墙和柱设计计算书.docx

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墙和柱设计计算书

墙模板和柱模板设计计算书

1、设计资料

现浇钢筋混凝土剪力墙,混凝土强度等级C30,墙体尺寸：

高×宽×厚=3200×3300×210

施工条件：

坍落度80mm,0.6m3吊斗卸料，浇筑速度2m/h,混凝土入模温度15℃，采用插入式振捣器振捣。

试设计模板。

钢筋混凝土框架柱，混凝土强度等级C30，柱尺寸：

高×截面高×截面宽=4300×700×550

施工条件：

混凝土浇筑速度3m/h,导管下料，坍落度180mm,混凝土入模温度15℃，采用插入式振捣器振捣。

2、参考资料

建筑施工手册（第五版）.北京:

中国建筑工业出版社，2012.

建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）

混凝土结构工程施工规范（GB50666-2011）

钢框胶合板模板技术规程（JGJ96-2011）

组合式钢模板技术规程（GB50214-2001）

3、墙模板计算

3.1基本参数

次楞（内龙骨）间距：

200mm对拉螺栓水平间距：

400mm

主楞（外龙骨）间距：

500mm对拉螺栓竖向间距：

500mm

对拉螺栓直径：

M12

3.1.1主楞信息

龙骨材料：

钢楞截面类型：

圆钢管直径48.00mm壁厚3.0mm主楞肢数：

2

3.1.2次楞信息

龙骨材料：

木楞次楞肢数：

1宽度：

50mm高度：

80mm

3.1.3面板参数

面板类型：

竹胶合板面板厚度：

18.00mm

面板弹性模量：

9500.00N/mm2面板抗弯强度设计值fc=13.00N/mm2

面板抗剪强度设计值：

1.50N/mm2；

3.1.4木方和钢楞

方木抗弯强度设计值fc=13.00N/mm2方木弹性模量E=9500.00N/mm2

方木抗剪强度设计值ft=1.50N/mm2钢楞弹性模量E=206000.00N/mm2

钢楞抗弯强度设计值fc=205.00N/mm2

图1墙模板组装示意图

3.2墙模板荷载标准值计算

t=200/T+15=6.67h

F1=0.22γtβ1β2

=0.22×24×6.67×1×1×

=49.80kN/m2

F11=γH=3.3×24=79.2kN/m2

取较小值49.80kN/m2作为本工程计算荷载。

新浇混凝土侧压力标准值F1=49.80kN/m2

倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=4kN/m2

3.3墙模板荷载标准值计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。

根据《建筑施工手册》，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。

计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。

图2面板计算简图

3.3.1强度验算

新浇混凝土侧压力设计值：

q1=1.2×49.8×0.50×0.9=26.892kN/m

倾倒混凝土侧压力设计值：

q2=1.4×4.00×0.50×0.9=2.520kN/m

q=q1+q2=26.892+2.520=29.412kN/m

面板的最大弯距：

M=0.1ql2=0.1×29.412×2002=1.176×105N·mm

面板抗弯强度验算：

W=bh2/6=500×182/6=27000mm3

σ=M/W=1.176×105/27000=4.36N/mm2

面板截面的最大应力计算值σ=4.36N/mm2<[f]=13N/mm2，满足要求

3.3.2挠度验算

根据规范，刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载作用。

作用在模板上的侧压力线荷载：

q=49.8×0.5=24.9N/mm

面板的截面惯性矩：

I=50×1.8×1.8×1.8/12=24.30cm4

计算跨度（内楞间距）：

l=200mm

面板的弹性模量：

E=9500N/mm2

面板的最大挠度计算值：

ω=0.677ql4/（100EI）=0.677×24.9×2004/（100×9500×2.43×105）=0.117mm

面板的最大允许挠度值：

[ω]=1/400跨度=1/400×200=0.5mm

面板的最大挠度计算值：

ω=0.117mm<[ω]=0.5mm，满足要求

3.4墙模板内楞计算

内楞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，内龙骨采用木楞，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

