kl4a梁模板.doc

梁模板(扣件钢管架)计算书小金县广播电视中心工程 ；工程建设地点：；属于结构；地上0层；地下0层；建筑高度：0m；标准层层高：0m ；总建筑面积：0平方米；总工期：0天。本工程由投资建设，设计，地质勘察，监理，组织施工；由担任项目经理，担任技术负责人。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。梁段:KL4a。 一、参数信息1.模板支撑及构造参数梁截面宽度 B(m):0.45；梁截面高度 D(m):1.50；混凝土板厚度(mm):100.00；立杆沿梁跨度方向间距La(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):1.50；板底承重立杆横向间距或排距Lb(m):1.00；梁支撑架搭设高度H(m)：7.26；梁两侧立杆间距(m):1.00；承重架支撑形式:梁底支撑小楞平行梁截面方向；梁底增加承重立杆根数:10；采用的钢管类型为48×3.5；立杆承重连接方式:单扣件，考虑扣件质量及保养情况，取扣件抗滑承载力折减系数:0.80；2.荷载参数模板自重(kN/m2):0.35；钢筋自重(kN/m3):1.50；施工均布荷载标准值(kN/m2):2.5；新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):18.0；倾倒混凝土侧压力(kN/m2):2.0；振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):2.0；3.材料参数木材品种：柏木；木材弹性模量E(N/mm2)：10000.0；木材抗弯强度设计值fm(N/mm2)：17.0；木材抗剪强度设计值fv(N/mm2)：1.7；面板类型：胶合面板；面板弹性模量E(N/mm2)：9500.0；面板抗弯强度设计值fm(N/mm2)：13.0；4.梁底模板参数梁底方木截面宽度b(mm)：50.0；梁底方木截面高度h(mm)：100.0；梁底模板支撑的间距(mm)：300.0；面板厚度(mm)：18.0；5.梁侧模板参数次楞间距(mm)：350 ，主楞竖向根数：6；主楞间距为：100mm，220mm，210mm，270mm，300mm；穿梁螺栓水平间距(mm)：500；穿梁螺栓直径(mm)：M12；主楞龙骨材料：钢楞；截面类型为圆钢管48×3.5；主楞合并根数：2；次楞龙骨材料：木楞，宽度60mm，高度80mm；次楞合并根数：2；二、梁模板荷载标准值计算1.梁侧模板荷载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。 其中 - 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3； t - 新浇混凝土的初凝时间，可按现场实际值取，输入0时系统按200/(T+15)计算，得5.714h； 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。根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F；分别计算得 50.994 kN/m2、18.000 kN/m2，取较小值18.000 kN/m2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。 面板计算简图(单位：mm)1.强度计算跨中弯矩计算公式如下: 其中，W - 面板的净截面抵抗矩，W = 100×2.1×2.1/6=73.5cm3； M - 面板的最大弯距(N·mm)； - 面板的弯曲应力计算值(N/mm2) f - 面板的抗弯强度设计值(N/mm2)；按以下公式计算面板跨中弯矩： 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: q1= 1.2×1×18×0.9=19.44kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值: q2= 1.4×1×2×0.9=2.52kN/m；q = q1+q2 = 19.440+2.520 = 21.960 kN/m；计算跨度(内楞间距): l = 350mm；面板的最大弯距 M= 0.125×21.96×3502 = 3.36×105N·mm；经计算得到，面板的受弯应力计算值: = 3.36×105 / 7.35×104=4.575N/mm2；面板的抗弯强度设计值: f = 13N/mm2；面板的受弯应力计算值 =4.575N/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 q-作用在模板上的侧压力线荷载标准值: q=21.96N/mm； l-计算跨度(内楞间距): l = 350mm； E-面板材质的弹性模量: E = 9500N/mm2； I-面板的截面惯性矩: I = 100×1.8×1.8×1.8/12=48.6cm4；面板的最大挠度计算值: = 5×21.96×3504/(384×9500×4.86×105) = 0.929 mm；面板的最大容许挠度值: = l/250 =350/250 = 1.4mm；面板的最大挠度计算值 =0.929mm 小于 面板的最大容许挠度值 =1.4mm，满足要求！四、梁侧模板内外楞的计算1.内楞计算内楞(木或钢)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。本工程中，龙骨采用木楞，截面宽度60mm，截面高度80mm，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W = 6×82×2/6 = 128cm3；I = 6×83×2/12 = 512cm4； 内楞计算简图（1）.内楞强度验算强度验算计算公式如下: 其中， - 内楞弯曲应力计算值(N/mm2)； M - 内楞的最大弯距(N·mm)； W - 内楞的净截面抵抗矩； f - 内楞的强度设计值(N/mm2)。按以下公式计算内楞跨中弯矩： 其中，作用在内楞的荷载，q = (1.2×18×0.9+1.4×2×0.9)×1=21.96kN/m； 内楞计算跨度(外楞间距): l = 220mm； 内楞的最大弯距: M=0.101×21.96×220.002= 1.07×105N·mm； 最大支座力:R=1.1×21.96×0.22=8.455 kN；经计算得到，内楞的最大受弯应力计算值 = 1.07×105/1.28×105 = 0.839 N/mm2； 内楞的抗弯强度设计值: f = 17N/mm2；内楞最大受弯应力计算值 = 0.839 N/mm2 小于 内楞的抗弯强度设计值 f=17N/mm2，满足要求！（2）.内楞的挠度验算 其中 l-计算跨度(外楞间距)：l = 500mm； q-作用在模板上的侧压力线荷载标准值：q=21.96 N/mm； E - 内楞的弹性模量： 10000N/mm2； I - 内楞的截面惯性矩：I = 5.12×106mm4；内楞的最大挠度计算值: = 0.677×21.96×5004/(100×10000×5.12×106) = 0.181 mm；内楞的最大容许挠度值: = 500/250=2mm；内楞的最大挠度计算值 =0.181mm 小于 内楞的最大容许挠度值 =2mm，满足要求！