建勘大厦梁板支撑脚手架的设计和计算要.docx

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建勘大厦梁板支撑脚手架的设计和计算要

模板支撑施工方案

一、工程概况：

本工程为贵阳建勘大厦工程，位于贵阳观山湖区，建筑物地下三层，地上二十八层。

地下三层为平战结合人防地下停车室及设备用房。

地下三层设两个车辆出入口,地上一至三层为商场,四～二十八层为商业写字楼。

为加快工程进度，及合本工程的结构特点,经项目部研究决定，混凝土采取一次浇筑完毕，支承脚手架采用组合钢管架，其规格为Φ48×3。

该工程梁断面变化不大，最大断面尺寸是300*750，现以该断面尺寸为代表进行计算。

二、技术交底

a本工程层高最高是5.0ｍ，群楼4.8ｍ，标准层3.4ｍ，在施工时要全部按照计算书上的要求及施工规范进行，不允许凭经验进行施工，为了确保施工中的安全，每次浇注砼之前，必须先对支撑的架体进行验收，合格后方可进行砼浇注，（监理及甲方参与）

b架体的搭设要横平竖直，管子搭接要错开搭接，搭接长度不少于1.0ｍ，至少两个扣件扣牢；第一道水平管高150ｍｍ—200ｍｍ，然后按1.5ｍ间距进行搭设（结合计算书）；如果需要用顶托调平的，顶托必须摆正，顶托不能过长，控制在150ｍｍ---200ｍｍ。

C楼梯模板每次上翻三步，楼梯支撑需考虑人员方便上下，考虑以后装修需要，楼梯踏步在水平上均错开15ｍｍ----20ｍｍ；

三、制作模板及支撑的建筑材料和相关参数

1、胶模板：

厚15mm，规格：

900mm×1800mm，抗弯强度设计值：

fjm=30N/mm2，弹性模量：

E=11.5×103N/mm2，截面模量：

W=1/6bh2=1/6×500×152=18750mm3，惯性矩：

I=1/12bh3=1/12×500×153=140625mm4。

2、内背楞（次梁）松木方，规格：

2000mm×80mm×35mm，强度等级：

TC13B组，抗弯强度设计值：

fm=13N/mm2，弹性模量：

E=9000N/mm2，截面模量：

W=1/6bh2=1/6×35×802=37333mm3，惯性矩：

I=1/12bh3=1/12×35×803=1493333mm4。

3、外背楞（主梁）钢管，规格：

Φ48mm×3.0mm，截面积：

A=424mm2，截面模量：

W=4494mm3，惯性矩：

I=10.78×104mm4，回转半径：

i=15.9mm,重量：

38.4N/m，弹性模量：

E=2.06×105N/mm2，抗拉、抗压、抗弯强度：

f=205N/mm2。

四、梁支撑计算：

（1）、荷载：

梁的自重：

25×0.3×0.75×1.2=6.75kN/M

模板自重：

0.43×（0.65×2＋0.3）×1.2=0.83KN/M

振捣荷载:

2×1.4=2.8KN/M

合计:

10.38kN/M

（2）、验算立杆的稳定：

梁的支撑形式采用一跨两支点，跨度为0.9米，排距为0.7米，步距为1.6米。

每根立杆的荷载10.38×0.9÷2=4.67KN，N=4670N

每根立杆的截面积，查表得A=424mm2

每根立杆的计算长度L0=kuh=1.155×1.7×1.6=3141mm

回转半径，查表得i=15.95mm

代入公式:

λ=L0/i=3141÷15.95=197

由λ=197，查得φ=0.186

代入公式:

σ=N/φ/A=4670÷0.186÷424

=59.2N/mm2<205N/mm2安全。

（3）、对小横杆的抗弯强度进行验算：

每根小横杆所承受的荷载P=10.38×.9=9.34KN，

化为线荷载:

q=9340÷700=13.34N/m

内力:

M=1/8qL2=1/8×14.19×7002=817075N·mm，

查表得W=4494mm3

代入公式：

σ=M/W=817075÷4494=181.81N/mm2<205N/mm2安全。

（4）、横杆挠度验算略。

（5）、扣件验算：

根据规范要求每个扣件允许的荷载8KN，现每根立杆所承受的荷载为4.67KN<8KN，安全。

五、人防顶板的支撑

经计算顶板采用满堂脚手架，其立杆布置为800×800，步距为1600，

即每隔1.6m用水平杆纵横连接：

（见附图三）

现对现浇板支撑进行验算：

（1）、荷载：

板的自重：

25×0.25×1.2=7.5KN/m2

模板自重：

0.43×1.2=0.52KN/m2

施工荷载：

3×1.4=4.2KN/m2

合计：

12.22KN/m2

（2）、验算立杆的稳定：

每根钢管所支承的荷载：

12.22×0.8×0.8=7.82KN则N=7820N

顶板脚手架步距与梁的脚架相同，因此立杆计算长度相同，利用前例计算结果:

