金鼎科技工业园生活配套三期-服务中心高支模施工方案.doc

GD2201003 高支模工程施工方案 工程名称 金鼎科技工业园生活配套三期 服务中 心 工程地点 珠海市金鼎工业园景峰广场 施工单位 阳东县第二建筑工程公司 编制单位 阳东县第二建筑工程公司 编 制 人 编制日期 2013 年 12 月 1 日 审批负责人 审核日期 年 月 日 目 录 第一节 工程概况 1 第二节 高支模模型选定及设计 2 一 高支模支撑架体系选定 2 二 高支模支撑架体系设计 2 第三节 模板支撑系统结构计算书 4 一 梁模板 扣件钢管架 计算书 4 二 板模板 扣件钢管高架 计算书 21 三 柱模板计算书 29 第四节 梁和楼板模板高支撑架的构造和施工要求 57 第五节 高支模施工作业 58 一 准备工作 58 二 模板的配置及发放 59 三 高支模钢管架搭设施工 60 四 支模方法及拆除 64 五 高支模脚手架质量保证措施 69 第一节 工程概况 1 0 1 工程名称 金鼎科技工业园生活配套三期项目 服务中心 1 0 2 工程地点 珠海市金鼎金峰路北侧 一六八医院西侧 1 0 3 工程投资 工程投资额约为 1198 万元人民币 1 0 4 建筑面积 10561 00 1 0 5 工期 施工单位工期为 300 个日历天 从 2013 年 12 月 12 日起算 1 0 6 质量要求 达到广东省建筑工程合格标准 1 0 7 项目特征 本工程为公共建筑 建筑面积 10561 00 共 10 层 地下 室 1 层 地上 9 层 地下层高 4 2m 首层层高为 4 5m 二层层高为 4 2m 三至四层层 高 3 5 米 五层以上层高 3 15 米 屋顶花架高 9 米 建筑总高度为 39 78 米 地面粗 糙度为 B 类 结构设计使用年限 50 年 工程抗震设防烈度为 7 度 建筑抗震设防分类 为乙级 抗震等级为三级 结构安全等级为二级 耐火等级为二级 地基基础设计等级 为乙级 基础工程为预应力混凝土 400 管桩基础 主体为框架结构 0 00 标高相 当于绝对标高 16 65 米 1 0 8 有关单位名称 建设单位 珠海市金鼎园区服务有限公司 勘察单位 陕西工程勘察研究院珠海分院 设计单位 中机国际工程设计研究院 施工单位 阳东县第二建筑工程公司 监理单位 珠海市城市开发监理有限公司 第二节 高支模模型选定及设计 一 高支模支撑架体系选定 本工程地下层高 4 2m 首层层高为 4 5m 二层层高为 4 2m 三至四层层高 3 5 米 五层以上层高 3 15 米 屋顶花架高 9 米 属于高大模板支撑系统 拟采用扣件式钢管 脚手架支撑系统 俗称满堂红 为方便计算 对净高最大为 9 米的屋顶花架梁板模板支撑体系进行高支模体系的 设计计算 其余部位参照此计算结果进行施工 二 高支模支撑架体系设计 屋顶花架梁 板高支模部位属高大跨度结构 最大柱距为 8 0m 最大跨度为 7 2m 主梁截面尺寸为 300 1200 300 800 等 次梁截面尺寸为 250 700 250 600 等 板厚为 120 模板采用 18 厚胶合板 木枋规格 80 80 钢管规格 为 48 3 5 板底水平步距为 1 5m 板底立杆柱距为 1 0m 梁底水平步距加密为 1 2m 梁底立杆间距为横向 0 4 纵向 0 6 米 梁底横向木枋间距为 250 纵向设置 2 条 48 3 5 钢管 板底木枋间距为 300 高支模支撑架由立杆 水平杆 剪刀撑以及连接它们的扣件组成 水平杆 立杆 剪刀撑均采用 48 3 5 普通焊接钢管 钢管长度 4 6m 扣件采用直角扣件 旋转 扣件 对接扣件 1 立杆 立杆从地面起开始布置 每根立杆底部应设置底座或垫板 立杆接长采用对接扣 件连接 对接接头应交错布置 相邻立杆的接头不应设置在同步内 同步内隔一根立 杆的两个相隔接头在接头高度方向错开的距离为 500 各接头中心至主节点的距离不 应大于步距的 1 3 具体布置见满堂支撑架平面图 2 水平杆 首先在满搭架底部距离地面 200mm 处纵横各设一道扫地杆 然后按纵横两个方向 布置水平杆 水平杆步距为 1500mm 水平杆与立杆用扣件连接牢固 水平杆的接长应 优先采用对接连接 对接接头应交错布置两根相邻水平杆的接头不宜设置在同步或同 跨内 不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离为 1000 各接头中心至 最近主节点的距离不应大于纵距的 1 3 当水平杆采用搭接连接时 搭接长度为 1m 应等间距设置 3 个旋转扣件固定 端部扣件盖板边缘至搭接水平杆杆端的距离为 1500 由于主梁截面较大 相应荷载亦较大 为保证主梁底部杆件连接牢固 主梁 底部的水平杆及找平杆与立杆用双扣件连接 增加抗滑移能力 3 剪刀撑 剪 刀 撑 在 垂 直 于 楼 面 梁 的 两 个 方 向 布 置 剪 刀 撑 与 水 平 面 的 夹 角 为 45 剪刀撑排距为 6m 剪刀撑跨越立杆的根数为 5 根 剪刀撑底部斜杆的下端应置于垫板 上 严禁悬空 剪刀撑斜杆的连接均采用搭接 搭接长度为 0 5m 用 2 个旋转扣件固 定在与之相交的水平杆或立杆上 旋转扣件中心线至主节点的距离为 150 4 扣件 扣件规格必须与 48 3 5 的钢管外径相同 扣件螺旋拧紧扭力矩不应小于 40N m 并不大于 65 N m 扣件的开口应朝上或朝内 5 脚手板 作业层脚手板应铺满 铺稳 离开墙体的距离为 150mm 脚手板对接平铺时 接头 处必须设两根横向水平杆 脚手板的外伸长度为 150mm 两块脚手板外伸长度的和不应 大于 300mm 脚手板搭接铺设时 接头必须支在横向水平杆上 搭接长度应大于 200mm 其伸出横向水平杆的长度不应小于 100mm 5 安全围护 满搭支撑架周圈必须要用密目式安全网围护 网间要封闭严密 在脚手板下部满 挂一层兜网 兜网要挂设牢固 6 材料要求 1 高支模架体采用型号为 48 3 5 Q235A 3 号 的钢管 其力学性能应符 合国家现行标准 碳素结构钢 GB700 89 中 Q235A 钢的规定 不得使用严重锈蚀 变 形的钢管 钢管使用前应进行调直及防锈处理 2 扣件应采用机械性能不低于 KTH330 08 的可锻铸铁制作 不得有裂纹 气孔 不应有缩松 砂眼或其他影响使用的铸造缺陷 扣件与钢管的贴合面必须严格整形 应保证与钢管扣紧时接触良好 