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L5主体梁模板计算书

附件三:

主体梁模板(扣件钢管架)计算书

邵逸夫医院医技诊疗中心工程工程;属于框剪结构;地上22层;地下1层;建筑高度:

85.00m;标准层层高:

3.60m;总建筑面积:

37210.00平方米;总工期:

680天;施工单位:

浙江省长城建设集团股份有限公司。

本工程由浙江大学附属邵逸夫医院投资建设,杭州市建筑设计研究院设计,浙江城建勘察研究院有限公司地质勘察,杭州市城市建设监理有限公司监理,浙江省长城建设集团股份有限公司组织施工;由李祖廖担任项目经理,何邦顺担任技术负责人。

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》(GB50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等规范编制。

梁段:

L1。

一、参数信息

1.模板支撑及构造参数

梁截面宽度B(m):

0.35;

梁截面高度D(m):

0.75

混凝土板厚度(mm):

120.00;

立杆梁跨度方向间距La(m):

0.80;

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;

梁支撑架搭设高度H(m):

3.00;

梁两侧立柱间距(m):

0.55;

承重架支设:

无承重立杆,方木支撑垂直梁截面;

板底承重立杆横向间距或排距Lb(m):

1.00;

采用的钢管类型为Φ48×3.5;

扣件连接方式:

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:

东北落叶松;

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):

1.6;

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;

梁底纵向支撑根数:

4;

面板厚度(mm):

18.0;

5.梁侧模板参数

主楞间距(mm):

500;

次楞根数:

4;

穿梁螺栓水平间距(mm):

500;

穿梁螺栓竖向根数:

3;

穿梁螺栓竖向距板底的距离为:

200mm,200mm,200mm;

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50mm,高度100mm;

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。

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:

其中γ--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;

β1--外加剂影响修正系数,取1.200;

β2--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;

分别为50.994kN/m2、18.000kN/m2,取较小值18.000kN/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。

次楞(内龙骨)的根数为4根。

面板按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

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,σ--面板的弯曲应力计算值(N/mm2);

M--面板的最大弯距(N.mm);

W--面板的净截面抵抗矩,W=50×1.8×1.8/6=27cm3;

[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=1.2×0.5×18×0.9=9.72kN/m;

倾倒混凝土侧压力设计值:

q2=1.4×0.5×2×0.9=1.26kN/m;

q=q1+q2=9.720+1.260=10.980kN/m;

计算跨度(内楞间距):

l=210mm;

面板的最大弯距M=0.1×10.98×2102=4.84×104N.mm;

经计算得到,面板的受弯应力计算值:

σ=4.84×104/2.70×104=1.793N/mm2;

面板的抗弯强度设计值:

[f]=13N/mm2;

面板的受弯应力计算值σ=1.793N/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=18×0.5=9N/mm;

l--计算跨度(内楞间距):

l=210mm;

E--面板材质的弹性模量:

E=9500N/mm2;

I--面板的截面惯性矩:

I=50×1.8×1.8×1.8/12=24.3cm4;

面板的最大挠度计算值:

ω=0.677×9×2104/(100×9500×2.43×105)=0.051mm;

面板的最大容许挠度值:

[ω]=l/250=210/250=0.84mm;

面板的最大挠度计算值ω=0.051mm小于面板的最大容许挠度值[ω]=0.84mm,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1根木楞,截面宽度50mm,截面高度100mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=50×1002×1/6=83.33cm3;

I=50×1003×1/12=416.67cm4;

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,σ--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)×0.21=4.61kN/m;

内楞计算跨度(外楞间距):

l=500mm;

内楞的最大弯距:

M=0.1×4.61×500.002=1.15×105N.mm;

最大支座力:

R=1.1×4.612×0.5=2.536kN;

经计算得到,内楞的最大受弯应力计算值σ=1.15×105/8.33×104=1.383N/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σ=1.383N/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E--面板材质的弹性模量:

10000N/mm2;

q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值:

q=18.00×0.21=3.78N/mm;

l--计算跨度(外楞间距):

l=500mm;

I--面板的截面惯性矩:

I=8.33×106mm4;

内楞的最大挠度计算值:

ω=0.677×3.78×5004/(100×10000×8.33×106)=0.019mm;

内楞的最大容许挠度值:

[ω]=500/250=2mm;

内楞的最大挠度计算值ω=0.019mm小于内楞的最大容许挠度值[ω]=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2.536kN,按照集中荷载作用下的连续梁计算。

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;

外楞计算简图

外楞弯矩图(kN.m)

外楞变形图(mm)

(1).外楞抗弯强度验算

其中σ--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)。

根据连续梁程序求得最大的弯矩为M=0.507kN.m

外楞最大计算跨度:

l=200mm;

经计算得到,外楞的受弯应力计算值:

σ=5.07×105/1.02×104=49.929N/mm2;

外楞的抗弯强度设计值:

[f]=205N/mm2;

外楞的受弯应力计算值σ=49.929N/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

根据连续梁计算得到外楞的最大挠度为0.247mm

外楞的最大容许挠度值:

[ω]=200/400=0.5mm;

外楞的最大挠度计算值ω=0.247mm小于外楞的最大容许挠度值[ω]=0.5mm,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170N/mm2;

查表得:

穿梁螺栓的直径:

12mm;

穿梁螺栓有效直径:

9.85mm;

穿梁螺栓有效面积:

A=76mm2;

穿梁螺栓所受的最大拉力:

N=18×0.5×0.3=2.7kN。

穿梁螺栓最大容许拉力值:

[N]=170×76/1000=12.92kN;

穿梁螺栓所受的最大拉力N=2.7kN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=800×18×18/6=4.32×104mm3;

