≥9N/m㎡,顺纹抗剪强度fv≥1.6N/m㎡,弹性模量E=1.0×
N/m㎡,截面抵抗矩W=64000mm³
,截面惯性矩I=2560000mm4
3)A48×
3.5mm钢管支撑,截面积A=489m㎡,截面抵抗矩W=5078mm³
,截面惯性矩I=121867mm4,弹性模量E=2.06×
105N/m㎡。
4)紧固螺栓理学性能详见表
紧固螺栓力学性能表
序号
螺栓直径
螺栓内径(mm)
净面积(m㎡)
重量(N)
容许拉力(N)
1
M12
9.85
79
8.9
12900
2
M14
11.55
105
12.1
17800
3
M16
13.55
144
15.8
24500
4
M18
14.93
174
20
29600
2构造体系要求
梁和楼板模板高支撑架的构造和施工要求
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;
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:
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1.6m
3).整体性构造层:
a.当支撑架高度H﹦9.2m,需要设置整体性单或双水平加强层;
b.单水平加强层(长高27M)可以每3--9米,(宽高8M)可以每2--8米,沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑,且须与立杆连接,设置斜杆层数二层;
c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔(长高27M)可以每3--9米,(宽高8M)可以每2--8米设置,四周和中部每(长高27M)可以每3--9米,(宽高8M)可以每2--8米设竖向斜杆,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:
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(长高27M)可以每3--9米,(宽高8M)可以每2--8米设置。
5.)顶部支撑点:
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时应采用顶托。
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,检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。
3设计计算
1)柱模板计算
柱模板的计算依据《建筑施工手册》第四版、《建筑施工计算手册》江正荣著、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等规范编制。
柱模板的背部支撑由两层钢楞组成,第一层为直接支撑模板的竖楞,用以支撑混凝土对模板的侧压力;
第二层为支撑竖楞的柱箍,用以支撑竖楞所受的压力;
柱模板设计示意图
柱截面宽度B(mm):
600;
柱截面高度H(mm):
柱模板的总计算高度:
H=9.70m;
根据规范,当采用溜槽、串筒或导管时,倾倒混凝土产生的荷载标准值为2.00kN/m2;
计算简图
㈠、参数信息
1.基本参数
柱截面宽度B方向对拉螺栓数目:
2;
柱截面宽度B方向竖楞数目:
4;
柱截面高度H方向对拉螺栓数目:
1;
柱截面高度H方向竖楞数目:
3;
对拉螺栓直径(mm):
M12;
2.柱箍信息
柱箍材料:
钢楞;
截面类型:
圆钢管48×
3.5;
钢楞截面惯性矩I(cm4):
12.19;
钢楞截面抵抗矩W(cm3):
5.08;
柱箍的间距(mm):
450;
柱箍合并根数:
3.竖楞信息
竖楞材料:
木楞;
竖楞合并根数:
宽度40mm;
高度70mm;
4.面板参数
面板类型:
胶合面板;
面板厚度18mm;
面板弹性模量(N/mm2):
9500;
面板抗弯强度设计值fc(N/mm2):
13;
面板抗剪强度设计值(N/mm2):
1.50;
5.木方和钢楞
方木抗弯强度设计值fc(N/mm2):
13.00;
方木弹性模量E(N/mm2):
9500.00;
方木抗剪强度设计值ft(N/mm2):
钢楞弹性模量E(N/mm2):
210000.00;
钢楞抗弯强度设计值fc(N/mm2):
205.00;
㈡、柱模板荷载标准值计算
新浇混凝土侧压力标准值F1=57.246kN/m2;
倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=2kN/m2。
㈢、柱模板面板的计算
模板结构构件中的面板属于受弯构件,按简支梁或连续梁计算。
本工程中取柱截面宽度B方向和H方向中竖楞间距最大的面板作为验算对象,进行强度、刚度计算。
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;
挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
由前述参数信息可知,柱截面宽度B方向竖楞间距最大,为l=1000mm,且竖楞数为4,面板为大于3跨,因此对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的三跨连续梁进行计算。
P
面板计算简图
1.面板抗弯强度验算
对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的三跨连续梁用下式计算最大跨中弯距:
其中,M--面板计算最大弯距(N·
mm);
l--计算跨度(竖楞间距):
l=1000mm;
q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值q1:
1.2×
57.25×
0.45×
0.90=27.822kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值q2:
1.4×
2.00×
0.90=1.134kN/m;
式中,0.90为按《施工手册》取用的临时结构折减系数。
q=q1+q2=27.822+1.134=28.956kN/m;
面板的最大弯距:
M=0.1×
28.956×
1000×
1000=2.89×
105N.mm;
面板最大应力按下式计算:
其中,σ--面板承受的应力(N/mm2);
M--面板计算最大弯距(N·
W--面板的截面抵抗矩:
b:
面板截面宽度,h:
面板截面厚度;
W=450×
18.0×
18.0/6=2.43×
104mm3;
f--面板的抗弯强度设计值(N/mm2);
f=13.000N/mm2;
面板的最大应力计算值:
σ=M/W=2.89×
105/2.43×
104=11.89N/mm2;
面板的最大应力计算值σ=11.89N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[σ]=13N/mm2,满足要求!