2.外楞计算外楞(木或钢)承受内楞传递的集中力，取内楞的最大支座力8.455kN,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。本工程中，外龙骨采用钢楞，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:截面类型为圆钢管48×3.5；外钢楞截面抵抗矩 W = 10.16cm3；外钢楞截面惯性矩 I = 24.38cm4；（1）.外楞抗弯强度验算 其中 - 外楞受弯应力计算值(N/mm2) M - 外楞的最大弯距(N·mm)； W - 外楞的净截面抵抗矩； f -外楞的强度设计值(N/mm2)。根据三跨连续梁算法求得最大的弯矩为M=F×a=1.922 kN·m；其中，F=1/6×q×h=5.49，h为梁高为1.5m，a为次楞间距为350mm；经计算得到，外楞的受弯应力计算值: = 1.92×106/1.02×104 = 189.124 N/mm2； 外楞的抗弯强度设计值: f = 205N/mm2；外楞的受弯应力计算值 =189.124N/mm2 小于 外楞的抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！（2）.外楞的挠度验算 其中E-外楞的弹性模量：206000N/mm2；F-作用在外楞上的集中力标准值：F=5.49kN； l-计算跨度：l=500mm； I-外楞的截面惯性矩：I=243800mm4；外楞的最大挠度计算值:=1.615×5490.000×500.003/(100×206000.000×243800.000)=0.221mm；根据连续梁计算得到外楞的最大挠度为0.221 mm外楞的最大容许挠度值: = 500/400=1.25mm；外楞的最大挠度计算值 =0.221mm 小于 外楞的最大容许挠度值 =1.25mm，满足要求！五、穿梁螺栓的计算 验算公式如下: 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；查表得： 穿梁螺栓的直径: 12 mm； 穿梁螺栓有效直径: 9.85 mm； 穿梁螺栓有效面积: A= 76 mm2；穿梁螺栓所受的最大拉力: N =(1.2×18+1.4×2)×0.5×0.875 =10.675 kN。穿梁螺栓最大容许拉力值: N = 170×76/1000 = 12.92 kN；穿梁螺栓所受的最大拉力 N=10.675kN 小于 穿梁螺栓最大容许拉力值 N=12.92kN，满足要求！六、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,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。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 = 450×18×18/6 = 2.43×104mm3； I = 450×18×18×18/12 = 2.19×105mm4； 1.抗弯强度验算按以下公式进行面板抗弯强度验算： 其中， - 梁底模板的弯曲应力计算值(N/mm2)； M - 计算的最大弯矩 (kN·m)； l-计算跨度(梁底支撑间距): l =300.00mm； q - 作用在梁底模板的均布荷载设计值(kN/m)；新浇混凝土及钢筋荷载设计值：q1: 1.2×（24.00+1.50）×0.45×1.50×0.90=18.59kN/m；模板结构自重荷载：q2:1.2×0.35×0.45×0.90=0.17kN/m；振捣混凝土时产生的荷载设计值：q3: 1.4×2.00×0.45×0.90=1.13kN/m；q = q1 + q2 + q3=18.59+0.17+1.13=19.89kN/m；跨中弯矩计算公式如下: Mmax = 0.10×19.894×0.32=0.179kN·m； =0.179×106/2.43×104=7.368N/mm2；梁底模面板计算应力 =7.368 N/mm2 小于 梁底模面板的抗压强度设计值 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: 其中，q-作用在模板上的压力线荷载: q =（(24.0+1.50)×1.500+0.35）×0.45= 17.37KN/m； l-计算跨度(梁底支撑间距): l =300.00mm； E-面板的弹性模量: E = 9500.0N/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: = 0.677×17.37×3004/(100×9500×2.19×105)=0.458mm；面板的最大挠度计算值: =0.458mm 小于 面板的最大允许挠度值: = 300 / 250 = 1.2mm，满足要求！七、梁底支撑木方的计算1.荷载的计算：(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)： q1= (24+1.5)×1.5×0.3=11.475 kN/m；(2)模板的自重荷载(kN/m)： q2 = 0.35×0.3×(2×1.5+0.45)/ 0.45=0.805 kN/m；(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN/m)： 经计算得到，活荷载标准值 P1 = (2.5+2)×0.3=1.35 kN/m；2.木方的传递集中力验算：静荷载设计值 q=1.2×11.475+1.2×0.805=14.736 kN/m；活荷载设计值 P=1.4×1.350=1.890 kN/m；荷载设计值 q = 14.736+1.890 = 16.626 kN/m。本工程梁底支撑采用方木，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=5×10×10/6 = 8.33×101 cm3；I=5×10×10×10/12 = 4.17×102 cm4；3.支撑方木验算：最大弯矩考虑为连续梁均布荷载作用下的弯矩，计算简图及内力、变形图如下： 弯矩图(kN·m) 剪力图(kN) 变形图(mm)方木的边支座力N1=N2=0.009 KN，中间支座的最大支座力N=1.286 KN;方木最大应力计算值 ： =0.011×106 /83333.33=0.134 N/mm2；方木最大剪力计算值 ： T=3×1.286×1000/(2×50×100)=0.386N/mm2；方木的最大挠度：=0 mm；方木的允许挠度：= 0.316×103/250=1.264mm；方木最大应力计算值 0.134 N/mm2 小于 方木抗弯强度设计值 f=17.000 N/mm2，满足要求！方木受剪应力计算值 0.386 N/mm2 小于 方木抗剪强度设计值 T=1.700 N/mm2，满足要求！方木的最大挠度 =0.000 mm 小于 方木的最大允许挠度 =1.264 mm，满足要求！八、梁跨度方向钢管的计算作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等,通过方木的集中荷载传递。1.