扣件活动部位应能灵活转动 旋转扣件的两旋转面间 隙应小于 1mm 当扣件加紧钢管时 开口处的最小距离应不小于 5mm 3 安全网必须使用符合安全部门规定的防火安全网 应有材料合格证 第三节 模板支撑系统结构计算书 一 梁模板 扣件钢管架 计算书 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 GB 50009 2001 钢结构设计规范 GB 50017 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 计算梁段 L1示意图如下 图1 梁底支撑系统立面截面图 图2 梁底支撑系统水平截面图 一 参数信息 1 模板支撑及构造参数 梁截面宽度 B m 0 30 梁截面高度 D m 1 20 混凝土板厚度 mm 120 00 立杆沿梁跨度方向间距L a m 0 60 立杆上端伸出至模板支撑点长度a m 0 10 立杆步距h m 1 20 板底承重立杆横向间距或排距L b m 1 50 梁支撑架搭设高度H m 9 00 梁两侧立杆间距 m 0 80 承重架支撑形式 梁底支撑小楞垂直梁截面方向 梁底增加承重立杆根数 1 采用的钢管类型为 48 3 5 立杆承重连接方式 双扣件 考虑扣件质量及保养情况 取扣件抗滑承载力折减 系数 1 00 2 荷载参数 新浇混凝土重力密度 kN m 3 24 00 模板自重 kN m 2 0 30 钢筋自重 kN m 3 1 50 施工均布荷载标准值 kN m 2 2 0 新浇混凝土侧压力标准值 kN m 2 17 8 振捣混凝土对梁底模板荷载 kN m 2 2 0 振捣混凝土对梁侧模板荷载 kN m 2 4 0 3 材料参数 木材品种 马尾松 木材弹性模量E N mm 2 10000 0 木材抗压强度设计值fc N mm 12 0 木材抗弯强度设计值fm N mm 2 13 0 木材抗剪强度设计值fv N mm 2 1 5 面板材质 胶合面板 面板厚度 mm 20 00 面板弹性模量E N mm 2 6000 0 面板抗弯强度设计值fm N mm 2 13 0 4 梁底模板参数 梁底纵向支撑根数 2 5 梁侧模板参数 次楞间距 mm 250 主楞竖向根数 4 穿梁螺栓直径 mm M12 穿梁螺栓水平间距 mm 500 主楞到梁底距离依次是 30mm 300mm 600mm 900mm 主楞材料 圆钢管 直径 mm 48 00 壁厚 mm 3 50 主楞合并根数 2 次楞材料 木方 宽度 mm 60 00 高度 mm 80 00 次楞合并根数 2 二 梁侧模板荷载计算 按 施工手册 新浇混凝土作用于模板的最大侧压力 按下列公式计算 并取 其中的较小值 F 0 22 t 1 2V1 2 F H 其中 混凝土的重力密度 取24 000kN m 3 t 新浇混凝土的初凝时间 取2 000h T 混凝土的入模温度 取20 000 V 混凝土的浇筑速度 取1 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0 750m 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 分别计算得 17 848 kN m 2 18 000 kN m 2 取较小值17 848 kN m 2作为本工程计 算荷载 三 梁侧模板面板的计算 面板为受弯结构 需要验算其抗弯强度和刚度 强度验算要考虑新浇混凝土侧压力 和振捣混凝土时产生的荷载 挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力 面板计算简图 单位 mm 1 强度计算 材料抗弯强度验算公式如下 M W f 其中 W 面板的净截面抵抗矩 W 108 2 2 6 72cm 3 M 面板的最大弯矩 N mm 面板的弯曲应力计算值 N mm 2 f 面板的抗弯强度设计值 N mm 2 按照均布活荷载最不利布置下的三跨连续梁计算 Mmax 0 1q1l2 0 117q2l2 其中 q 作用在模板上的侧压力 包括 新浇混凝土侧压力设计值 q 1 1 2 1 08 17 85 23 131kN m 振捣混凝土荷载设计值 q 2 1 4 1 08 4 6 048kN m 计算跨度 l 250mm 面板的最大弯矩 M 0 1 23 131 2502 0 117 6 048 2502 1 89 105N mm 面板的最大支座反力为 N 1 1q1l 1 2q2l 1 1 23 131 0 25 1 2 6 048 0 25 8 175kN 经计算得到 面板的受弯应力计算值 1 89 10 5 7 20 104 2 6N mm2 面板的抗弯强度设计值 f 13N mm2 面板的受弯应力计算值 2 6N mm2 小于 面板的抗弯强度设计值 f 13N mm2 满足要求 2 挠度验算 0 677ql4 100EI l 250 q 作用在模板上的新浇筑混凝土侧压力线荷载设计值 q 23 131N mm l 计算跨度 l 250mm E 面板材质的弹性模量 E 6000N mm2 I 面板的截面惯性矩 I 108 2 2 2 12 72cm4 面板的最大挠度计算值 0 677 23 131 250 4 100 6000 7 20 105 0 142 mm 面板的最大容许挠度值 l 250 250 250 1mm 面板的最大挠度计算值 0 142mm 小于 面板的最大容许挠度值 1mm 满 足要求 四 梁侧模板支撑的计算 1 次楞计算 次楞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 次楞均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到 q 8 175 1 200 0 120 7 570kN m 本工程中 次楞采用木方 宽度60mm 高度80mm 截面惯性矩I 截面抵抗矩 W和弹性模量 E分别为 W 2 6 8 8 6 128cm3 I 2 6 8 8 8 12 512cm4 E 10000 00 N mm2 计算简图 剪力图 kN 弯矩图 kN m 变形图 mm 经过计算得到最大弯矩 M 0 123 kN m 最大支座反力 R 2 781 kN 最大变形 0 039 