120厚板模板.doc

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120厚板模板（扣件钢管高架）计算书

120厚板，支模高度4.5米，一层支撑基础为碎石垫层，上铺50厚通长木板；二层以上支撑于下层楼板，上铺50厚通长木板。

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。

因本工程模板支架高度大于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。

（一）、参数信息

1.模板支架参数

横向间距或排距（m）:

1.00；纵距（m）:

1.00；步距（m）:

1.70；

立杆上端伸出至模板支撑点长度（m）:

0.10；模板支架搭设高度（m）:

4.50；

采用的钢管（mm）:

Φ48×2.8；板底支撑连接方式:

方木支撑；

立杆承重连接方式:

双扣件，考虑扣件的保养情况，扣件抗滑承载力系数:

0.80；

2.荷载参数

模板与木板自重（kN/m2）:

0.350；混凝土与钢筋自重（kN/m3）:

25.000；

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

2.500；

3.材料参数

面板采用木面板，厚度为15mm；板底支撑采用方木；

面板弹性模量E（N/mm2）:

9500；面板抗弯强度设计值（N/mm2）:

13；

木方抗剪强度设计值（N/mm2）:

1.400；木方的间隔距离（mm）:

250.000；

木方弹性模量E（N/mm2）:

9000.000；木方抗弯强度设计值（N/mm2）:

13.000；

木方的截面宽度（mm）:

45.00；木方的截面高度（mm）:

95.00；

4.楼板参数

楼板的计算厚度（mm）:

120.00；

图2楼板支撑架荷载计算单元

（二）、模板面板计算

模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度

模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=100×1.52/6=37.5cm3；

I=100×1.53/12=28.125cm4；

模板面板的按照三跨连续梁计算。

面板计算简图

1、荷载计算

（1）静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重（kN/m）：

q1=25×0.12×1+0.35×1=3.35kN/m；

（2）活荷载为施工人员及设备荷载（kN/m）：

q2=2.5×1=2.5kN/m；

2、强度计算

计算公式如下:

M=0.1ql2

其中：

q=1.2×3.35+1.4×2.5=7.52kN/m

最大弯矩M=0.1×7.52×2502=47000N·m；

面板最大应力计算值σ=M/W=47000/37500=1.253N/mm2；

面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2；

面板的最大应力计算值为1.253N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

3、挠度计算

挠度计算公式为

ν=0.677ql4/（100EI）≤[ν]=l/250

其中q=q1=3.35kN/m

面板最大挠度计算值ν=0.677×3.35×2504/（100×9500×28.125×104）=0.033mm；

面板最大允许挠度[ν]=250/250=1mm；

面板的最大挠度计算值0.033mm小于面板的最大允许挠度1mm,满足要求!

（三）、模板支撑方木的计算

方木按照三跨连续梁计算，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=b×h2/6=4.5×9.5×9.5/6=67.69cm3；

I=b×h3/12=4.5×9.5×9.5×9.5/12=321.52cm4；

方木楞计算简图

1.荷载的计算

（1）静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重（kN/m）：

q1=25×0.25×0.12+0.35×0.25=0.838kN/m；

（2）活荷载为施工人员及设备荷载（kN/m）：

q2=2.5×0.25=0.625kN/m；

2.强度验算

计算公式如下:

M=0.1ql2

均布荷载q=1.2×q1+1.4×q2=1.2×0.838+1.4×0.625=1.88kN/m；

最大弯矩M=0.1ql2=0.1×1.88×12=0.188kN·m；

方木最大应力计算值σ=M/W=0.188×106/67687.5=2.777N/mm2；

方木的抗弯强度设计值[f]=13.000N/mm2；

方木的最大应力计算值为2.777N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

3.抗剪验算

截面抗剪强度必须满足:

τ=3V/2bhn<[τ]

其中最大剪力:

V=0.6×1.88×1=1.128kN；

方木受剪应力计算值τ=3×1.128×103/（2×45×95）=0.396N/mm2；

方木抗剪强度设计值[τ]=1.4N/mm2；

方木的受剪应力计算值0.396N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.4N/mm2，满足要求!

4.挠度验算

计算公式如下:

ν=0.677ql4/（100EI）≤[ν]=l/250

均布荷载q=q1=0.838kN/m；

最大挠度计算值ν=0.677×0.838×10004/（100×9000×3215156.25）=0.196mm；

最大允许挠度[ν]=1000/250=4mm；

方木的最大挠度计算值0.196mm小于方木的最大允许挠度4mm,满足要求!

（四）、木方支撑钢管计算

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P＝2.256kN;

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=0.846kN·m；

最大变形Vmax=2.841mm；

最大支座力Qmax=9.87kN；

最大应力σ=846135.346/4250=199.091N/mm2；

支撑钢管的抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值199.091N/mm2小于支撑钢管的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度为2.841mm小于1000/150与10mm,满足要求!

（五）、扣件抗滑移的计算

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。

纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R=9.87kN；

R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

（六）、模板支架立杆荷载设计值（轴力）

作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.13×4.5=0.584kN；

钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.35×1×1=0.35kN；

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25×0.12×1×1=3kN；

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=3.934kN；

2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载

经计算得到，活荷载标准值NQ=（2.5+2）×1×1=4.5kN；

3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算

N=1.2NG+1.4NQ=11.02kN；

（七）、立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式:

σ=N/（φA）≤[f]

其中N----立杆的轴心压力设计值（kN）：

N=11.02kN；

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=1.6cm；

A----立杆净截面面积（cm2）：

A=3.98cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩）（cm3）：

W=4.25cm3；

σ--------钢管立杆最大应力计算值（N/mm2）；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

L0----计算长度（m）；

按下式计算:

l0=h+2a=1.7+0.1×2=1.9m；

a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.1m；

l0/i=1900/16=119；

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=0.458；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=11020.38/（0.458×398）=60.457N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=60.457N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，建议按下式计算

l0=k1k2（h+2a）=1.163×1.002×（1.7+0.1×2）=2.214m；

k1--计算长度附加系数按照表1取值1.163；

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.9按照表2取值1.002；

Lo/i=2214.119/16=138；

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=0.357；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=11020.38/（0.357×398）=77.561N/mm2；

钢管立杆的最大应力计算值σ=77.561N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/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》。

（八）、立杆的地基承载力计算

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p≤fg

地基承载力设计值:

fg=fgk×kc=120×1=120kpa；

其中，地基承载力标准值：

fgk=120kpa；

脚手架地基承载力调整系数：

kc=1；

立杆基础底面的平均压力：

p=N/A=11.02/0.25=44.082kpa；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=11.02kN；

基础底面面积：

A=0.25m2。

p=44.082≤fg=120kpa。

地基承载力满足要求！

（九）、梁和楼板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N≤12kN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。