建筑施工中常用计算.doc

建筑施工中常用计算总结魏金桥一、前言建筑施工中经常遇到一些计算性的东西，相比设计计算而言，施工中的计算则相对简单，因为施工中一般都是安全验算，主要目的为保证施工工艺、方法的安全性和合理性，通常不考虑偶然荷载作用；而且施工中验算选择的计算模型也相对比较简单，荷载传递路线明确，一般情况下均将整体结构验算转换成单一构件进行验算。要正确进行施工计算，首先应具备基本的结构力学、钢筋混凝土知识、地基基础相关知识等，掌握不同条件下荷载的主要传递路线，才能做到计算正确性，以保证安全或采取合理措施。二、计算分类根据施工部位和计算特点，本人将施工中计算分为如下几类：1、地基基础处理一般常见为塔吊、施工电梯地基的设计验算（当原土承载力不足基础图纸要求时）。这类验算主要包括：基础底板设计或对原有配筋验算、基础桩基设计计算、基础地基承载力验算等。2、脚手架计算外脚手架、悬挑脚手架、卸料平台计算等。落地式脚手架一般情况根据相关规范要求或经验数据（例如立杆横距0.9米-1.2米，立杆纵距1.5米-1.8米一般不太高的脚手架情况下立杆均能满足承载力要求），这里关键是悬挑脚手架和斜料平台的计算，这两类本身危险系数较大，设计验算时应重视。3、模板支架设计计算这一类验算是施工中最常见的验算，每一个工程均涉及到该项，这一项相当重要，不仅设计计算时应正确保证设计方案安全，现场施工时也应严格按照方案施工，并且应做好相关构造要求。尤其对高大模板支架、荷载很大的模板支架更应注意，计算、施工时应满足相关国家规范要求。这一类验收还包括楼面承载力验算。4、其他专业计算包括基坑支护、临时用电、爬升脚手架、钢结构等方面计算，均有专业分包公司进行，我们应按规范要求进行审核。三、计算基本知识1、掌握结构基本概念，明白什么是弯矩、剪力、支座、跨度、绕度等。2、基本静力计算图形。掌握单一构件不同支座、荷载情况下的弯矩图、剪力图、绕度计算及支座反力等。3、掌握荷载分项系数及组合方法，一般恒载取1.2（或1.35），活载取1.4。4、掌握相关施工规范要求，了解相关荷载取值等。5、掌握承载力极限验算和正常使用极限状态的区别，前者对荷载一般取设计值，后者取标准值。6、熟读相关施工规范和图集。四、计算思路和方法1、塔吊基础处理绝大多数塔吊说明书上关于塔吊地基承载力要求均不小于20-25Mpa，而实际施工中大部分地基承载力情况不能满足这一要求，这种情况一种方法为进行地基处理，加大地基承载力；另一种方法为通过计算扩大基础底面面积。对于第二种方法我建议让塔吊安拆、租赁单位来做，施工单位不要随意做，因为增大塔吊基础底面面积我认为不是简单的换算就完，还需要重新计算塔吊基础配筋，这个计算相当麻烦结果还不一定可靠。所以我认为如果方便的话，一般处理采用地基处理，最常用的是桩基加固，可以采用人工挖孔桩、钻孔灌注桩等，具体计算方法如下：（1）查阅塔吊相关资料主要包括：塔吊自重F，塔吊倾覆力矩M，塔吊安装高度H，最大起重量N、塔吊基础平面尺寸bb,基础高度h，基础配筋As,基础自重G、天然地基承载力fak等。（2）天然地基计算模型可转换成偏心受压力学模型天然地基时塔吊基础计算模型则根据地基基础力学知识可以得：当eb/6时，当eb/6时，其中a表示偏心荷载作用点至pmax边缘距离，a=b/2-e（右图）。计算结果要求：pmax1.2fak (pmax+pmin)/2fak(3)桩基模型计算当天然地基承载力不符合要求时，可采用桩基加固地基，以4根桩为例，桩距为l。塔吊在工作时其荷载随工作时态变化，计算时应取最不利情况进行验算，方可保证结果安全性。1） 经分析，当塔吊吊运重物与基础对角线方向垂直时，产生倾覆力矩时由单桩承担，此时单桩受力最大，为最不利位置，计算简图如下：blbl塔吊桩基计算简图（图中虚线位置为最不利位置）受力简图如下： 则由力学知识：2）单桩计算单桩最大受力为：单桩最小受力为：3）单桩极限承载力验算单桩竖向极限承载力由桩侧摩阻力、桩端阻力共同承担的，根据桩基设计规范（第5.3.5条），单桩受压承载力为: 单桩的抗拔承载力由桩侧摩阻力承担，单桩抗拔力为： QK2=UqSikli 其中：qpk桩端承载力标准值，KPaAP桩身横截面面积，m2U桩身的周长，mqSik桩身第I层土的摩阻力标准值，KPAkli按土层划分的各段桩长，m将计算所得的P1和Quk相比较，|P2|和QK2相比较，若P1 Quk且|P2|b时Mu=b(1-0.5b) 1fcb h20双筋截面：=（fyAs- fy As）/1fcb当2sb时Mu=1fcb(h0-/2)+ fy As(h0-s)当b时Mu=b(1-0.5b) 1fcb h20+ fy As(h0-s)当2s表明受压钢筋的应力未达到抗压强度设计值fy，先按Mu= fyAs(h0-s)计算，再按单筋截面计算Mu，取两者中较小值作为截面所具有的受弯承载力。