梁两侧支撑钢管的强度计算：支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P= 0.009 KN. 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 = 0.001 kN·m ；最大变形 Vmax = 0.001 mm ；最大支座力 Rmax = 0.019 kN ；最大应力 = 0.001×106 /(5.08×103 )=0.179 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 0.179 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Vmax=0.001mm小于600/150与10 mm,满足要求!2.梁底支撑钢管的强度计算：支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P= 1.286 KN. 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 = 0.135 kN·m ；最大变形 Vmax = 0.127 mm ；最大支座力 Rmax = 2.765 kN ；最大应力 = 0.135×106 /(5.08×103 )=26.587 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 26.587 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Vmax=0.127mm小于600/150与10 mm,满足要求!九、扣件抗滑移的计算:按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。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6.40 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=2.765 kN；R < 6.40 kN , 单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! 十、立杆的稳定性计算:立杆的稳定性计算公式 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： 纵向钢管的最大支座反力： N1 =0.019 kN ； 脚手架钢管的自重： N2 = 1.2×0.129×7.263=1.125 kN； 楼板的混凝土模板的自重： N3=1.2×(1.00/2+(1.00-0.45)/2)×0.60×0.35=0.195 kN； 楼板钢筋混凝土自重荷载: N4=1.2×(1.00/2+(1.00-0.45)/2)×0.60×0.100×(1.50+24.00)=1.423 kN； N =0.019+1.125+0.195+1.423=2.762 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(cm3)：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)；参照扣件式规范不考虑高支撑架，按下式计算 lo = k1uh k1 - 计算长度附加系数，取值为：1.155 ； u - 计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3，u =1.7；上式的计算结果：立杆计算长度 Lo = k1uh = 1.155×1.7×1.5 = 2.945 m；Lo/i = 2945.25 / 15.8 = 186 ；由长细比 lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.207 ；钢管立杆受压应力计算值 ；=2762.009/(0.207×489) = 27.286 N/mm2；钢管立杆稳定性计算 = 27.286 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： 梁底支撑最大支座反力： N1 =2.765 kN ； 脚手架钢管的自重： N2 = 1.2×0.129×(7.263-1.5)=1.125 kN； N =2.765+1.125=3.658 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(cm3)：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)；参照扣件式规范不考虑高支撑架，按下式计算 lo = k1uh k1 - 计算长度附加系数，取值为：1.155 ； u - 计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3，u =1.7；上式的计算结果：立杆计算长度 Lo = k1uh = 1.155×1.7×1.5 = 2.945 m；Lo/i = 2945.25 / 15.8 = 186 ；由长细比 lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.207 ；钢管立杆受压应力计算值 ；=3658.005/(0.207×489) = 36.138 N/mm2；钢管立杆稳定性计算 = 36.138 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十一、梁模板高支撑架的构造和施工要求工程经验: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或双立杆；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.立杆步距的设计：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.高支撑架步距以0.9-1.5m为宜，不宜超过1.5m。3.整体性构造层的设计：a.当支撑架高度20m或横向高宽比6时，需要设置整体性单或双水平加强层；b.单水平加强层可以每4-6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 斜杆层数要大于水平框格总数的1/3；c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10-15m设置，四周和中部每10-15m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.剪刀撑的设计：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10-15m设置。5.顶部支撑点的设计：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N12kN时，可用双扣件；大于12kN时应用顶托方式。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，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情况及时解决。