I=50×803/12=213.33cm4W=50×802/6=53.33cm3

图3内楞计算简图

3.4.1内楞的强度验算

新浇混凝土侧压力设计值q1=1.2×49.8×0.2×0.9=10.757kN/m

倾倒混凝土侧压力设计值q2=1.4×4.00×0.2×0.9=1.008kN/m

q=q1+q2=11.765kN/m

内楞的最大弯距：

M=0.1ql2=0.1×11.765×5002=2.94×105N·mm

内楞的抗弯强度应满足下式：

σ=M/W

内楞的最大应力计算值：

σ=2.95×105/5.33×104=5.53N/mm2；

内楞的抗弯强度设计值：

[f]=13.00N/mm2；

内楞的最大应力计算值σ=5.53N/mm2<[f]=13.00N/mm2，满足要求

3.4.2内楞的挠度验算

根据《建筑施工计算手册》，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。

作用在内楞上的线荷载q=49.8×0.2=9.96kN/m

内楞的最大挠度计算值：

ω=0.677ql4/（100EI）=0.677×9.96×5004/（100×9500×2.13×106）=0.208mm

面板的最大允许挠度值：

[ω]=1/500跨度=1/500×500=1.0mm

面板的最大挠度计算值：

ω=0.208mm<[W]=1.0mm，满足要求

3.5墙模板外楞的计算

外楞承受内楞传递的荷载，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48×3.0

外钢楞截面惯性矩I=10.78cm4

外钢楞截面抵抗矩W=4.49cm3

3.5.1外楞的强度验算

图4外楞计算简图

作用在外楞的荷载：

P=（1.2×49.8+1.4×4）×0.5×0.5/2=8.17kN；

外楞计算跨度（对拉螺栓水平间距）：

l=500mm；

外楞最大弯矩：

M=0.175Pl=0.175×8170×500=7.07×105N·mm

外楞的最大应力计算值：

σ=M/W=7.06×105/4.49×103=157.24N/mm2

外楞的最大应力计算值：

σ=157.24N/mm2<[f]=205N/mm2满足要求

3.5.2外楞的挠度验算

根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。

内楞作用在支座上的荷载：

P=49.8×0.5×0.50=12.45kN/m

计算跨度（水平螺栓间距）：

l=500.00mm

外楞弹性模量：

E=206000.00N/mm2

外楞截面惯性矩：

I=1.078×105

外楞的最大挠度计算值：

ω=1.146Pl3/100EI=1.146×12.45×5003/（100×206000×1.078×105）=0.008mm

外楞的最大容许挠度值：

[ω]=1/500跨度=1.0mm

外楞的最大挠度计算值：

ω=0.008mm<[ω]=1.0mm，满足要求

3.6对拉螺栓计算

对拉螺栓的型号：

M12对拉螺栓有效直径：

10.00mm对拉螺栓有效面积：

A=76mm2

对拉螺栓最大容许拉力值：

[N]=1.70×105×7.6×10-5=12.92kN；

对拉螺栓所受的最大拉力：

N=49.8×0.52=12.45kN。

对拉螺栓所受的最大拉力：

N=12.45kN<[N]=12.92kN，满足要求

4、柱模板计算

4.1参数信息

4.1.1基本参数

柱截面宽度B方向对拉螺栓数目：

1柱截面宽度B方向竖楞数目：

3

柱截面高度H方向对拉螺栓数目：

1柱截面高度H方向竖楞数目：

3

对拉螺栓直径（mm）：

M10

4.1.2柱箍信息

柱箍材料：

钢楞截面类型：

圆形直径：

48.00mm壁厚：

3.0mm

钢楞截面惯性矩I：