mm 1 次楞强度验算 强度验算计算公式如下 M W f 经计算得到 次楞的最大受弯应力计算值 1 23 105 1 28 105 1 N mm2 次楞的抗弯强度设计值 f 13N mm2 次楞最大受弯应力计算值 1 N mm2 小于 次楞的抗弯强度设计值 f 13N mm2 满足要求 2 次楞的挠度验算 次楞的最大容许挠度值 300 400 0 75mm 次楞的最大挠度计算值 0 039mm 小于 次楞的最大容许挠度值 0 75mm 满足要求 2 主楞计算 主楞承受次楞传递的集中力 取次楞的最大支座力2 781kN 按照集中荷载作用下 的三跨连续梁计算 本工程中 主楞采用圆钢管 直径48mm 壁厚3 5mm 截面惯性矩I和截面抵抗 矩W分别为 W 2 5 078 10 16cm3 I 2 12 187 24 37cm4 E 206000 00 N mm2 主楞计算简图 主楞计算剪力图 kN 主楞计算弯矩图 kN m 主楞计算变形图 mm 经过计算得到最大弯矩 M 0 313 kN m 最大支座反力 R 6 188 kN 最大变形 0 103 mm 1 主楞抗弯强度验算 M W f 经计算得到 主楞的受弯应力计算值 3 13 10 5 1 02 104 30 8 N mm2 主楞 的抗弯强度设计值 f 205N mm 2 主楞的受弯应力计算值 30 8N mm2 小于 主楞的抗弯强度设计值 f 205N mm2 满足要求 2 主楞的挠度验算 根据连续梁计算得到主楞的最大挠度为 0 103 mm 主楞的最大容许挠度值 500 400 1 25mm 主楞的最大挠度计算值 0 103mm 小于 主楞的最大容许挠度值 1 25mm 满足要求 五 梁底模板计算 面板为受弯结构 需要验算其抗弯强度和挠度 计算的原则是按照模板底支撑的间 距和模板面的大小 按支撑在底撑上的简支梁计算 强度验算要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 挠度验算只考虑模板结构自重 新浇混凝土自重 钢筋自重荷 载 本算例中 面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为 W 600 20 20 6 4 00 104mm3 I 600 20 20 20 12 4 00 105mm4 1 抗弯强度验算 按以下公式进行面板抗弯强度验算 M W f 钢筋混凝土梁和模板自重设计值 kN m q1 1 2 24 00 1 50 1 20 0 30 0 60 22 248kN m 施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值 kN m q2 1 4 2 00 2 00 0 60 3 360kN m q 22 248 3 360 25 608kN m 最大弯矩及支座反力计算公式如下 Mmax ql2 8 1 8 25 608 3002 2 88 105N mm RA RB 0 5ql 0 5 25 608 0 3 3 841kN Mmax W 2 88 105 4 00 104 7 2N mm2 梁底模面板计算应力 7 2 N mm2 小于 梁底模面板的抗弯强度设计值 f 13N mm2 满足要求 2 挠度验算 根据 建筑施工计算手册 刚度验算采用标准荷载 同时不考虑振动荷载作用 最大挠度计算公式如下 5ql 4 384EI l 250 其中 q 作用在模板上的压力线荷载 q q 1 1 2 18 540kN m l 计算跨度 梁底支撑间距 l 300 00mm E 面板的弹性模量 E 6000 0N mm2 面板的最大允许挠度值 300 00 250 1 200mm 面板的最大挠度计算值 5 22 248 300 4 384 6000 4 00 105 0 978mm 面板的最大挠度计算值 0 978mm 小于 面板的最大允许挠度值 1 2mm 满足要求 六 梁底支撑的计算 本工程梁底支撑采用钢管 强度及抗剪验算要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 挠度验算只考虑模板结构自重 新浇混凝土自重 钢筋 自重荷载 1 荷载的计算 梁底支撑小楞的均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到 q 3 841 0 6 6 402kN m 2 钢管的支撑力验算 钢管计算简图 钢管按照三跨连续梁计算 本算例中 钢管的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为 W 5 08cm3 I 12 19cm4 钢管强度验算 计算公式如下 最大弯矩 M 0 1ql2 0 1 6 402 0 62 0 23 kN m 最大应力 M W 0 23 106 5080 45 4 N mm2 抗弯强度设计值 f 205 N mm2 钢管的最大应力计算值 45 4 N mm2 小于 钢管抗弯强度设计值 205 N mm2 满足 要求 钢管抗剪验算 截面抗剪强度必须满足 2V A f v 其中最大剪力 V 0 6 11 902 0 6 2 305 kN 钢管受剪应力计算值 2 2 305 1000 489 000 9 426 N mm2 钢管抗剪强度设计值 120 N mm2 钢管的受剪应力计算值 9 426 N mm2 小于 钢管抗剪强度设计值 120 N mm2 满足 要求 钢管挠度验算 计算公式如下 0 677ql4 100EI l 250 钢管最大挠度计算值 0 677 6 402 6004 100 206000 12 19 104 0 224mm 钢管的最大允许挠度 0 600 1000 250 2 400 mm 钢管的最大挠度计算值 0 224 mm 小于 钢管的最大允许挠度 2 4 mm 满 足要求 3 支撑小横杆的强度验算 梁底模板边支撑传递的集中力 P1 RA 3 841kN 梁两侧部分楼板混凝土荷载及梁侧模板自重传递的集中力 P2 0 400 0 600 1 2 0 120 24 000 1 4 2 000 1 2 2 0 600 1 200 0 120 0 300 1 968kN 简图 kN m 剪力图 kN 弯矩图 kN m 变形图 mm 经过连续梁的计算得到 支座力 N1 