恒智天成安全计算软件梁模板(工具式钢管立柱支撑)计算书.doc

恒智天成安全计算软件梁模板(工具式钢管立柱支撑)计算书本计算书依据建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）、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。梁段：L1。 模板支撑体系剖面图 钢管排列平面示意图一、恒智天成安全计算软件参数信息1.模板构造及支撑参数(一) 构造参数梁截面宽度B：0.4m；梁截面高度D：0.8m；楼层高度H：3.3m；结构表面要求：隐藏；混凝土楼板厚度：120mm；梁边至板支撑距离：0.5m；板底承重立柱横向间距lb：1.2m；立柱沿梁跨度方向间距la：0.8m；梁底承重立柱根数：1；考虑梁两侧的楼板荷载；(二) 支撑参数立柱上半段采用48.6×2.4mm钢管，长度为1.885m；立柱下半段采用60.5×2.4mm钢管，长度为0.5m；钢管钢材品种：钢材Q235钢(16-40)；钢管弹性模量E：206000N/mm2；钢管屈服强度fy：235N/mm2；钢管抗拉/抗压/抗弯强度设计值f：205N/mm2；钢管抗剪强度设计值fv：120N/mm2；钢管端面承压强度设计值fce：325N/mm2；水平拉条方式：中间设置一道；插销直径12mm；插销孔径15mm；钢插销抗剪强度设计值为125N/mm2；2.荷载参数新浇筑砼自重标准值G2k：24kN/m3；钢筋自重标准值G3k：1.5kN/m3；梁侧模板自重标准值G1k：0.5kN/m2；砼对模板侧压力标准值G4k：12.933kN/m2；倾倒砼对梁侧产生的荷载标准值Q3k：2kN/m2；梁底模板自重标准值G1k：0.75kN/m2；振捣砼对梁底模板荷载Q2k：2kN/m2；3.梁侧模板参数加固楞搭设形式：主楞横向次楞竖向设置；(一) 面板参数面板采用克隆(平行方向)15mm厚覆面木胶合板；厚度：15mm；抗弯设计值fm：30N/mm2；弹性模量E：11500N/mm2；(二) 主楞参数材料：2根48×3.5钢管；间距(mm)：150,400；钢材品种：钢材Q235钢(16-40)；弹性模量E：206000N/mm2；屈服强度fy：235N/mm2；抗拉/抗压/抗弯强度设计值f：205N/mm2；抗剪强度设计值fv：120N/mm2；端面承压强度设计值fce：325N/mm2；(三) 次楞参数材料：1根50×100矩形木楞；间距(mm)：400；木材品种：太平洋海岸黄柏；弹性模量E：10000N/mm2；抗压强度设计值fc：13N/mm2；抗弯强度设计值fm：15N/mm2；抗剪强度设计值fv：1.6N/mm2；(四) 加固楞支拉参数加固楞采用穿梁螺栓支拉；螺栓直径：M14；螺栓水平间距：800mm；螺栓竖向间距(mm)依次是：150,400；4.梁底模板参数搭设形式为：1层梁横向顶托承重；(一) 面板参数面板采用模板宽200面板厚2.50钢面板；厚度：2.5mm；抗弯设计值fm：205N/mm2；弹性模量E：206000N/mm2；(二) 第一层支撑梁参数材料：1根60×40×2.5矩形钢管；钢材品种：钢材Q235钢(16-40)；弹性模量E：206000N/mm2；屈服强度fy：235N/mm2；抗拉/抗压/抗弯强度设计值f：205N/mm2；抗剪强度设计值fv：120N/mm2；端面承压强度设计值fce：325N/mm2；二、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。根据模板规范（JGJ162-2008）第5.2.1条规定，面板按照简支跨计算。这里取面板的计算宽度为0.680m。面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: I = 680×153/12= 1.913×105mm4； W = 680×152/6 = 2.550×104mm3；1.荷载计算及组合(一) 新浇砼作用于模板的最大侧压力G4k按下列公式计算，并取其中的较小值: F1=0.22t12V1/2 F2=H其中 - 砼的重力密度，取24.000kN/m3； t - 新浇混凝土的初凝时间，取2.000h； T - 砼的入模温度，取20.000； V - 砼的浇筑速度，取1.500m/h； H - 砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面总高度，取0.800m； 1- 外加剂影响修正系数，取1.000； 2- 砼坍落度影响修正系数，取1.000。