I=800×18×18×18/12=3.89×105mm4;

1.抗弯强度验算

按以下公式进行面板抗弯强度验算:

其中,σ--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=116.67mm;

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)×0.80×0.75×0.90=16.52kN/m;

模板结构自重荷载:

q2:

1.2×0.35×0.80×0.90=0.30kN/m;

振捣混凝土时产生的荷载设计值:

q3:

1.4×2.00×0.80×0.90=2.02kN/m;

q=q1+q2+q3=16.52+0.30+2.02=18.84kN/m;

跨中弯矩计算公式如下:

Mmax=0.10×18.842×0.1172=0.026kN.m;

σ=0.026×106/4.32×104=0.594N/mm2;

梁底模面板计算应力σ=0.594N/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)×0.750+0.35)×0.80=15.58KN/m;

l--计算跨度(梁底支撑间距):

l=116.67mm;

E--面板的弹性模量:

E=9500.0N/mm2;

面板的最大允许挠度值:

[ω]=116.67/250=0.467mm;

面板的最大挠度计算值:

ω=0.677×15.58×116.74/(100×9500×3.89×105)=0.005mm;

面板的最大挠度计算值:

ω=0.005mm小于面板的最大允许挠度值:

[ω]=116.7/250=0.467mm,满足要求!

七、梁底支撑的计算

本工程梁底支撑采用方木。

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:

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m):

q1=(24+1.5)×0.75×0.117=2.231kN/m;

(2)模板的自重线荷载(kN/m):

q2=0.35×0.117×(2×0.75+0.35)/0.35=0.216kN/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):

经计算得到,活荷载标准值P1=(2.5+2)×0.117=0.525kN/m;

2.方木的支撑力验算

静荷载设计值q=1.2×2.231+1.2×0.216=2.936kN/m;

活荷载设计值P=1.4×0.525=0.735kN/m;

方木计算简图

方木按照三跨连续梁计算。

本算例中,方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5×10×10/6=83.33cm3;

I=5×10×10×10/12=416.67cm4;

方木强度验算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的设计值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:

线荷载设计值q=2.936+0.735=3.671kN/m;

最大弯距M=0.1ql2=0.1×3.671×0.8×0.8=0.235kN.m;

最大应力σ=M/W=0.235×106/83333.3=2.82N/mm2;

抗弯强度设计值[f]=13N/mm2;

方木的最大应力计算值2.82N/mm2小于方木抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

方木抗剪验算:

最大剪力的计算公式如下:

截面抗剪强度必须满足:

其中最大剪力:

V=0.6×3.671×0.8=1.762kN;

方木受剪应力计算值τ=3×1762.32/(2×50×100)=0.529N/mm2;

方木抗剪强度设计值[τ]=1.6N/mm2;

方木的受剪应力计算值0.529N/mm2小于方木抗剪强度设计值1.6N/mm2,满足要求!

方木挠度验算:

最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和,计算公式如下:

q=2.231+0.216=2.447kN/m;

方木最大挠度计算值ω=0.677×2.447×8004/(100×10000×416.667×104)=0.163mm;

方木的最大允许挠度[ω]=0.800×1000/250=3.200mm;

方木的最大挠度计算值ω=0.163mm小于方木的最大允许挠度[ω]=3.2mm,满足要求!

3.支撑钢管的强度验算

支撑钢管按照简支梁的计算如下

荷载计算公式如下:

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m2):

q1=(24.000+1.500)×0.750=19.125kN/m2;

(2)模板的自重(kN/m2):

q2=0.350kN/m2;

(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/m2):

q3=(2.500+2.000)=4.500kN/m2;

q=1.2×(19.125+0.350)+1.4×4.500=29.670kN/m2;

梁底支撑根数为n,立杆梁跨度方向间距为a,梁宽为b,梁高为h,梁底支撑传递给钢管的集中力为P,梁侧模板传给钢管的集中力为N。

当n=2时:

当n>2时:

计算简图(kN)

支撑钢管变形图(mm)

支撑钢管弯矩图(kN.m)

经过连续梁的计算得到:

支座反力RA=RB=4.406kN;

最大弯矩Mmax=0.764kN.m;

最大挠度计算值Vmax=0.943mm;

支撑钢管的最大应力σ=0.764×106/5080=150.325N/mm2;

支撑钢管的抗压设计强度[f]=205.0N/mm2;

支撑钢管的最大应力计算值150.325N/mm2小于支撑钢管的抗压设计强度205.0N/mm2,满足要求!

八、梁底纵向钢管计算

纵向钢管只起构造作用,通过扣件连接到立杆。

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6.40kN;

  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=4.406kN;

R<6.40kN,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:

横杆的最大支座反力:

N1=4.406kN;

脚手架钢管的自重:

N2=1.2×0.129×3=0.465kN;

楼板的混凝土模板的自重:

N3=1.2×(1.00/2+(0.55-0.35)/2)×0.80×0.35=0.202kN;

楼板钢筋混凝土自重荷载:

N4=1.2×(1.00/2+(0.55-0.35)/2)×0.80×0.120×(1.50+24.00)=1.763kN;

N=4.406+0.465+0.202+1.763=6.835kN;

φ--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;

σ--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]=205N/mm2;

lo--计算长度(m);

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架,按下式计算

lo=k1uh

(1)

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=2.945m;

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φ=0.207;

钢管立杆受压应力计算值;σ=6834.72/(0.207×489)=67.521N/mm2;

钢管立杆稳定性计算σ=67.521N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

 

浙江省长城建设集团邵逸夫医院项目部

二○○七年三月二十日

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