N3 1 072 kN N2 9 474 kN 最大弯矩 Mmax 0 442 kN m 最大挠度计算值 Vmax 0 106 mm 最大应力 0 442 106 5080 87 1 N mm2 支撑抗弯设计强度 f 205 N mm2 支撑小横杆的最大应力计算值 87 1 N mm2 小于 支撑小横杆的抗弯设计强度 205 N mm2 满足要求 七 梁跨度方向钢管的计算 梁底支撑纵向钢管只起构造作用 无需要计算 八 扣件抗滑移的计算 按照 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座 刘群主编 P96页 双扣件承载力设计值取16 00kN 按照扣件抗滑承载力系数 1 00 该工程实际的旋转双 扣件承载力取值为16 00kN 纵向或横向水平杆与立杆连接时 扣件的抗滑承载力按照下式计算 规范5 2 5 R Rc 其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值 取16 00 kN R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 计算中R 取最大支座反力 根据前面计算结果得到 R 9 474 kN R 16 00 kN 所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求 九 立杆的稳定性计算 立杆的稳定性计算公式 N A f 1 梁两侧立杆稳定性验算 其中 N 立杆的轴心压力设计值 它包括 横向支撑钢管的最大支座反力 N1 1 072 kN 脚手架钢管的自重 N2 1 2 0 149 9 1 608 kN 楼板混凝土 模板及钢筋的自重 N3 1 2 1 50 2 0 40 0 60 0 30 1 50 2 0 40 0 60 0 120 1 50 24 00 2 782 kN 施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值 N4 1 4 2 000 2 000 1 500 2 0 400 0 600 3 864 kN N N1 N2 N3 N4 1 072 1 608 2 782 3 864 9 326 kN 轴心受压立杆的稳定系数 由长细比 lo i 查表得到 i 计算立杆的截面回转半径 cm i 1 58 A 立杆净截面面积 cm2 A 4 89 W 立杆净截面抵抗矩 cm 3 W 5 08 钢管立杆轴心受压应力计算值 N mm2 f 钢管立杆抗压强度设计值 f 205 N mm2 lo 计算长度 m 根据 扣件式规范 立杆计算长度l o有两个计算公式 lo k h和l o h 2a 为安全计 取二者间的大值 即 lo Max 1 185 1 7 1 2 1 2 2 0 1 2 417 m k 计算长度附加系数 取值为 1 185 计算长度系数 参照 扣件式规范 表5 3 3 1 7 a 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度 a 0 1m 得到计算结果 立杆的计算长度 lo i 2417 4 15 8 153 由长细比 lo i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数 0 298 钢管立杆受压应力计算值 9326 369 0 298 489 64 N mm2 钢管立杆稳定性计算 64 N mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 f 205 N mm2 满足要求 2 梁底受力最大的支撑立杆稳定性验算 其中 N 立杆的轴心压力设计值 它包括 横向钢管的最大支座反力 N 1 9 474 kN 脚手架钢管的自重 N2 1 2 0 149 9 1 2 1 608 kN N N1 N2 9 474 1 394 10 867 kN 轴心受压立杆的稳定系数 由长细比 lo i 查表得到 i 计算立杆的截面回转半径 cm i 1 58 A 立杆净截面面积 cm2 A 4 89 W 立杆净截面抵抗矩 cm 3 W 5 08 钢管立杆轴心受压应力计算值 N mm2 f 钢管立杆抗压强度设计值 f 205 N mm2 lo 计算长度 m 根据 扣件式规范 立杆计算长度l o有两个计算公式 lo k h和l o h 2a 为安全计 取二者间的大值 即 lo Max 1 185 1 7 1 2 1 2 2 0 1 2 417 m k 计算长度附加系数 取值为 1 185 计算长度系数 参照 扣件式规范 表5 3 3 1 7 a 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度 a 0 1m 得到计算结果 立杆的计算长度 lo i 2417 4 15 8 153 由长细比 lo i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数 0 298 钢管立杆受压应力计算值 10867 366 0 298 489 74 6 N mm2 钢管立杆稳定性计算 74 6 N mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 f 205 N mm2 满足要求 考虑到高支撑架的安全因素 建议按下式计算 lo k1k2 h 2a 1 185 1 029 1 2 0 1 2 1 707 m k1 计算长度附加系数按照表1取值1 185 k2 计算长度附加系数 h 2a 1 4按照表2取值1 029 lo i 1707 111 15 8 108 由长细比 lo i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数 0 53 钢管立杆的最大应力计算值 10867 366 0 53 489 41 9 N mm 2 钢管立杆稳定性计算 41 9 N mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 f 205 N mm2 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 以上表参照 杜荣军 扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全 十 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 fgk kc 120 1 120 kPa 其中 地基承载力标准值 f gk 120 kPa 脚手架地基承载力调整系数 k c 1 立杆基础底面的平均压力 p N A 9 474 0 25 37 895 kPa 其中 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 N 9 474 kN 基础底面面积 A 0 25 m2 p 37 895 f g 120 kPa 地基承载力满足要求 二 板模板 扣件钢管高架 计算书 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 GB 50009 2001 钢结构设计规范 GB 50017 2003 等规范编制 因本工程模板支架高度大于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 一 参数信息 1 模板支架参数 横向间距或排距 m 1 00 纵距 m 1 00 步距 m 1 50 立杆上端伸出至模板支撑点长度 m 0 10 模板支架搭设高度 m 9 00 采用的钢管 mm 48 3 5 板底支撑连接方式 钢管支撑 立杆承重连接方式 双扣件 考虑扣件的保养情况 扣件抗滑承载力系数 0 80 板底钢管的间隔距离 mm 300 00 2 荷载参数 模板与木板自重 kN m 2 0 350 混凝土与钢筋自重 kN m 3 25 000 施工均布荷载标准值 kN m 2 2 500 3 材料参数 面板采用胶合面板 厚度为18mm 板底支撑采用钢管 面板弹性模量E N mm 2 9500 面板抗弯强度设计值 N mm 2 13 4 楼板参数 楼板的计算厚度 mm 120 00 图1 楼板支撑架立面简图 图2 楼板支撑架荷载计算单元 二 模板面板计算 模板面板为受弯构件 按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度 模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为 W 100 1 82 6 54 cm3 I 100 1 83 12 48 6 cm4 模板面板的按照三跨连续梁计算 面板计算简图 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 35 kN m 2 活荷载为施工人员及设备荷载 kN m q2 2 5 1 2 5 kN m 2 强度计算 计算公式如下 M 0 1ql2 其中 q 1 2 3 35 1 4 2 5 7 52kN m 最大弯矩 M 0 1 7 52 3002 67680 N m 面板最大应力计算值 M W 67680 54000 1 253 N mm2 面板的抗弯强度设计值 f 13 N mm2 面板的最大应力计算值为 1 253 N mm2 小于面板的抗弯强度设计值 13 N mm2 满 足要求 3 挠度计算 挠度计算公式为 0 677ql4 100EI l 250 其中q q 1 3 35kN m 面板最大挠度计算值 0 677 3 35 3004 100 9500 48 6 104 0 04 mm 面板最大允许挠度 300 250 1 2 mm 面板的最大挠度计算值 0 04 mm 小于 面板的最大允许挠度 1 2 mm 满足要求 三 纵向支撑钢管的计算 纵向钢管按照均布荷载下连续梁计算 截面力学参数为 截面抵抗矩 w 5 08cm3 截面惯性矩 I 12 19cm4 1 荷载的计算 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 3 0 12 0 35 0 3 1 005 kN m 2 活荷载为施工人员及设备荷载 kN q2 2 5 2 0 3 1 35 kN m 2 钢管强度验算 最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩 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 最大弯矩计算公式如下 Mmax 0 10q1l2 0 117q2l2 静荷载 q 1 1 2 q1 1 2 1 005 1 206 kN m 活荷载 q 2 1 4 1 35 1 89 kN m 最大弯矩 Mmax 0 1 1 206 0 117 1 89 12 0 342 kN M 最大支座力计算公式如下 N 1 1q1l 1 2q2l 最大支座力 N 1 1 1 206 1 2 1 89 1 3 595 kN 钢管的最大应力计算值 M W 0 342 106 5080 67 27 N mm2 钢管的抗压强度设计值 f 205 0 N mm2 纵向钢最大应力计算值为 67 27 N mm2 小于 纵向钢管的抗压强度设计值 205 0 N mm2 满足要求 3 挠度计算 最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度 计算公式如下 max 0 677q1l4 100EI 静荷载 q1 1 005 kN m 三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度 0 677 1 005 10004 100 206000 12 19 104 0 271 mm 支撑钢管的最大挠度小于1000 150与10 mm 满足要求 四 横向支撑钢管计算 支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算 集中荷载P取纵向板底支撑传递力 P 2 256kN 支撑钢管计算简图 支撑钢管计算弯矩图 kN m 支撑钢管计算变形图 mm 支撑钢管计算剪力图 kN 最大弯矩 Mmax 0 759 kN m 最大变形 Vmax 1 941 mm 最大支座力 Qmax 8 205 kN 最大应力 759429 76 5080 149 494 N mm2 支撑钢管的抗压强度设计值 f 