根据以上两个公式计算得到： F1=12.933 kN/m2 F2=19.200 kN/m2新浇砼作用于模板的最大侧压力G4k=min（F1，F2）=12.933 kN/m2；砼侧压力的有效压头高度：h=F/=12.933/24.000=0.539m；(二) 倾倒砼时产生的荷载标准值Q3k Q3k=2kN/m2；(三) 确定采用的荷载组合计算挠度采用标准组合： q=12.933×0.68=8.794kN/m；计算弯矩采用基本组合： q=max（q1，q2）=11.885kN/m； 由可变荷载效应控制的组合： q1=0.9×(1.2×12.933+1.4×2)×0.68=11.212kN/m； 由永久荷载效应控制的组合： q2=0.9×(1.35×12.933+1.4×0.7×2)×0.68=11.885kN/m；2.面板抗弯强度计算 M/W < f其中：W - 面板的截面抵抗矩，W =2.550×104mm3； M - 面板的最大弯矩(N·mm) M=0.125ql2=2.377×105N·mm； 计算弯矩采用基本组合: q=11.885kN/m；面板计算跨度: l = 400.000mm；经计算得到，面板的受弯应力计算值: = 2.377×105 / 2.550×104=9.321N/mm2；实际弯曲应力计算值 =9.321N/mm2 小于抗弯强度设计值 f=30N/mm2，满足要求！3.面板挠度计算 =5ql4/(384EI)其中：q-作用在模板上的压力线荷载:q = 8.794 kN/m； l-面板计算跨度: l =400.000mm； E-面板材质的弹性模量: E = 11500N/mm2； I-面板的截面惯性矩: I = 1.913×105mm4； 容许挠度: 结构表面隐藏=l/250=1.600mm；面板的最大挠度计算值: = 5×8.794×400.0004/(384×11500×1.913×105) = 1.333 mm；实际最大挠度计算值: =1.333mm小于最大允许挠度值: =1.600mm，满足要求！三、梁侧模板支撑的计算1.次楞计算次楞采用1根50×100矩形木楞为一组，间距400mm。次楞的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为： I=1×416.67×104= 4.167×106 mm4； W=1×83.33×103= 8.333×104 mm3； E=10000 N/mm2；(一) 荷载计算及组合计算挠度采用标准组合： q=12.933×0.400=5.173kN/m；计算弯矩和剪力采用基本组合：有效压头高度位置荷载：q=max（q1，q2）=6.991kN/m； 由可变荷载效应控制的组合：q1=0.9×(1.2×12.933+1.4×2)×0.400=6.595kN/m； 由永久荷载效应控制的组合：q2=0.9×(1.35×12.933+1.4×0.7×2)×0.400=6.991kN/m；有效压头高度位置以下荷载： q=0.9×1.35×12.933×0.400=6.285kN/m；顶部荷载： q=0.9×1.4×0.7×2×0.400=0.706kN/m；(二) 内力计算次楞直接承受模板传递的荷载，根据实际受力情况进行电算，得到计算简图及内力、变形图如下： 弯矩和剪力计算简图 弯矩图(kN·m) 剪力图(kN) 变形计算简图 变形图(mm)经过计算得到: 最大弯矩 M= 0.071kN·m 最大剪力：V= 1.218kN 最大变形：= 0.011mm 最大支座反力：F= 2.166kN(三) 次楞计算(1) 次楞抗弯强度计算 =M/W=0.071×106/8.333×104 =0.849N/mm2实际弯曲应力计算值 =0.849N/mm2 小于抗弯强度设计值 f=15N/mm2，满足要求！(2) 次楞抗剪强度计算 =VS0/Ib=1.218×1000×62500/(4.167×106×50)=0.365N/mm2；实际剪应力计算值 0.365 N/mm2 小于抗剪强度设计值 fv=1.600 N/mm2，满足要求！(3) 次楞挠度计算容许挠度: 结构表面隐藏=l/250；第1跨最大挠度为0.005mm，容许挠度为0.600mm，满足要求！