2.面板抗剪验算
最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,公式如下:
其中,∨--面板计算最大剪力(N);
1000=30.915kN/m;
1000=1.134kN/m;
式中,0.90为按《施工手册》取用的临时结构折减系数。
q=q1+q2=30.915+1.134=32.049kN/m;
面板的最大剪力:
∨=0.6×
32.049×
1000=19229.4N;
截面抗剪强度必须满足下式:
其中,τ--面板承受的剪应力(N/mm2);
∨--面板计算最大剪力(N):
∨=19229.4N;
b--构件的截面宽度(mm):
b=450mm;
hn--面板厚度(mm):
hn=18.0mm;
fv---面板抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=13.000N/mm2;
面板截面受剪应力计算值:
τ=3×
19229.4/(2×
450×
18.0)=1.068N/mm2;
面板截面抗剪强度设计值:
[fv]=1.500N/mm2;
面板截面的受剪应力τ=1.068N/mm2小于面板截面抗剪强度设计值[fv]=1.5N/mm2,满足要求!
3.面板挠度验算
最大挠度按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,挠度计算公式如下:
其中,q--作用在模板上的侧压力线荷载(kN/m):
q=57.25×
0.45=25.76kN/m;
ν--面板最大挠度(mm);
l=1000mm;
E--面板弹性模量(N/mm2):
E=9500.00N/mm2;
I--面板截面的惯性矩(mm4);
I=450×
18.0/12=2.19×
105mm4;
面板最大容许挠度:
[ν]=280/250=1.12mm;
面板的最大挠度计算值:
ν=0.677×
25.76×
10004/(100×
9500.0×
2.19×
105)=1.0820mm;
面板的最大挠度计算值ν=1.082mm小于面板最大容许挠度设计值[ν]=1.12mm,满足要求!
㈣、竖楞方木的计算
模板结构构件中的竖楞(小楞)属于受弯构件,按连续梁计算。
本工程柱高度为9.2m,柱箍间距为450mm,竖楞为大于3跨,因此按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,竖楞采用木楞,宽度40mm,高度70mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=40×
70×
70/6=32cm3;
I=40×
70/12=114cm4;
竖楞方木计算简图
1.抗弯强度验算
支座最大弯矩计算公式:
其中,M--竖楞计算最大弯距(N·
l--计算跨度(柱箍间距):
l=450mm;
q--作用在竖楞上的线荷载,它包括:
0.20×
1=13.741kN/m;
1=0.706kN/m;
q=(13.74+0.706)/2=7.223kN/m;
竖楞的最大弯距:
7.223×
450.0×
450.0=1.46×
其中,σ--竖楞承受的应力(N/mm2);
M--竖楞计算最大弯距(N·
W--竖楞的截面抵抗矩(mm3),W=6.40×
104;
f--竖楞的抗弯强度设计值(N/mm2);
竖楞的最大应力计算值:
σ=M/W=1.46×
105/6.40×
104=2.25N/mm2;
竖楞的最大应力计算值σ=2.25N/mm2小于竖楞的抗弯强度设计值[σ]=13N/mm2,满足要求!
2.抗剪验算
其中,∨--竖楞计算最大剪力(N);
l=450.0mm;
q=(13.74+0.706)/2=70223kN/m;
竖楞的最大剪力:
70223×
450.0=1950.21N;
其中,τ--竖楞截面最大受剪应力(N/mm2);
∨--竖楞计算最大剪力(N):
∨=1950.21N;
b--竖楞的截面宽度(mm):
b=40.0mm;
hn--竖楞的截面高度(mm):
hn=70.0mm;
fv--竖楞的抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=1.500N/mm2;
竖楞截面最大受剪应力计算值:
1950.21/(2×
40.0×
70.0)=1.04N/mm2;
竖楞截面抗剪强度设计值:
竖楞截面最大受剪应力计算值τ=1.04N/mm2小于竖楞截面抗剪强度设计值[fv]=1.5N/mm2,满足要求!
3.挠度验算
最大挠度按三跨连续梁计算,公式如下:
其中,q--作用在竖楞上的线荷载(kN/m):
q=57.25×
0.28=16.03kN/m;
ν--竖楞最大挠度(mm);
l=450.0mm;
E--竖楞弹性模量(N/mm2):
I--竖楞截面的惯性矩(mm4),I=2.56×
106;
竖楞最大容许挠度:
[ν]=450/250=1.8mm;
竖楞的最大挠度计算值:
16.03×
450.04/(100×
2.56×
106)=0.183mm;
竖楞的最大挠度计算值ν=0.183mm小于竖楞最大容许挠度[ν]=1.8mm,满足要求!