205 N mm2 支撑钢管的最大应力计算值 149 494 N mm2 小于 支撑钢管的抗压强度设计值 205 N mm2 满足要求 支撑钢管的最大挠度为 1 941mm 小于 1000 150与10 mm 满足要求 五 扣件抗滑移的计算 按照 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座 刘群主编 P96页 双扣件承载力设计值取16 00kN 按照扣件抗滑承载力系数 0 80 该工程实际的旋转双 扣件承载力取值为12 80kN 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R 8 205 kN R 12 80 kN 所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求 六 模板支架立杆荷载设计值 轴力 作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载 1 静荷载标准值包括以下内容 1 脚手架的自重 kN NG1 0 138 9 1 246 kN 钢管的自重计算参照 扣件式规范 附录A 2 模板的自重 kN NG2 0 35 1 1 0 35 kN 3 钢筋混凝土楼板自重 kN NG3 25 0 12 1 1 3 kN 经计算得到 静荷载标准值 NG NG1 NG2 NG3 4 596 kN 2 活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载 经计算得到 活荷载标准值 NQ 2 5 2 1 1 4 5 kN 3 不考虑风荷载时 立杆的轴向压力设计值计算 N 1 2NG 1 4NQ 11 815 kN 七 立杆的稳定性计算 立杆的稳定性计算公式 N A f 其中 N 立杆的轴心压力设计值 kN N 11 815 kN 轴心受压立杆的稳定系数 由长细比 lo i 查表得到 i 计算立杆的截面回转半径 cm i 1 58 cm A 立杆净截面面积 cm 2 A 4 89 cm2 W 立杆净截面模量 抵抗矩 cm 3 W 5 08 cm 3 钢管立杆最大应力计算值 N mm2 f 钢管立杆抗压强度设计值 f 205 N mm2 L0 计算长度 m 按下式计算 l0 h 2a 1 5 0 1 2 1 7 m a 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度 a 0 1 m l0 i 1700 15 8 108 由长细比 Lo i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数 0 53 钢管立杆的最大应力计算值 11814 72 0 53 489 45 587 N mm2 钢管立杆的最大应力计算值 45 587 N mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值 f 205 N mm2 满足要求 如果考虑到高支撑架的安全因素 建议按下式计算 l0 k1k2 h 2a 1 167 1 017 1 5 0 1 2 2 018 m k1 计算长度附加系数按照表1取值1 167 k2 计算长度附加系数 h 2a 1 7 按照表2取值1 017 Lo i 2017 626 15 8 128 由长细比 Lo i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数 0 406 钢管立杆的最大应力计算值 11814 72 0 406 489 59 51 N mm2 钢管立杆的最大应力计算值 59 51 N mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值 f 205 N mm2 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 以上表参照 杜荣军 扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全 八 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 fgk kc 120 1 120 kpa 其中 地基承载力标准值 f gk 120 kpa 脚手架地基承载力调整系数 k c 1 立杆基础底面的平均压力 p N A 11 815 0 25 47 259 kpa 其中 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 N 11 815 kN 基础底面面积 A 0 25 m2 p 47 259 f g 120 kpa 地基承载力满足要求 三 柱模板计算书 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 GB 50009 2001 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 钢结构设计规范 GB 50017 2003 等规范编制 柱模板的背部支撑由两层组成 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 柱箍之间用 对拉螺栓相互拉接 形成一个完整的柱模板支撑体系 柱模板设计示意图 柱截面宽度B mm 600 00 柱截面高度H mm 500 00 柱模板的总计算高度 H 9 00m 模板在高度方向分 2 段进行设计计算 第1段 柱底至柱身高度4 50米位置 分段高度为4 50米 一 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 圆钢管 直径 mm 48 00 壁厚 mm 3 50 柱箍的间距 mm 450 柱箍合并根数 2 3 竖楞信息 竖楞材料 木方 竖楞合并根数 1 宽度 mm 80 00 高度 mm 80 00 4 面板参数 面板类型 胶合面板 面板厚度 mm 18 00 面板弹性模量 N mm 2 6000 00 面板抗弯强度设计值 fc N mm2 13 00 面板抗剪强度设计值 N mm 2 1 50 5 木方和钢楞 方木抗弯强度设计值f c N