由λ=197，查得φ=0.186

代入公式:

σ=N/φ/A=7820÷0.186÷424

=99.16N/mm2<205N/mm2安全。

（3）、验算横杆的抗弯承载能力：

把作用在横杆上三角形荷载化为等效均布载：

q=7.82×0.5×2=7.82KN/m

求内力M=1/8×qL2=1/8×7.82×8002=625600N·mm

由表查得W=4494mm3

代入公式:

σ=M/W=625600/4494=139.2N/mm2<205N/mm2安全。

（4）、横杆挠度验算略。

（5）、扣件验算：

根据规范要求每个扣件允许的荷载8KN，现每根立杆所承受的荷载为7.82KN<8KN，安全。

六、墙、柱、梁的侧模板和背楞（背销）在新浇砼侧压力作用下的抗弯能力和刚度进行计算。

1、墙的侧模板设计和计算（取剪力墙最大高度4.8米进行计算，其余参照施工）：

1-1、荷载计算：

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008，当采用内部振捣器时，新浇砼作用在模板的侧压力标准值按下列公式进行计算，并取其中较小值：

F=0.22γ0t0β1β2V1/2（4.1.1-1）

F=γ0H（4.1.1-2）

式中：

F–––新浇砼对模板的侧压力计算值（KN/m2）

γ0–––砼重力密度，其值取24KN/m3

t0–––砼初凝时间，取200÷（20+15）=5.7h

β1–––外加剂影响修正系数，参入缓凝剂取修正系数1.2

β2–––砼坍落度修正系数，本工程坍落度：

16cm至18cm，故取1.15

V–––砼浇筑速度，取2m/h

H–––计算位置至砼顶面的总高度5.0m

将相关参数代入（4.1.1-1）得：

F1=0.22×24×5.7×1.2×1.15×21/2=58.7KN/m2

将相关参数代入（4.1.1-2）得：

F2=24×5.0=120KN/m2

比较上面计算结果，F1＜F2，故取F=F1=58.7KN/m2。

1-2、荷载组合：

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008续表4.3.2，计算承载能力时：

F=G4K+Q3K，验算挠度时：

F=G4K。

上式中G4K=58.7KN/m2，Q3K=2.0KN/m2

1-3荷载设计值：

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008，荷载效应组合设计值应按（4.3.1-2）和（4.3.1-4）两式的计算结果进行比较，取其大值。

把相关数值代入（4.3.1-2）得：

FS1=0.9×（1.2×58.7+1.4×2.0）=65.9KN/m2（式中0.9为重要性系数）

把相关数值代入（4.3.1-4）得：

FS2=0.9×（1.35×58.7+1.4×0.7×2.0）=72.6KN/m2

因FS2＞FS1，故取FS=FS2=72.6KN/m2。

1-4、对墙侧模板各构件进行内力计算：

新浇砼侧压力传递路线：

砼→模板→次梁（内背楞）→主梁（外背楞），设模板系列安装示意见附图一。

1-4-1、验算对拉螺杆的抗拉强度：

螺杆的间距：

500mm×500mm，选用普通螺杆M14，每个螺杆所承受的拉力：

N=FS×0.5×0.5×0.95=72.6×0.2375=17.2KN

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008表5.2.3，M14轴向拉力设计值：

b

N=17.8KN＞17.2KN

t

满足强度要求。

1-4-2、验算侧模板的抗弯强度：

墙侧模板建筑材料为胶合板，规格：

1800×900×15（mm），以内背楞为支承梁，可以把其视为多跨连续梁，跨度=内背楞的间距=165mm，宽度=外背楞的间距=500mm。

查《建筑结构设计手册》五跨连续梁的内力系数表，第二支座的负弯矩为最大弯矩。

故Mmax=0.105×qL2=0.105×72.6×0.5×1652=103768N·mm

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008，胶合板抗弯强度应按下式计算：

σj=Mmax/Wj≤fim（5.2.1-3）

把相关数值代入上面公式得：

σj=103768÷18750=5.53N/mm2＜[fim]=30N/mm2满足强度要求

1-4-3、验算胶合板的挠度：

查《建筑结构设计手册》五跨连续梁的挠度系数表，第一跨挠度：

f=K5×qgL4/100EI≤[f]

