一、梁模板、支架及计算
1.1 梁模板及支架选型
梁模板采用15厚木胶合板拼制,梁模板支设按梁全跨长度的2/1000起拱;悬臂梁起拱高度为L/300。
梁支撑架立杆间距200×600,步距≤1500;
梁侧面及底部次龙骨均采用50×100的木方,间距250mm;梁侧面、梁底主龙骨均用钢管,顺梁长方向间距为600mm。
当梁高小于、等于700mm时,梁侧模可不用对拉螺栓,用水平钢管顶撑,同时设钢管斜撑。当梁高大于700mm时,增设φ14间距500的对拉螺栓,且不少于一道。
本方案以400×1000的梁为例进行计算。其他类型的梁可参照本计算施工。 梁支模示意图如下:
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1.2 脚手架参数
脚手架搭设高度H:9.0 m;顶端设U形顶托;
脚手架步距h(m):1.2;立杆纵距la(m):0.6;立杆横距lb(m):0.2 板底支撑连接方式:方木支撑;板底的方木支撑间距距离(m):0.2;
1.3 荷载参数
1、恒荷载:
砼与钢筋自重:25 kN/m3 梁高:1.0 m; 模板自重:0.35 kN/m2 2、活荷载:
施工人员及设备荷载:1 kN/㎡ 振捣砼荷载: 2 kN/㎡ 倾倒砼产生竖向动力荷载:0.7 kN/㎡
1.4 模板面板计算
面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度,取单位宽度1m的面板作为计算单元,按照二跨连续梁、单跨200mm计算。
面板的截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为: W =100×1.52/6 =37.5cm3; I =100×1.53/12 =28.125cm4; 1、荷载计算 ① 恒荷载标准值:
砼与钢筋自重+模板自重:q1 =25×1.0×1.0+0.35×1 = 25.35kN/m; ② 活荷载标准值:
施工人员及设备荷载+振捣砼荷载与倾倒砼荷载较大值:q2 =(1+2)×1= 3.00kN/m; 2、抗弯强度计算
强度计算时,荷载取恒荷载与活荷载设计值。 q=1.2×25.35+1.4×3.00 =34.62kN/m;
Mmax=0.125ql2 =0.125×34.62×0.22 = 0.1731kN·m
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面板抗弯强度设计值[f] (N/m㎡) =15 N/m㎡; 面板弯曲应力按下式计算: σ=
Mmax W
=
0.1731×106 37.5×103
= 4.616 N/㎣ < 15N/㎣
满足要求! 3、刚度计算
梁模板刚度计算时,荷载取标准值q =25.35+3=28.35 kN/m; 面板最大容许挠度值:[ω] = L/250 =200/250 =0.8 mm; 面板弹性模量: E =5500 N/㎣; ω=
0.521ql4 100EI
=
0.521×28.35×2004 100×5500×28.125×104
=0.15mm < 0.8mm
满足要求!
1.5 梁底次龙骨计算
梁底次龙骨按照三等跨连续梁计算,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 截面抵抗矩 W =10.0×5.02/6= 41.67c㎥; 截面惯性矩 I =10.0×5.03/12=104.17cm4; 1、荷载计算 ① 恒荷载标准值:
砼与钢筋自重+模板自重:qk =25×1.0×0.2+0.35×0.2 = 5.07kN/m; ② 活荷载标准值:施工人员及设备荷载+振捣砼荷载与倾倒砼荷载较大值: pk =(1+2)×0.2 = 0.6KN/m; 2、抗弯强度计算
强度计算时,荷载取恒荷载与活荷载设计值。 q = 1.2×5.07+1.4×0.6 = 6.924 KN/m; MMAX=0.1ql2 =0.1×6.924×0.62 =0.249kN·m
最大应力 :
Mmax
σ =
W
0.249×103 41.67
= = 5.98 N/㎣ <[f]= 13N/㎣
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结论:满足要求! 3、刚度计算
梁模板刚度计算时,荷载取标准值q =5.07+0.6=5.67 kN/m;
方木支撑的最大容许挠度 L/150=600/150=4.00mm,并不得大于10 mm。 计算公式如下: ω=
0.677ql4 100EI
=
0.677×5.67×6004 100×10000×104.17×104
=0.48mm < 4mm
结论:满足要求!