mm2 13 00 方木弹性模量 E N mm2 9000 00 方木抗剪强度设计值f t N mm2 1 50 钢楞弹性模量E N mm 2 210000 00 钢楞抗弯强度设计值fc N mm 2 205 00 二 柱模板荷载标准值计算 按 施工手册 新浇混凝土作用于模板的最大侧压力 按下列公式计算 并取 其中的较小值 F 0 22 t 1 2V1 2 F H 其中 混凝土的重力密度 取24 000kN m 3 t 新浇混凝土的初凝时间 取4 000h T 混凝土的入模温度 取30 000 V 混凝土的浇筑速度 取2 500m h H 模板计算高度 取4 500m 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 分别计算得 46 083 kN m 2 108 000 kN m 2 取较小值46 083 kN m 2作为本工程 计算荷载 计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 q1 46 083kN m2 倾倒混凝土时产生的荷载标准值 q2 2 kN m2 三 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 分别取柱截面宽 度B方向和 H方向面板作为验算对象 进行强度 刚度计算 强度验算考虑新浇混凝土 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 作用在模板上的侧压力线荷载q 它包括 新浇混凝土侧压力设计值q 1 1 2 46 08 0 45 0 90 22 396kN m 倾倒混凝土侧压力设计值q 2 1 4 2 00 0 45 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 22 396 1 134 23 530kN m 柱截面宽度B方向 计算简图 剪力图 kN 弯矩图 kN m 变形图 mm 从左往右 各支座反力为R 1 1 629kN R 2 4 473kN R 3 4 495kN R 4 1 639kN 柱截面宽度H方向 计算简图 剪力图 kN 弯矩图 kN m 变形图 mm 从左往右 各支座反力为R 1 1 853kN R 2 6 177kN R 3 1 853kN Mmax 129709 125N mm V max 3088 313N max 0 189mm R max 6176 625N 1 面板抗弯强度验算 M W f 其中 面板承受的应力 N mm 2 M 面板计算最大弯矩 N mm W 面板的截面抵抗矩 W bh 2 6 450 18 0 18 0 6 2 43 104mm3 f 面板的抗弯强度设计值 N mm 2 f 13 000N mm2 面板的最大应力计算值 M W 1 30 105 2 43 104 5 338N mm2 面板的最大应力计算值 5 338N mm2 小于 面板的抗弯强度设计值 13N mm2 满足要求 2 面板抗剪验算 3V 2bhn f v 其中 面板承受的剪应力 N mm 2 V 面板计算最大剪力 N V 3088 313N b 构件的截面宽度 mm b 450mm hn 面板厚度 mm h n 18 0mm fv 面板抗剪强度设计值 N mm2 f v 13 000 N mm2 面板截面受剪应力计算值 3 3088 313 2 450 18 0 0 572N mm 2 面板截面抗剪强度设计值 f v 1 500N mm2 面板截面的受剪应力 0 572N 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 面板最大容许挠度 250 250 1 mm 面板的最大挠度计算值 0 189mm 面板的最大挠度计算值 0 189mm 小于 面板最大容许挠度设计值 1mm 满足要求 四 竖楞计算 本工程柱高度为4 500m 柱箍间距为450mm 因此按均布荷载作用下的三跨连续 梁计算 本工程中 竖楞采用木方 宽度80mm 高度80mm 截面惯性矩I和截面抵抗矩 W分别为 W 80 80 80 6 1 85 33cm3 I 80 80 80 80 12 1 341 33cm4 作用在竖楞上的线荷载 q R max l 6176 625 450 000 13 726N mm 竖楞计算简图 1 抗弯强度验算 支座最大弯矩计算公式 M 0 1ql2 其中 M 竖楞计算最大弯矩 N mm l 计算跨度 柱箍间距 l 450 0mm 竖楞的最大弯距 M 0 1 13 726 450 0 450 0 2 78 10 5N mm M W f 其中 竖楞承受的应力 N mm 2 M 竖楞计算最大弯矩 N mm W 竖楞的截面抵抗矩 mm 3 W 8 53 10 4 f 竖楞的抗弯强度设计值 N mm 2 f 13 000N mm2 竖楞的最大应力计算值 M W 2 78 10 5 8 53 104 3 257N mm2 竖楞的最大应力计算值 3 257N mm2 小于 竖楞的抗弯强度设计值 13N mm2 满足要求 2 抗剪验算 3V 2bhn f v 其中 竖楞截面最大受剪应力 N mm 2 V 竖楞计算最大剪力 N V 0 6ql 0 6 13 726 450 3705 975N b 竖楞的截面宽度 mm b 80 0mm hn 竖楞的截面高度 mm h n 80 0mm fv 竖楞的抗剪强度设计值 N mm 2 f v 1 500 N mm2 竖楞截面最大受剪应力计算值 3 3705 975 2 80 0 80 0 1 0 869N mm 2 竖楞截面抗剪强度设计值 f v 1 500N mm2 竖楞截面最大受剪应力计算值 0 869N 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 max 0 677ql4 100EI l 250 E 竖楞弹性模量 N mm2 E 9000 00 N mm2 I 竖楞截面的惯性矩 mm 4 I 3 41 10 6 竖楞最大容许挠度 450 250 1 8mm 竖楞的最大挠度计算值 0 677 13 73 450 0 4 100 9000 0 3 41 106 0 124 mm 竖楞的最大挠度计算值 0 124mm 小于 