梁模板扣件钢管高支撑架计算书新.docx

梁模板扣件钢管高支撑架计算书新.docx

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梁模板扣件钢管高支撑架计算书新

梁模板扣件钢管高支撑架计算书

依据规范:

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

《建筑施工木脚手架安全技术规范》JGJ164-2008

计算参数:

钢管强度为205.0N/mm2，钢管强度折减系数取1.00。

模板支架搭设高度为13.9m，

梁截面B×D=600mm×1900mm，立杆的纵距（跨度方向）l=0.60m，立杆的步距h=1.20m，

梁底增加2道承重立杆。

面板厚度18mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm2。

木方80×80mm，剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度13.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm2。

梁两侧立杆间距0.90m。

梁底按照均匀布置承重杆4根计算。

模板自重0.20kN/m2，混凝土钢筋自重25.50kN/m3，施工活荷载2.00kN/m2。

地基承载力标准值170kN/m2，基础底面扩展面积0.250m2，地基承载力调整系数0.40。

扣件计算折减系数取1.00。

图1梁模板支撑架立面简图

按照模板规范4.3.1条规定确定荷载组合分项系数如下：

由可变荷载效应控制的组合S=1.2×（25.50×1.90+0.20）+1.40×2.00=61.180kN/m2

由永久荷载效应控制的组合S=1.35×25.50×1.90+0.7×1.40×2.00=67.368kN/m2

由于永久荷载效应控制的组合S最大，永久荷载分项系数取1.35，可变荷载分项系数取0.7×1.40=0.98

采用的钢管类型为φ48×3.5。

钢管惯性矩计算采用I=π（D4-d4）/64，抵抗距计算采用W=π（D4-d4）/32D。

一、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。

模板面板的按照多跨连续梁计算。

作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土梁自重（kN/m）：

q1=25.500×1.900×0.600=29.070kN/m

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q2=0.200×0.600×（2×1.900+0.600）/0.600=0.880kN/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）：

经计算得到，活荷载标准值P1=（0.000+2.000）×0.600×0.600=0.720kN

均布荷载q=1.35×29.070+1.35×0.880=40.433kN/m

集中荷载P=0.98×0.720=0.706kN

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=60.00×1.80×1.80/6=32.40cm3；

I=60.00×1.80×1.80×1.80/12=29.16cm4；

计算简图

弯矩图（kN.m）

剪力图（kN）

变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：

变形计算受力图

变形图（mm）

经过计算得到从左到右各支座力分别为

N1=2.383kN

N2=6.931kN

N3=6.337kN

N4=6.931kN

N5=2.383kN

最大弯矩M=0.097kN.m

最大变形V=0.055mm

（1）抗弯强度计算

经计算得到面板抗弯强度计算值f=M/W=0.097×1000×1000/32400=2.994N/mm2

面板的抗弯强度设计值[f]，取15.00N/mm2；

面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!

（2）抗剪计算

截面抗剪强度计算值T=3Q/2bh=3×3682.0/（2×600.000×18.000）=0.511N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2

面板抗剪强度验算T<[T]，满足要求!

（3）挠度计算

面板最大挠度计算值v=0.055mm

面板的最大挠度小于150.0/250,满足要求!

二、梁底支撑木方的计算

梁底木方计算

按照三跨连续梁计算，计算公式如下:

均布荷载q=6.931/0.600=11.552kN/m

最大弯矩M=0.1ql2=0.1×11.55×0.60×0.60=0.416kN.m

最大剪力Q=0.6×0.600×11.552=4.159kN

最大支座力N=1.1×0.600×11.552=7.624kN

木方的截面力学参数为

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=8.00×8.00×8.00/6=85.33cm3；

I=8.00×8.00×8.00×8.00/12=341.33cm4；

（1）木方抗弯强度计算

抗弯计算强度f=M/W=0.416×106/85333.3=4.87N/mm2

木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

（2）木方抗剪计算

最大剪力的计算公式如下:

Q=0.6ql

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

截面抗剪强度计算值T=3×4159/（2×80×80）=0.975N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2

木方的抗剪强度计算满足要求!

（3）木方挠度计算

挠度计算按照规范要求采用静荷载标准值，

均布荷载通过变形受力计算的最大支座力除以木方计算跨度（即木方下小横杆间距）

得到q=8.557kN/m

最大变形v=0.677ql4/100EI=0.677×8.557×600.04/（100×9000.00×3413334.0）=0.244mm

木方的最大挠度小于600.0/250,满足要求!