式中：

K5–––挠度系数=0.644

q–––均布恒载=qg=58.7×0.5=29.35N/mm

L–––板跨165mm

E–––板的弹性模量=11.5×103N/mm2

I–––板的贯性矩=140625mm4

把相关数值代入上面公式得：

f=0.644×29.35×1654÷（100×11.5×103×140625）=0.09mm

[f]=165÷400=0.42mm

因f=0.09mm＜[f]=0.42mm，满足刚度要求。

1-4-4、验算内背楞（次梁）的抗弯强度：

为简化计算把内背楞化成单跨梁，其最大弯矩：

Mmax=1/8qL2

式中：

q–––作用在内背楞上的均布荷载=FS×0.5×0.165÷0.5=72.6×0.165

=11.98KN/mm

L–––内背楞的计算长度=500mm

把相关数值代入上面公式得：

Mmax=1/8×11.98×5002=374343N·mm

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008，内背楞（次梁）的抗弯强度应按下式计算：

σ=Mmax/W≤fm（5.2.2-3）

把相关数值代入上式得：

σ=374343÷37333=10N/mm2＜[fm]=13N/mm2，满足强度要求。

1-4-5、验算内背楞（木楞）的挠度：

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008，挠度应按下式进行计算：

υ=5qgL4/384EI≤[υ]（5.2.1-4）

式中：

qg—恒载线荷载标准值=58.7×0.5×0.165÷0.5=9.7N/mm

L—次梁计算长度=500mm

E—弹性模量=9000N/mm2

I—截面惯性距=1493333mm3

把相关数值代入上式得：

υ=5×9.7×5004÷（384×9000×1493333）

=0.34mm＜[υ]=500÷400=1.25mm，满足刚性要求。

1-4-6、验算外背楞（钢管）的抗弯强度：

从模板系列安装示意图上可以看出，外背楞（钢管）是多跨连续梁，跨中作用两个集中荷载，其值就是次梁的支座反力。

故P=FS×0.5×0.165=72.6×0.5×0.165=5.99KN=5990N

查《建筑结构设计手册》五跨连续梁内力系数：

跨中最大弯矩：

Μ1=0.24×5990×500=718800N·mm

支座最大负弯矩：

Μ2=0.281×5990×500=841595N·mm

因Μ2>Μ1，选支座负弯矩作抗弯强度验算。

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008，钢管背楞梁的抗弯强度应按下式计算：

σ=Mmax/W≤f（5.2.2-1）

式中：

Mmax—最大弯矩值=841595N·mm

W—钢管截面模量=4494N/mm3

f—钢材抗弯强度设计值=205N/mm2

把相关数值代入上式得：

σ=841595÷4494=187N/mm2＜f=205N/mm2，满足强度要求。

1-4-7、验算外背楞（钢管）的挠度：

查《建筑结构设计手册》在集中荷载作用下五跨连续梁的挠度应按下式计算：

f=K6×PL3/100EI≤[f]