1.6 梁底主龙骨计算
本算例主龙骨按照均布荷载作用下的简支梁计算;跨度按照300mm考虑。 主龙骨材料:单钢管φ48×3.5 截面抵拒矩W=5.08c㎥ 截面惯性矩I=12.19cm4 1、荷载计算: ① 恒荷载标准值:
砼与钢筋自重+模板自重:qk =25×1.0×0.6+0.35×0.6 = 15.21kN/m; ② 活荷载标准值:施工人员及设备荷载+振捣砼荷载与倾倒砼荷载较大值: pk =(1+2)×0.6 = 1.8KN/m; 2、抗弯强度计算
主龙骨的抗弯强度设计值[f] (N/㎣) = 205N/㎣; 荷载设计值q=1.2×15.21+1.4×1.8=20.772KN/m M= ql2/8 =20.772×0.32/8=0.234 KN.m 主龙骨的弯曲应力按下式计算: σ=
M W
=
0.234×106 5.08×103
= 46 N/㎣ < 205N/㎣
满足要求! 3、刚度计算
主龙骨的最大容许挠度值:[ω] = l/150 =300/150 = 2.0mm或10mm; 梁模板刚度计算时,荷载取标准值q =15.21+1.8 = 17.01 kN/m;
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ω=5ql4/384EI=5×17.01×3004/(384×210000×12.19×104) = 0.07mm < 4.0mm 满足要求!
1.7 模板支架立杆荷载计算
作用于模板支架的荷载包括恒荷载、活荷载和风荷载。 ① 恒荷载:
脚手架自重(kN):NG1 =0.1489×3.95= 0.588 kN; 模板自重(kN):NG2 =0.35×0.6×0.4=0.084 kN; 钢筋砼梁自重(kN):NG3 =25×1.0×0.4×0.6 =6 kN; 恒荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 6.672kN; ② 活荷载:
施工人员及设备荷载+振捣砼荷载与倾倒砼荷载较大值: 活荷载标准值 NQ =(1+2)×0.6×0.4= 0.72kN; ① 因不考虑风荷载,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = (1.2NG + 1.4NQ )/2 = (1.2×6.672 + 1.4×0.72)/2 = 4.51 kN; 7) 立杆的稳定性验算 立杆的稳定性计算公式: σg=
N φA
≤[f]
其中 N ---- 立杆的轴心压力设计值(kN) :N = 4.51 kN;
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 cm; A ---- 立杆净截面面积(c㎡):A = 4.89 c㎡; W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(c㎥):W= 5.08 c㎥; σ ------- 钢管立杆最大应力计算值 (N/㎣);
[f] ---- 钢管立杆抗压强度设计值 :[f] =205.00 N/㎣; L0 ---- 计算长度 (m);
如果完全参照《扣件式规范》,按下式计算
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L0 = h+2a
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= h+2a=1.5+2×0.1=1.70m L0/i = 1700 / 15.80 =108;
按照长细比的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.530; 钢管立杆受压应力计算值: σg=
N φA
=
4.51×103 0.53×4.89×102
= 17.40 N/㎣ < [f]=205.000 N/㎣
结论:满足要求!
二、板模板及计算
本工程楼板厚度主要为180mm、200mm、220mm。
模板采用15mm胶合板,模板次龙骨采用50*100木方,间距300mm,主龙骨采用钢管,间距800mm。
模板支撑采用扣件式钢管脚手架,支撑架立杆间距800×800,步距1500; 下面以220mm厚的楼板为例进行计算。 1、模板支架参数
脚手架搭设高度H:9.0 m;立杆上端伸出至模板支撑点长度:0.1 m; 脚手架步距h:1.5 m;立杆纵距la:0.8 m;立杆横距lb:0.8 m 顶部采用可调顶托;
板底支撑方式:50×100木方;间距:0.3 m; 2、荷载参数 1)恒荷载:
砼与钢筋自重:25 kN/m3 楼板浇筑厚度:0.22m; 模板自重:0.35 kN/m2 2)活荷载:
施工人员及设备荷载:1 kN/㎡ 振捣砼荷载: 2 kN/㎡ 倾倒砼产生竖向动力荷载:0.7 kN/㎡ 3、模板面板计算
面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度,取单位宽度1m的面板作为计算单元,
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按照三跨连续梁计算。
面板的截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为: W =100×1.5×1.5/6 =37.5cm3; I =100×1.53/12 =28.125cm4; 1)荷载计算: ① 恒荷载标准值:
砼与钢筋自重+模板自重:q1 =25×0.22×1+0.35×1 = 5.85 kN/m; ② 活荷载标准值:
施工人员及设备荷载+振捣砼荷载与倾倒砼荷载较大值:q2 =(1+2)×1= 3.00kN/m; 2)抗弯强度计算
强度计算时,荷载取恒荷载与活荷载设计值。 q=1.2×5.85 +1.4×3.00 =11.22 kN/m;
Mmax=0.1ql2 =0.1×11.22×0.32 = 0.101 kN·m 面板抗弯强度设计值[f] (N/m㎡) =15 N/m㎡; 面板弯曲应力按下式计算: σ=
Mmax W
=
0.101×106 37.5×103
= 2.69 N/㎣ < 15N/㎣