第2跨最大挠度为0.011mm，容许挠度为1.600mm，满足要求！第3跨最大挠度为0.011mm，容许挠度为0.520mm，满足要求！各跨实际最大挠度计算值小于最大允许挠度值，满足要求！2.主楞计算主楞采用2根48×3.5钢管为一组，共2组。主楞的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为： I=2×12.19×104= 2.438×105 mm4； W=2×5.08×103= 1.016×104 mm3； E=206000 N/mm2；主楞承受次楞传递的集中力，计算弯矩和剪力时取次楞的最大支座力2.166kN，计算挠度时取次楞的最大支座力1.674kN。根据实际受力情况进行电算，得到计算简图及内力、变形图如下： 弯矩和剪力计算简图 弯矩图(kN·m) 剪力图(kN) 变形计算简图 变形图(mm)经过计算得到: 最大弯矩 M= 0.303kN·m 最大剪力：V= 1.408 kN 最大变形：= 0.197mm 最大支座反力：F= 4.658kN(1) 主楞抗弯强度计算 =M/W=0.303×106/1.016×104 =29.851N/mm2实际弯曲应力计算值 =29.851N/mm2 小于抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！(2) 主楞抗剪强度计算 =VS0/Itw=0.704×1000×6946/(2.438×105×3.5)=5.731N/mm2；实际剪应力计算值 5.731 N/mm2 小于抗剪强度设计值 fv=120.000 N/mm2，满足要求！(3) 主楞挠度计算容许挠度: 结构表面隐藏=l/250；第1跨最大挠度为0.197mm，容许挠度为3.200mm，满足要求！第2跨最大挠度为0.036mm，容许挠度为3.200mm，满足要求！第3跨最大挠度为0.197mm，容许挠度为3.200mm，满足要求！各跨实际最大挠度计算值小于最大允许挠度值，满足要求！3.穿梁螺栓计算验算公式如下:N<N= f×A其中 N - 穿梁螺栓所受的拉力； A - 穿梁螺栓有效面积 (mm2)； f - 穿梁螺栓的抗拉强度设计值，取170 N/mm2； 穿梁螺栓型号: M14 ；查表得： 穿梁螺栓有效直径: 11.55 mm； 穿梁螺栓有效面积: A = 105 mm2；穿梁螺栓最大容许拉力值: N = 170×105/1000 = 17.850 kN；穿梁螺栓所受的最大拉力: N =4.658 kN。穿梁螺栓所受的最大拉力 N=4.658kN 小于 穿梁螺栓最大容许拉力值 N=17.850kN，满足要求！四、梁底模板面板计算面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和刚度。根据模板规范（JGJ162-2008）第5.2.1条规定，面板按照简支跨计算。这里取面板的计算宽度为0.400m。面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: I = 17.980×104×400/200.000= 3.596×105mm4； W = 3.960×103×400/200.000= 7.920×103mm3；1.荷载计算及组合模板自重标准值G1k=0.75×0.400=0.300 kN/m；新浇筑砼自重标准值G2k=24×0.400×0.8=7.680 kN/m；钢筋自重标准值G3k=1.5×0.400×0.8=0.480 kN/m；永久荷载标准值Gk= G1k+ G2k+ G3k=8.460 kN/m；振捣砼时产生的荷载标准值Q2k=2×0.400=0.800 kN/m；(1) 计算挠度采用标准组合： q=8.460kN/m；(2) 计算弯矩采用基本组合： q=max（q1，q2）=10.985kN/m； 由可变荷载效应控制的组合： q1=0.9×(1.2×8.460+1.4×0.800) =10.145kN/m； 由永久荷载效应控制的组合： q2=0.9×(1.35×8.460+1.4×0.7×0.800) =10.985kN/m；2.