式中：

K6–––第一跨挠度计算系数=1.795

P–––集中荷载设计值=58.7×0.5×0.165=4.843KN=4843N

L–––钢主梁计算长度=500mm

E–––钢材的弹性模量=2.06×105N/mm2

I–––钢管的贯性矩=10.78×104mm4

把相关数值代入上面公式得：

f=1.795×4843×5003÷（100×2.06×105×10.78×104）=0.49mm

[f]=L/400=500÷400=1.25mm

因f=0.49mm＜[f]=1.25mm，满足刚度要求。

2、梁侧模板的设计和计算（取梁的最大高度0.75m进行计算，其余参照施工）：

2-1、荷载计算：

按《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008公式：

（4.1.1-1）和（4.1.1-2），计算得：

F1=0.22×24×5.7×1.2×1.15×21/2=58.7KN/m2

F2=24×0.75=18.0KN/m2

因F2＜F1，故取F=F2=18.0KN/m2为计算依据。

2-2、荷载组合：

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008续表4.3.2，计算承载能力时：

F=G4K+Q3K，验算挠度时：

F=G4K。

上式中G4K=18.0KN/m2，Q3K=2.0KN/m2

2-3荷载设计值：

根据前例的计算成果，取大值，套用公式（4.3.1-4）得：

FS=0.9×（1.35×18.0+1.4×0.7×2.0）=26.26KN/m2

2-4、梁侧模板各构件内力计算：

传力路线：

砼侧压力→模板→次梁（内背楞）→主梁（外背楞），设模板安装示意见附图二。

2-4-1、验算对拉螺杆的抗拉强度：

螺杆的间距：

纵距600mm、横距500mm，选用普通螺杆M14，每个螺杆所承受的拉力：

N=18.0×0.6×0.5×0.95=5.13KN。

（式中0.95为钢材折减系数）

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008表5.2.3，M14轴向拉力设计值：

b

N=17.8KN＞5.13KN

t

满足强度要求。

2-4-2、验算胶合板的抗弯强度和挠度：

从验算墙侧时得知，胶合板在抗弯强度和挠度方面均有较大的富余，故计算梁模时，不再重复计算，可满足使用要求。

2-4-3、验算内背楞（次梁）的抗弯强度：

把内背楞简化成简支单跨梁，其最大跨中弯矩：

Mmax=1/8qL2

式中：

q–––作用在内背楞上的均布荷载=52.8×0.6×0.183÷0.6=9.66N/mm

L–––内背楞的计算长度=600mm

把相关数值代入上面公式得：

Mmax=1/8×9.66×6002=434808N·mm

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008，内背楞（次梁）的抗弯强度应按下式计算：

σj=Mmax/Wj≤fjm（5.2.1-3）

把相关数值代入上式得：

σj=434808÷37333=11.7N/mm2＜[fjm]=13N/mm2，满足强度要求。

2-4-4、内背楞（木楞）挠度验算满足刚性要求（过程略）。

2-4-5、验算外背楞（钢管）的抗弯强度：

计算主梁钢管的抗弯强度前，先计算出次梁木楞的支座反力：

F=FS×0.6×0.183=52.8×0.6×0.183=5.8KN=5800N

把其转化成作用在主梁上的集中荷载：

P=F=5800N

查《建筑结构设计手册》在集中荷载作用下的五跨连续梁内力系数：

跨中最大弯矩：

Μ1=0.24×5800×550=765600N·mm

支座最大负弯矩：

Μ2=0.281×5800×550=896390N·mm

因Μ2>Μ1，选支座负弯矩作抗弯强度验算。

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008，钢管背楞梁的抗弯强度应按下式计算：

σ=Mmax/W≤f（5.2.2-1）

把相关数值代入上式得：

σ=898390÷4494=199N/mm2＜f=205N/mm2，满足强度要求。

2-4-6、外背楞（钢管）的挠度验算满足刚度要求（过程略）。

3、柱侧模板的设计和计算（选1100mm×1100mm进行计算，其余规格见附表一和附图四、五）：

3-1、荷载计算：

本工程最大层高为5.0m，故柱高=墙高=5.0m，利用算墙的计算成果得，强度计算荷载设计值：

FS=72.6KN/m2

挠度验算荷载计算值：

F=58.7KN/m2

3-2、荷载组合：

同墙。

3-3、柱的侧模、内背楞的强度和挠度验算：

同墙。

3-4、柱外箍直拉螺杆抗弯抗拉强度验算：

设柱的规格：

1100mm×1100mm，胶合板为模板，木楞为内背楞（次梁），间距145mm，Φ48×3.0钢管为柱箍，模板的组装见附图三。

3-4-1、柱箍的抗弯抗拉强度验算：

从柱箍的安装示意图可知：

柱箍的四边都是在双集中荷载作用下的两跨连续梁。

跨中和中支座荷载：

P1=72.6×0.5×0.145=5264N

边支座荷载：

P2=5264÷2=2632N

查《建筑结构设计手册》，在双集中荷载作用下两跨连续梁的内力系数得：

跨中最大弯矩值：

M1=0.244×5264×600=770650N·mm

支座最大负弯矩：

M2=0.267×5264×600=843293N·mm

边支座反力：

N1=2632+5264×0.733=6491N=6.5KN

中支座反力：

N2=5264+5264×2.267=17198N=17.2KN

查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008，柱箍的强度应按下式计算：

N/An+Mx/Wnx≤f（5.2.4-4）

式中：

N–––柱箍轴向拉力设计值=N1=6491N

An–––柱箍净截面面积=424mm2

Mx–––柱箍承受的弯矩设计值=M2=843293N·mm

Wnx–––柱箍截面模量=4494mm3

代入上式得：

6491÷424+843293÷4494=203N/mm2＜f=205N/mm2，满足强度要求。

3-4-2、挠度验算能满足刚度要求（过程略）。

3-4-3、柱箍中直拉螺杆抗拉强度验算：

设柱箍外的边螺杆采用普通螺杆M12，柱箍中螺杆用M16，查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008表5.2.3，得

M12轴向拉力设计值：

b

N=12.9KN＞6.5KN

t

M14轴向拉力设计值：

b

N=17.8KN＞17.2KN

t

均满足强度要求。