满足要求! 3)刚度计算
刚度计算时,荷载取恒荷载标准值q =5.85kN/m; 面板最大容许挠度值:[ω] = L/250 =300/250 =1.2mm; 面板弹性模量: E =5500 N/㎣; ω=
0.677ql4 100EI
=
0.677×5.85×3004 100×5500×28.125×104
= 0.21 mm < 1.2mm
满足要求! 4、模板次龙骨计算
支撑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: 截面抵抗矩 W =10.0×5.0×5.0/6= 41.67c㎥; 截面惯性矩 I =10.0×5.0×5.0×5.0/12=104.17cm4; 1)荷载计算 ② 恒荷载标准值:
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砼与钢筋自重+模板自重:qk =25×0.3×0.22+0.35×0.3 = 1.755 kN/m; ③ 活荷载标准值:施工人员及设备荷载+振捣砼荷载与倾倒砼荷载较大值: pk =(1+2)×0.3 = 0.9 kN/m; 2)抗弯强度计算
强度计算时,荷载取恒荷载与活荷载设计值。 荷载设计值:q = 1.2×1.755+1.4×0.9 = 3.366 kN/m; MMAX=0.1ql2=0.1×3.366×0.82 = 0.215 KN.m 最大应力 : σ =
Mmax W
=
0.215×103 41.67
= 5.17 N/㎣ <[f]= 13N/㎣
结论:满足要求! 3)刚度计算
刚度计算时,荷载取恒荷载标准值。 计算公式如下: ω=
0.677ql4 100EI
=
0.677×3.366×8004 100×10000×104.17×104
= 0.89 mm
方木支撑的最大容许挠度 L/150=800.0/150=5.33mm,并不得大于10 mm。 0.89 mm < 5.33 mm 结论:满足要求! 5、模板主龙骨计算
主龙骨采用钢管,按照三等跨连续梁计算; 主龙骨材料:钢管φ48×3.5 截面抵拒矩W=5.08c㎥ 截面惯性矩I=12.19cm4 1) 荷载计算
砼与钢筋自重+模板自重:qk =25×0.22×0.8+0.35×0.8 = 4.68 kN/m; 活荷载标准值(施工人员及设备荷载+振捣砼荷载与倾倒砼荷载较大值): pk =(1+2)×0.8 = 2.4 kN/m; 荷载设计值:
荷载设计值:q = 1.2×4.68 +1.4×2.4 = 8.976 kN/m; E = 210000N/ mm2
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2)抗弯强度计算
最大弯矩 Mmax=0.1ql2=0.1×8.976×0.82 = 0.57 kN.m; 主龙骨的抗弯强度设计值[f] (N/㎣) = 205N/㎣; 托梁的弯曲应力按下式计算:
σ=M/W=0.57×106/(5.08×103)= 112.99 N/㎣ < 205N/㎣ 满足要求! 3)刚度计算
刚度计算荷载为砼与钢筋自重+模板自重: qk =25×0.22×0.8+0.35×0.8 = 4.68 kN/m;
托梁的最大容许挠度值:[ω] = l/150 =800/150 = 5.33 mm(不得大于10 mm); 最大变形:
ω=0.667ql4/100EI=0.667×4.68×8004/(100×210000×12.19×104) = 0.51 < 5.33 mm 满足要求!
6、模板支架立杆荷载计算
作用于模板支架的荷载包括恒荷载、活荷载和风荷载。 ① 恒荷载:
脚手架自重(kN):NG1 =0.1489×3.95= 0.588 kN; 模板自重(kN):NG2 =0.35×0.8×0.8=0.224 kN;
钢筋砼楼板自重(kN):NG3 =25×0.8×0.8×0.22 = 3.52 kN; 恒荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 4.332 kN; ② 活荷载:
施工人员及设备荷载+振捣砼荷载与倾倒砼荷载较大值: 活荷载标准值 NQ =(1+2)×0.8×0.8 = 1.92 kN; ③ 因不考虑风荷载,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 1.4NQ = 1.2×4.332 + 1.4×1.92 = 7.8864 kN; 7) 立杆的稳定性验算
按照立杆间距800×800验算。
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立杆的稳定性计算公式: σg=
N φA
≤[f]
其中 N ---- 立杆的轴心压力设计值(kN) :N = 7.8864 kN;
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 cm; A ---- 立杆净截面面积(c㎡):A = 4.89 c㎡; W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(c㎥):W= 5.08 c㎥; σ ------- 钢管立杆最大应力计算值 (N/㎣);
[f] ---- 钢管立杆抗压强度设计值 :[f] =205.00 N/㎣; L0 ---- 计算长度 (m);
如果完全参照《扣件式规范》,按下式计算 L0 = h+2a
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= h+2a=1.5+2×0.1=1.70m L0/i = 1700 / 15.80 = 108 ;
按照长细比的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.530; 钢管立杆受压应力计算值: σg=
N φA
=
7.8864×103 0.53×4.89×102
= 30.4 N/㎣ < [f]=205.000 N/㎣
结论:满足要求!
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