三、梁底支撑钢管计算

（一）梁底支撑横向钢管计算

横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。

集中荷载P取木方支撑传递力。

支撑钢管计算简图

支撑钢管弯矩图（kN.m）

支撑钢管剪力图（kN）

变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：

支撑钢管变形计算受力图

支撑钢管变形图（mm）

经过连续梁的计算得到

最大弯矩Mmax=0.330kN.m

最大变形vmax=0.088mm

最大支座力Qmax=11.409kN

抗弯计算强度f=M/W=0.330×106/5080.0=64.87N/mm2

支撑钢管的抗弯计算强度小于设计强度,满足要求!

支撑钢管的最大挠度小于350.0/150与10mm,满足要求!

（二）梁底支撑纵向钢管计算

梁底支撑纵向钢管只起构造作用，无需要计算。

四、扣件抗滑移的计算

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:

R≤Rc

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN；

　　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，R=11.41kN

单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!

五、立杆的稳定性计算

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式

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=11.41kN（已经包括组合系数）

脚手架钢管的自重N2=1.35×2.079=2.807kN

顶部立杆段，脚手架钢管的自重N2=1.35×0.224=0.303kN

非顶部立杆段N=11.409+2.807=14.215kN

顶部立杆段N=11.409+0.303=11.712kN

φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/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——钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

l0——计算长度（m）；

参照《扣件式规范》2011，由公式计算

顶部立杆段：

l0=ku1（h+2a）

（1）

非顶部立杆段：

l0=ku2h

（2）

k——计算长度附加系数，按照表5.4.6取值为1.217；

u1，u2——计算长度系数，参照《扣件式规范》附录C表；

a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.30m；

顶部立杆段：

a=0.2m时，u1=1.669,l0=3.250m；λ=3250/15.8=205.688,φ=0.172

σ=11712/（0.172×489）=139.067N/mm2

a=0.5m时，u1=1.257,l0=3.365m；λ=3365/15.8=213.006,φ=0.160

σ=11712/（0.160×489）=149.690N/mm2

依据规范做承载力插值计算a=0.300时，σ=142.608N/mm2,立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!

非顶部立杆段：

u2=2.225,l0=3.249m；λ=3249/15.8=205.658,φ=0.172

σ=14215/（0.172×489）=168.796N/mm2,立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW依据扣件脚手架规范计算公式5.2.9

MW=0.9×1.4Wklah2/10

其中Wk——风荷载标准值（kN/m2）；

Wk=uz×us×w0=0.300×1.250×0.600=0.225kN/m2

h——立杆的步距，1.20m；

la——立杆迎风面的间距，0.90m；

lb——与迎风面垂直方向的立杆间距，0.60m；

风荷载产生的弯矩Mw=0.9×1.4×0.225×0.900×1.200×1.200/10=0.037kN.m；

Nw——考虑风荷载时，立杆的轴心压力最大值；

顶部立杆Nw=11.409+1.350×0.224+0.9×0.980×0.037/0.600=11.766kN

非顶部立杆Nw=11.409+1.350×2.079+0.9×0.980×0.037/0.600=14.269kN

顶部立杆段：

a=0.2m时，u1=1.669,l0=3.250m；λ=3250/15.8=205.688,φ=0.172

σ=11766/（0.172×489）+37000/5080=146.940N/mm2

a=0.5m时，u1=1.257,l0=3.365m；λ=3365/15.8=213.006,φ=0.160

σ=11766/（0.160×489）+37000/5080=157.613N/mm2

依据规范做承载力插值计算a=0.300时，σ=150.498N/mm2,立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!

非顶部立杆段：

u2=2.225,l0=3.249m；λ=3249/15.8=205.658,φ=0.172

σ=14269/（0.172×489）+37000/5080=176.670N/mm2,立杆的稳定性计算σ<[f],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。

六、基础承载力计算

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p≤fg

其中p——立杆基础底面的平均压力（kN/m2），p=N/A；p=56.86

N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值（kN）；N=14.22

A——基础底面面积（m2）；A=0.25

fg——地基承载力设计值（kN/m2）；fg=68.00

地基承载力设计值应按下式计算

fg=kc×fgk

其中kc——脚手架地基承载力调整系数；kc=0.40

fgk——地基承载力标准值；fgk=170.00

地基承载力的计算满足要求!