式中Mu -板正截面极限承载弯矩； 1 -截面最大正应力值与混凝土抗压强度fc的比值，低于C50混凝土1取1.0； s -纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离默认取20mm； fc -混凝土抗压强度标准值，参照上述修正系数修改； fy -受压区钢筋抗拉强度标准值； As-受压区钢筋总面积； -混凝土受压区高度，=(fyAs-fyAs)/(1fcb) s -截面内力臂系数，s=1-0.5，=Asfy/(1bh0) fy -钢筋抗拉强度标准值； As-受拉钢筋总面积； h0 -计算单元截面有效高度，短跨方向取h-20mm，长跨方向取h-30mm，其中h是板厚；4板单元斜截面抗剪截面复核：Vmax=0.5F L0(KN)hw Vmax五、板单元抗冲切验算：混凝土板抗冲切承载力应符合下列规定：Fl0.7hftm h0其中系数应按下列两个公式计算，并取其中较小值：1=0.4+1.2/s2=0.5+s h0/(4m) 其中：Fl=FLaLb式中 Fl钢管荷载设计值； h截面高度影响系数：当h800mm时，h=1.0；h2000mm时，取h=0.9，其间按线性内插法取用； m临界截面的周长：距离局部或集中反力作用面积周边h0/2处板垂直截面的最不利周长；h0截面有效高度，取两个配筋方向的截面有效高度的平均值；1集中反力作用面积影响系数；2临界截面周长与板截面有效高度之比的影响系数；s当截面为圆形时，取s=2；s板柱结构中柱类型的影响系数：对中柱，取s=40；对边柱，取s=30；对角柱，取s=20。4、临时用电计算（1）施工用电量计算建筑工地临时供电，包括动力用电与照明用电，在计算用电量的时候，应从下列各点考虑：1）全工地所用的机械动力设备，其他电气工具及照明用电的数量2）施工总进度计划中施工高峰阶段同时用电的机械设备最高数量3）各种机械设备在工作中需要的情况总用电量按以下公式计算：P计=1.10（K1P1+ K2P2+ K3P3 +K4P4 ） （1）式中： P计计算总用电需要容量（KVA） P1电动机额定功率（KW） P2电焊机额定功率（KVA） P3室内照明容量（KW） P4室外照明容量（KW）由于照明用电所占的比重较动力用电量要少很多，所以在估算总 用电量时可以简化，主要在动力用电量之外再加10%作为照明用电量即可。则（1）式可简化为：P计=124（K1P1+ K2P2） K1、K2、K3、K4需要系数，见下表用电系数K用电名称数量（台）需要系数备注K数值电动机3-10K107如施工中需要电热时，应将其用电量计算进去，为使计算结果接近实际，式中 各项动力和照明用电，应根据不同工作性质分类计算。11-300630以上05电焊机3-10K20610以上05室内照明K308室外照明K410变压器容量计算 105P计 P变= 用电设备的平均功率因素，取（2）配电导线的选择导线截面的选择要满足以下基本要求：1）机械强度选择导线必须保证不致因一般机械损伤折断。在各种不同敷设方式下，导线按机械强度所允许的最小截面下表：导线按机械强度所允许的最小截面导线用途导线最小截面（mm）铜线铝线照明装置用导线户内用0525户外用1025双芯软电线吊灯035移动式生产用电设备05多芯软电线及电缆移动式生产用电设备10绝缘导线，固定架设在户内绝缘支持件上，其间距为以下1025及以下254及以下410裸导线户内用254户外用616绝缘导线穿在管内1025设在木槽板内1025绝缘导线户 外沿墙敷设254户 外其他方式敷设4102）按允许电流选择导线必须能承受负载电流长时间通过所引起的升温。三相四线制线路上的电流可按下式计算：总配电箱的导线计算： 分配电箱导线计算： 开关箱的导线计算： 式中：I线线路中工作电流值（A）P计总用电量（KVA）P分配箱所带用电设备功率（KW）U线线路工作电压值，三相四线制为380VK取075COS电动机的平均功率因素，取075二相线路上的电流可按下式计算： P I线= U线COS根据上式的计算结果，依据表3选择导线线径。 常用配电导线持续允许电流表导线标称截面（mm2）裸线橡皮或塑料绝缘线（单芯5000V）TJ型（铜线）LJ型（铝线）BX型（铜芯橡皮线）BLX型（铝芯橡皮线）BV型（铜芯塑料线）BLV型（铝芯塑料线）2535273225445354232658455542108565755916130105110851058025180135145110138105352201701801381701305027021523017521516570340265285220265205954153253452653252501204853754003103752851505704404703604303251856455005404204903802407706106605103）按允许电压降选择 导线上引起的电压降必须在一定限度之内，配电导线的截面可用下式计算：式中： S导线截面（MM2）P用电设备功率（KW）L用电设备至配电箱的距离允许的相对电压降（即线路电压损失）%，临时用电网络采用7%C材料内部系数，铜线为77，铝线为46.3所选用的导线截面应同时满足以上三项要求，即以求得的三个截面中的最大值为准，从电线产品目录中选用线芯截面。也可根据具体情况抓住主要矛盾。一般在道路工地和排水工地作业线较长，导线截面由电压降选项；在建筑工地配电线路比较短，导线截面可由容许电压选定，在小负荷的架空线路中往往以机械强度选定。用电计算时通常采用“逆向”计算方法，即先计算开关箱的用量及线径，再计算分配电箱，最后计算总配电箱和变压器容量。五、结语以上简单介绍了施工中常见的几种计算思路和方法，具体计算时应参照相关规范要求和结合现场实际情况，正确进行荷载取值、模型选定，以保证计算过程及结果的正确性。另外除了计算外，现场实际施工措施应与设计计算书相符，否则只是纸上谈兵，那就失去了设计计算的目的。