面板抗弯强度验算 M/W < f其中：W - 面板的截面抵抗矩，W =7.920×103mm3； M - 面板的最大弯矩(N·mm) M=0.125ql2=8.788×105N·mm； 计算弯矩采用基本组合:q=10.985kN/m；面板计算跨度: l = 800mm；经计算得到，面板的受弯应力计算值: = 8.788×105/7.920×103=110.955N/mm2；实际弯曲应力计算值 =110.955N/mm2 小于抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！3.面板挠度验算 =5ql4/(384EI)其中：q-作用在模板上的压力线荷载:q = 8.460 kN/m； l-面板计算跨度: l =800mm； E-面板材质的弹性模量: E = 206000N/mm2； I-截面惯性矩: I =3.596×105mm4； -容许挠度: =1.500mm；面板的最大挠度计算值: = 5×8.460×800.0004/(384×206000×3.596×105) = 0.609 mm；实际最大挠度计算值: =0.609mm小于最大允许挠度值: =1.500mm，满足要求！五、梁底支撑梁的计算支撑梁采用1根60×40×2.5矩形钢管，间距800mm。支撑梁的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为： I=1×21.88×104= 2.188×105 mm4； W=1×7.29×103= 7.290×103 mm3； E=206000 N/mm2；1.荷载计算及组合：模板自重标准值G1k=0.8×(0.5×2×0.68+0.75×0.4)/0.4=1.960kN/m；新浇筑砼自重标准值G2k=24×0.8×0.8=15.360 kN/m；钢筋自重标准值G3k=1.5×0.8×0.8=0.960 kN/m；永久荷载标准值Gk= G1k+ G2k+ G3k=18.280 kN/m；振捣砼时产生的荷载标准值Q2k=2×0.8=1.600 kN/m；计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。永久荷载标准值Gkb=(25×0.12+0.75)×0.8×0.5/2=0.750 kN；活荷载标准值Qkb=1.0×0.8×0.5/2=0.200kN；(1) 计算弯矩和剪力时，采用由可变荷载效应控制的组合(含支撑梁自重)：均布荷载设计值q1=0.9×(1.2×18.280+1.2×0.036+1.4×1.600)=21.797kN/m；楼板传来集中力设计值F1=0.9×(1.2×0.750+1.4×0.200)=1.062kN；(2) 计算弯矩和剪力时，采用由永久荷载效应控制的组合(含支撑梁自重)：均布荷载设计值q2=0.9×(1.35×18.280+1.35×0.036+1.4×0.7×1.600)=23.665kN/m；楼板传来集中力设计值F2=0.9×(1.35×0.750+1.4×0.7×0.200)=1.088kN；(3) 计算挠度时，采用荷载标准值进行组合(含支撑梁自重)：均布荷载标准值q3=18.280+0.036=18.316 kN/m；楼板传来集中力标准值F3=0.750 kN；2.支撑梁验算梁底有一根工具式钢管立柱支撑，布置在梁底中间，支撑梁按照一段固定的悬臂梁计算。最大弯矩 M =0.5ql12+F2l2=0.5×23.665×0.2002+1.088×0.300=0.800kN.m最大剪力 V=ql1+F2=23.665×0.200+1.088=5.821 kN最大支座力 F=2×(ql1+F2)=2×(23.665×0.200+1.088)=11.641kN最大变形 =ql14/8EI+F3l23/3EI=18.316×200.0004/(8×206000.000×2.188×105)+0.750×103×300.0003/(3×206000.000×2.188×105) =0.081mm(一) 支撑梁抗弯强度计算 =M/W=0.800×106/7.290×103 =109.684N/mm2实际弯曲应力计算值 =109.684N/mm2 小于抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！(二) 支撑梁抗剪计算 =VS0/Itw=5.821×1000×3578/(2.188×105×2.5)=38.074N/mm2；实际剪应力计算值 38.074 N/mm2 小于抗剪强度设计值 fv=120.000 N/mm2，满足要求！