9.27cm4钢楞截面抵抗矩W：

3.86cm3

柱箍的间距：

500mm柱箍肢数：

2

4.1.3竖楞信息

竖楞材料：

木楞

宽度：

60.00mm高度：

80.00mm竖楞肢数：

2

4.1.4面板信息

面板类型：

竹胶合板面板厚度：

18.00mm

面板弹性模量：

9500.00N/mm2

面板抗弯强度设计值fc=13.00N/mm2

面板抗剪强度设计值：

1.50N/mm2

4.1.5木方和钢楞

方木抗弯强度设计值fc=13.00N/mm2方木弹性模量E=9500.00N/mm2

方木抗剪强度设计值ft=1.50N/mm2

钢楞弹性模量E=210000.00N/mm2钢楞抗弯强度设计值fc=205.00N/mm2

图5柱模板设计示意图

4.2柱模板荷载标准值

t=200/T+15=6.67h

F1=0.22γtβ1β2

=0.22×24×6.67×1×1×

=60.999kN/m2

F11=γH=3×24=72.000kN/m2

取较小值60.999kN/m2作为本工程计算荷载。

计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=60.999kN/m2

倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=2.000kN/m2

4.3柱模板面板计算

图6面板计算简图

4.3.1面板抗弯强度验算

新浇混凝土侧压力设计值q1：

1.2×47.71×0.50×0.90=32.939kN/m；

倾倒混凝土侧压力设计值q2：

1.4×2.00×0.50×0.90=1.260kN/m

q=q1+q2=32.939+1.260=34.199kN/m

面板的最大弯距：

M=0.1ql2=0.1×34.199×2302=1.809×105N·mm

面板的截面抵抗矩：

W=bh2/6=500×182/6=27000mm3

面板的最大应力计算值：

σ=M/W=6.700N/mm2；

面板的最大应力计算值σ=6.700N/mm2<面板的抗弯强度设计值[σ]=13.000N/mm2，满足要求

4.3.2面板抗剪验算

新浇混凝土侧压力设计值q1=1.2×47.71×0.50×0.90=32.939kN/m；

倾倒混凝土侧压力设计值q2=1.4×2.00×0.50×0.90=1.260kN/m

q=q1+q2=32.939+1.260=34.199kN/m

面板的最大剪力：

V=0.6ql=0.6×34.199×230=4719.462N

截面抗剪强度必须满足下式:

τ=3V/（2bhn）≤fv=3×4719.462/2×500×18=0.787N/mm2

面板截面抗剪强度设计值：

[fv]=1.500N/mm2

面板截面的受剪应力τ=0.787N/mm2<面板截面抗剪强度设计值[fv]=1.500N/mm2，满足要求

4.3.3面板挠度验算

最大挠度按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

作用在模板上的侧压力线荷载：

q=60.999×0.50＝30.500kN/m

面板截面的惯性矩：

I=bh3/12=500×183/12=2.43×105mm4

面板的最大挠度计算值：

ω=0.677ql4/（100EI）=0.677×30.50×2304/（100×9500×2.43×105）=0.247mm

面板的最大挠度计算值ω=0.247mm<面板最大容许挠度设计值[ω]=1/400×230=0.575mm，满足要求

4.4竖楞方木计算

模板结构构件中的竖楞（小楞）属于受弯构件，按连续梁计算。

本工程柱高度为3.0m,柱箍间距500mm，竖楞为大于3跨，因此按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