竖楞最大容许挠度 1 8mm 满足 要求 五 B方向柱箍的计算 本工程中 柱箍采用圆钢管 直径48mm 壁厚3 5mm 截面惯性矩I和截面抵抗 矩W分别为 W 5 078 2 10 16cm3 I 12 187 2 24 37cm4 根据竖楞对柱箍得作用力即为面板所受的支座反力得 计算简图 剪力图 kN 弯矩图 kN m 变形图 mm Mmax 87 622N mm V max 4491 069N max 0 010mm Rmax 5486 458 5480 866 max 5486 458N 1 柱箍抗弯强度验算 柱箍截面抗弯强度验算公式 M xW f 其中 柱箍的抗弯强度设计值 f 205 N mm2 B边柱箍的最大应力计算值 8 76 107 1 05 1 02 107 8 22N 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 0 01 mm 柱箍最大容许挠度 200 250 0 8 mm 柱箍的最大挠度 0 01mm 小于 柱箍最大容许挠度 0 8mm 满足要求 六 B方向对拉螺栓的计算 计算公式如下 N N f A 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170 N mm 2 查表得 对拉螺栓的型号 M12 对拉螺栓的有效直径 9 85 mm 对拉螺栓的有效面积 A 76 mm 2 对拉螺栓所受的最大拉力 N 5 486 kN 对拉螺栓最大容许拉力值 N 1 70 105 7 60 10 5 12 92 kN 对拉螺栓所受的最大拉力 N 5 486kN 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 七 H方向柱箍的计算 本工程中 柱箍采用圆钢管 直径48mm 壁厚3 5mm 截面惯性矩I和截面抵抗 矩W分别为 W 5 078 2 10 16cm3 I 12 187 2 24 37cm4 根据竖楞对柱箍得作用力即为面板所受的支座反力得 计算简图 剪力图 kN 弯矩图 kN m 变形图 mm Mmax 101 287N mm V max 956 797N max 0 011mm Rmax 7969 601 max 7969 601N 1 柱箍抗弯强度验算 柱箍截面抗弯强度验算公式 M xW f 其中 柱箍的抗弯强度设计值 f 205 N mm2 H边柱箍的最大应力计算值 1 01 108 1 05 1 02 107 9 498N 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 0 011 mm 柱箍最大容许挠度 250 250 1 mm 柱箍的最大挠度 0 011mm 小于 柱箍最大容许挠度 1mm 满足要求 八 H方向对拉螺栓的计算 验算公式如下 N N f A 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170 N mm 2 查表得 对拉螺栓的直径 M12 对拉螺栓有效直径 9 85 mm 对拉螺栓有效面积 A 76 mm 2 对拉螺栓最大容许拉力值 N 1 70 105 7 60 10 5 12 92 kN 对拉螺栓所受的最大拉力 N 7 97 kN 对拉螺栓所受的最大拉力 N 7 97kN 小于 N 12 92kN 对拉螺栓强度验算满 足要求 第2段 柱身高度4 50米位置至柱身高度9 00米位置 分段高 度为4 50米 一 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 圆钢管 直径 mm 48 00 壁厚 mm 3 50 柱箍的间距 mm 450 柱箍合并根数 2 3 竖楞信息 竖楞材料 木方 竖楞合并根数 1 宽度 mm 80 00 高度 mm 80 00 4 面板参数 面板类型 胶合面板 面板厚度 mm 18 00 面板弹性模量 N mm 2 9500 00 面板抗弯强度设计值 fc N mm2 13 00 面板抗剪强度设计值 N mm 2 1 50 5 木方和钢楞 方木抗弯强度设计值f c N mm2 13 00 方木弹性模量 E N mm2 9500 00 方木抗剪强度设计值f t N mm2 1 50 钢楞弹性模量E N mm 2 210000 00 钢楞抗弯强度设计值fc N mm 2 205 00 二 柱模板荷载标准值计算 按 施工手册 新浇混凝土作用于模板的最大侧压力 按下列公式计算 并取 其中的较小值 F 0 22 t 1 2V1 2 F H 其中 混凝土的重力密度 取24 000kN m 3 t 新浇混凝土的初凝时间 取4 000h T 混凝土的入模温度 取30 000 V 混凝土的浇筑速度 取2 500m h H 模板计算高度 取4 500m 1 外加剂影响修正系数 取1 000 2 混凝土坍落度影响修正系数 取1 150 分别计算得 38 403 kN m 2 108 000 kN m 2 取较小值38 403 kN m 2作为本工程 计算荷载 计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 q1 38 403kN m2 倾倒混凝土时产生的荷载标准值 q2 2 kN m2 三 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 分别取柱截面宽 度B方向和 H方向面板作为验算对象 进行强度 刚度计算 强度验算考虑新浇混凝土 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 作用在模板上的侧压力线荷载q 它包括 新浇混凝土侧压力设计值q 1 1 2 38 40 0 45 1 00 20 738kN m 倾倒混凝土侧压力设计值q 2 1 4 2 00 0 45 1 00 1 260kN m 式中 1 00为按 施工手册 取用的临时结构折减系数 q q1 q2 20 738 1 260 21 998kN m 柱截面宽度B方向 计算简图 剪力图 kN 弯矩图 kN m 变形图 mm 从左往右 各支座反力为R 1 1 523kN R 2 4 181kN R 3 4 202kN R 4 1 532kN 柱截面宽度H方向 计算简图 剪力图