(三) 支撑梁挠度计算最大挠度： =0.081mm； -容许挠度: 结构表面隐藏=l/250=1.200mm；实际最大挠度计算值: =0.081mm小于最大允许挠度值: =1.200mm，满足要求！六、立柱的稳定性和强度计算1.立柱的稳定性计算(一) 立柱上半段的稳定性计算立柱的稳定性计算公式 = N/(A)f其中 - 钢管立柱轴心受压应力计算值 (N/mm2)；N - 立柱的轴心压力设计值，它包括：纵向钢管的最大支座反力： N1 =11.641 kN；立柱钢管和拉条的自重： N2 =0.9×1.2×0.085=0.092 kN；N =N1+N2=11.641+0.092=11.733 kN；- 轴心受压立柱的稳定系数，由长细比 lo/i查模板规范JGJ162-2008附录D得到= 0.464； 立柱计算长度lo=1.885m；计算立柱的截面回转半径i =1.640cm；A - 立柱净截面面积： A =3.480cm2；f - 钢管立柱抗压强度设计值：f =205 N/mm2；钢管立柱长细比计算值：=lo/i=1.885×100/1.640=114.939钢管立柱长细比= 114.939 小于钢管立柱允许长细比 = 150，满足要求！钢管立柱受压应力计算值：=11.733×103/(0.464×3.480×102) = 72.606N/mm2；立柱上半段的稳定性计算 = 72.606N/mm2 小于 钢管立柱抗压强度的设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！(二) 立柱下半段的稳定性计算立柱的稳定性计算公式 = N/(A)f其中 - 钢管立柱轴心受压应力计算值 (N/mm2)；N - 立柱的轴心压力设计值，它包括：纵向钢管的最大支座反力： N1 =11.641 kN；立柱钢管和拉条的自重： N2 =0.9×1.2×0.206=0.222 kN；N =N1+N2=11.641+0.222=11.863 kN；- 轴心受压立柱的稳定系数，由长细比 lo/i查模板规范JGJ162-2008附录D得到= 0.956； 立柱计算长度lo=0.5m；计算立柱的截面回转半径i =2.060cm；A - 立柱净截面面积： A =4.380cm2；f - 钢管立柱抗压强度设计值：f =205 N/mm2；钢管立柱长细比计算值：=lo/i=0.5×100/2.060=24.272钢管立柱长细比= 24.272 小于钢管立柱允许长细比 = 150，满足要求！钢管立柱受压应力计算值：=11.863×103/(0.956×4.380×102) = 28.335N/mm2；立柱下半段的稳定性计算 = 28.335N/mm2 小于 钢管立柱抗压强度的设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！2.立柱的支撑强度计算(一) 立柱上半段的支撑强度计算立柱支撑强度计算容许荷载：N=f ×An =205×(348-2×15×2.4)×10-3 = 56.580kN；立柱上半段受到的轴心压力设计值 N=11.733kN，小于立柱上半段的支撑强度容许荷载N = 56.580kN，满足要求！(二) 立柱下半段的支撑强度计算立柱支撑强度计算容许荷载：N=f ×An =205×(438-2×15×2.4)×10-3 = 75.030kN；立柱下半段受到的轴心压力设计值 N=11.863kN，小于立柱下半段的支撑强度容许荷载N = 75.030kN，满足要求！3.插销抗剪强度计算插销抗剪强度计算容许荷载：N=fv×2Ao=125×2××(12×0.5)2×10-3 = 28.274kN；插销受到的剪力设计值 N=11.733kN，小于插销抗剪强度计算容许荷载N = 28.274kN，满足要求！4.插销处钢管壁承压强度计算(一) 立柱上半段的插销处钢管壁承压强度计算插销处钢管壁承压强度计算容许荷载：N=fce×Ace=325×2×2.4×12×10-3=18.720kN；立柱上半段插销处钢管壁受到的轴心压力设计值 N=11.733kN，小于立柱上半段的插销处钢管壁承压强度计算容许荷载N = 18.720kN，满足要求！(二) 立柱下半段的插销处钢管壁承压强度计算插销处钢管壁承压强度计算容许荷载：N=fce×Ace=325×2×2.4×12×10-3=18.720kN；立柱下半段插销处钢管壁受到的轴心压力设计值 N=11.733kN，小于立柱下半段的插销处钢管壁承压强度计算容许荷载N = 18.720kN，满足要求！