本工程中，竖楞采用木楞，宽度60mm，高度80mm，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

I=6×83/12=256.00cm4W=6×82/6=64.00cm3

4.4.1强度验算

新浇混凝土侧压力设计值q1=1.2×60.999×0.23×0.90=15.125kN/m；

倾倒混凝土侧压力设计值q2=1.4×2.00×0.23×0.90=0.580kN/m

q=q1+q2=15.732kN/m

竖楞的最大弯距：

M=0.1ql2=0.1×15.732×500.02=3.933×105N·mm

竖楞的最大应力计算值：

σ=M/W=6.145N/mm2<竖楞的抗弯强度设计值[σ]=13.000N/mm2，满足要求

4.4.2挠度验算

作用在竖楞上的线荷载：

q=60.999×0.23=14.03kN/m

竖楞弹性模量：

E=9500.00N/mm2

竖楞截面的惯性矩：

I=2.56×106mm4

竖楞最大容许挠度：

[ω]=1/500×230=0.460mm

竖楞的最大挠度计算值：

ω=0.677ql4/（100EI）=0.677×14.03×500.04/（100×9500.0×2.56×106）=0.244mm

竖楞的最大挠度计算值ω=0.244mm<竖楞最大容许挠度[ω]=0.460mm，满足要求

4.5B方向柱箍的计算

本工程中，柱箍采用钢楞，截面类型为圆形，直径48mm，壁厚3.0mm；

截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

钢柱箍截面抵抗矩W=3.86cm3

钢柱箍截面惯性矩I=9.27cm4

柱箍为2跨，按集中荷载二跨连续梁计算（附计算简图）：

图7B方向柱箍计算简图

其中P--竖楞方木传递到柱箍的集中荷载（kN），竖楞距离取B方向的；

P=（1.2×47.71×0.90+1.4×2.00×0.90）×0.230×0.50/2=3.11kN

图8B方向柱箍剪力图

最大支座力:

N=4.787kN

图9B方向柱箍弯矩图

最大弯矩:

M=0.100kN.m

图10B方向柱箍变形图

最大变形:

V=0.039mm

4.5.1柱箍抗弯强度验算

柱箍杆件的最大弯矩设计值：

M=0.10kN·m

弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩：

W=3.86cm3

B边柱箍的最大应力计算值：

σ=M/W=24.68N/mm2

柱箍的抗弯强度设计值：

[f]=205.000N/mm2

B边柱箍的最大应力计算值σ=24.68N/mm2<柱箍的抗弯强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求

4.5.2柱箍挠度验算

经过计算得到：

ω=0.039mm；

柱箍最大容许挠度：

[ω]=230/500=0.460mm；

柱箍的最大挠度ω=0.039mm<柱箍最大容许挠度[ω]=0.460mm，满足要求

4.6B方向对拉螺栓的计算

计算公式如下:

N<[N]=f×A

对拉螺栓的型号：

M10

对拉螺栓的有效直径：

8.12mm

对拉螺栓的有效面积：

A=51.80mm2

对拉螺栓所受的最大拉力：

N=4.787kN。

对拉螺栓最大容许拉力值：

[N]=1.70×105×5.18×10-5=8.806kN；

对拉螺栓所受的最大拉力N=4.787kN<对拉螺栓最大容许拉力值[N]=8.806kN，对拉螺栓强度验算满足要求

4.7H方向柱箍的计算

本工程中，柱箍采用钢楞，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

本工程中，柱箍采用钢楞，截面类型为圆形，直径48mm，壁厚2.50mm；

截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

钢柱箍截面抵抗矩W=3.86cm3

钢柱箍截面惯性矩I=92.70cm4，柱箍为2跨，按二跨连续梁计算

图11H方向柱箍计算简图

竖楞方木传递到柱箍的集中荷载（kN），竖楞距离取H方向的；

P=（1.2×47.71×0.90+1.4×2.00×0.90）×0.230×0.50/2=3.11kN

图12H方向柱箍剪力图

最大支座力：

N=4.787kN

图13H方向柱箍弯矩图

最大弯矩：

M=0.100kN.m

图14H方向柱箍变形图

最大变形：

V=0.039mm

4.7.1柱箍抗弯强度验算

柱箍杆件的最大弯矩设计值：

M=0.10kN·m

弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩：

W=3.86cm3

B边柱箍的最大应力计算值：

σ=M/W=24.68N/mm2

柱箍的抗弯强度设计值：

[f]=205.000N/mm2

B边柱箍的最大应力计算值σ=24.68N/mm2<柱箍的抗弯强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求

4.7.2柱箍挠度验算

经过计算得到：

ω=0.039mm；

柱箍最大容许挠度：

[ω]=230/500=0.460mm；

柱箍的最大挠度ω=0.039mm<柱箍最大容许挠度[ω]=0.460mm，满足要求

4.8H方向对拉螺栓的计算

计算公式如下：

N<[N]=f×A

对拉螺栓的型号：

M10

对拉螺栓的有效直径：

8.12mm

对拉螺栓的有效面积：

A=51.80mm2

对拉螺栓所受的最大拉力：

N=4.787kN。

对拉螺栓最大容许拉力值：

[N]=1.70×105×5.18×10-5=8.806kN；

对拉螺栓所受的最大拉力N=4.787kN<对拉螺栓最大容许拉力值[N]=8.806kN，对拉螺栓强度验算满足要求