㈤、柱箍的计算
柱箍采用钢楞,截面类型为圆钢管48×
截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
钢柱箍截面抵抗矩W=5.08cm3;
钢柱箍截面惯性矩I=12.19cm4;
柱箍为大于3跨,按集中荷载三跨连续梁计算(附计算简图):
柱箍计算简图
其中P--柱箍传递到柱箍的集中荷载(kN);
P=(1.2×
1+1.4×
2×
1)×
0.20×
0.45/2=3.21kN;
柱箍剪力图(kN)
最大支座力:
N=3.21kN;
其中,M--柱箍计算最大弯距(N·
脚手板自重产生最大弯距﹢施工荷载标准值产生最大弯距﹦0.159kN.m;
最大弯矩:
M=0.159kN.m;
最大变形:
V=0.068mm;
1.柱箍抗弯强度验算
柱箍截面抗弯强度验算公式
其中,柱箍杆件的最大弯矩设计值:
M=0.16kN.m;
弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩:
W=5.08cm3;
B边柱箍的最大应力计算值:
σ=29.9N/mm2;
柱箍的抗弯强度设计值:
[f]=205N/mm2;
B边柱箍的最大应力计算值σ=29.9N/mm2小于柱箍的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
2.柱箍挠度验算
经过计算得到:
ν=0.068mm;
柱箍最大容许挠度:
[ν]=300/250=1.2mm;
柱箍的最大挠度ν=0.068mm小于柱箍最大容许挠度[ν]=1.2mm,满足要求!
㈥、拉螺栓的计算
计算公式如下:
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;
查表得:
对拉螺栓的型号:
M12;
对拉螺栓的有效直径:
9.85mm;
对拉螺栓的有效面积:
A=76mm2;
对拉螺栓所受的最大拉力:
N=4.942kN。
对拉螺栓最大容许拉力值:
[N]=1.70×
105×
7.60×
10-5=12.92kN;
对拉螺栓所受的最大拉力N=4.942kN小于对拉螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN,对拉螺栓强度验算满足要求!
2)板模板(扣件钢管高架)计算
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》(GB50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等规范编制。
因本工程梁支架高度大于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。
㈠、参数信息:
①.模板支架参数
横向间距或排距1.0m;
纵距1.0m;
步距1.60m;
立杆上端伸出至模板支撑点长度0.10m;
模板支架搭设高度5.00m;
采用的钢管Φ48×
3.5mm;
板底支撑连接方式:
方木支撑;
立杆承重连接方式:
可调托座;
②.荷载参数
模板与木板自重0.350kN/m2;
混凝土与钢筋自重25.000;
kN/m2
施工均布荷载标准值2.500kN/m2;
③.材料参数
面板采用胶合面板,厚度为18mm;
板底支撑采用方木;
面板弹性模量E﹦9500N/mm2;
面板抗弯强度设计值13N/mm2;
木方抗剪强度设计值1.400N/mm2;
木方的间隔距离200.0mm;
木方弹性模量E﹦9500N/mm2;
木方抗弯强度设计值13.0N/mm2;
木方的截面宽度40mm;
木方的截面高度70mm;
托梁材料为:
钢管;
④.楼板参数
楼板的计算厚度120mm:
;
图2楼板支撑架荷载计算单元
㈡、模板面板计算:
面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度,取单位宽度1m的面板作为计算单元
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=100×
1.82/6=54cm3;
I=100×
1.83/12=48.6cm4;
模板面板的按照三跨连续梁计算。
托梁计算简图
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×
0.12×
1+0.35×
1=3.35kN/m;
(2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m):
q2=2.5×
1=2.5kN/m;
②、强度计算
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:
其中:
q=1.2×
2.85+1.4×
2.5=6.92kN/m
最大弯矩M=0.1×
6.92×
0.252=0.043kN·
m;
面板最大应力计算值σ=43250/54000=0.801N/mm2;
面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2;
面板的最大应力计算值为0.801N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!
③、挠度计算
挠度计算公式为
其中q=2.85kN/m
面板最大挠度计算值v=0.677×
2.85×
2504/(100×
9500×
48.6×
104)=0.016mm;
面板最大允许挠度[V]=250/250=1mm;
面板的最大挠度计算值0.016mm小于面板的最大允许挠度1mm,满足要求!
㈢、模板支撑方木的计算:
A48×
3.5mm钢管按照两跨连续梁计算,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=40×
70/6=32.66cm3;
I=40×
70/12=1143cm4;
钢管计算简图
①.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土板自重(kN/m):
q1=25×
0.25×
0.1=0.625kN/m;
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.35×
0.25=0.088kN/m;
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m):
p1=2.5×
0.25=0.625kN/m;
②.强度验算:
均布荷载q=1.2×
(q1+q2)+1.4×
p1=1.2×
(0.625+0.088)+1.4×
0.625=1.73kN/m;
钢管最大弯矩M=0.125ql2=0.125×
1.73×
12=0.21
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