大體積混凝土模板和支架承載力、剛度和整體穩(wěn)固性計算

1、大體積混凝土模板和支架承載力、剛度和整體穩(wěn)固性計算 一.材料參數(shù) 1.支撐架參數(shù) 橫向間距或排距(m):1.00；縱距(m):1.00；步距(m):0.8； 立桿上端伸出至模板支撐點長度(m):0.10；支撐架搭設(shè)高度(m):1.85； 采用的鋼管(mm):48×3.5 ； 扣件連接方式:雙扣件，扣件抗滑承載力系數(shù):0.80； 板底支撐連接方式:方木支撐； 2.荷載參數(shù) 模板與木板自重(kN/m2):0.350；混凝土與鋼筋自重(kN/m3):24.000； 傾倒混凝土荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2):2.000；施工均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2):1.000； 3.木方參數(shù) 木方彈性模量E(

2、N/mm2):9500.000；木方抗彎強(qiáng)度設(shè)計值(N/mm2):13.000； 木方抗剪強(qiáng)度設(shè)計值(N/mm2):1.300；木方的間隔距離(mm):200.000； 木方的截面寬度(mm):50.00；木方的截面高度(mm):100.00； 二、模板支撐方木的計算: 方木按照簡支梁計算，方木的截面力學(xué)參數(shù)為 本算例中，方木的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為: W=5.000×10.000×10.000/6 = 83.33 cm3； I=5.000×10.000×10.000×10.000/12 = 416.67 cm4； 1.荷載的計算：

3、(1)鋼筋混凝土板自重(kN/m)： q1= 24.000×0.200×0.200 = 0.980 kN/m； (2)模板的自重線荷載(kN/m): q2= 0.350×0.200 = 0.070 kN/m ； (3)活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載(kN)： p1 = (1.000+2.000)×1.000×0.200 = 0.600 kN； 2.強(qiáng)度計算: 最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的彎矩和，計算公式如下: 均布荷載 q = 1.2×(1.000 + 0.070) = 1.284 kN/m； 集中

4、荷載 p = 1.4×0.600=0.840 kN； 最大彎距 M = Pl/4 + ql2/8 = 0.840×1.000 /4 + 1.284×1.0002/8 = 0.371 kN.m； 最大支座力 N = P/2 + ql/2 = 0.840/2 + 1.284×1.000/2 = 1.062 kN ； 截面應(yīng)力 = M / w = 0.371×106/83.333×103 = 4.446 N/mm2； 方木的計算強(qiáng)度為 4.446 小13.0 N/mm2,滿足要求! 3.抗剪計算： 最大剪力的計算公式如下:Q = ql/2

5、+ P/2 截面抗剪強(qiáng)度必須滿足:T = 3Q/2bh < T 其中最大剪力: Q = 1.000×1.284/2+0.840/2 = 1.062 kN； 截面抗剪強(qiáng)度計算值 T= 3×1062.000/(2×50.000 ×100.000)=0.319N/mm2； 截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計值 T = 1.300 N/mm2； 方木的抗剪強(qiáng)度為0.319小于 1.300 ，滿足要求! 4.撓度計算: 最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下: 均布荷載 q = q1 + q2 = 1.000+0.070=1.070 kN/m；

6、集中荷載 p = 0.600 kN； 最大變形 V= 5×1.070×1000.0004 /(384×9500.000×4166666.67) + 600.000×1000.0003 /( 48×9500.000×4166666.67) = 0.668 mm； 方木的最大撓度 0.668 小于 1000.000/250,滿足要求! 三、木方支撐鋼管計算: 支撐鋼管按照集中荷載作用下的三跨連續(xù)梁計算； 集中荷載P取縱向板底支撐傳遞力，P = 1.284×1.000 + 0.840 = 2.124 kN； 最大彎矩 M

7、max = 1.020 kN.m ； 最大變形 Vmax = 2.837 mm ； 最大支座力 Qmax = 11.640 kN ； 截面應(yīng)力 = 1.020×106/5080.000=200.718 N/mm2 ； 支撐鋼管的計算強(qiáng)度小于 205.000 N/mm2,滿足要求! 支撐鋼管的最大撓度小于1000.000/150與10 mm,滿足要求! 四、扣件抗滑移的計算: 按照建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范雙扣件承載力設(shè)計值取16.00kN， 按照扣件抗滑承載力系數(shù)0.80，該工程實際的旋轉(zhuǎn)雙扣件承載力取值為12.80kN 。 縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計值 R=

8、 11.640 kN； R < 12.80 kN,所以雙扣件抗滑承載力的設(shè)計計算滿足要求! 五、模板支架荷載標(biāo)準(zhǔn)值(軸力): 作用于模板支架的荷載包括靜荷載、活荷載和風(fēng)荷載。 1.靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值包括以下內(nèi)容： (1)腳手架的自重(kN)： NG1 = 0.125×6.680 = 0.834 kN； 鋼管的自重計算參照扣件式規(guī)范附錄A 雙排架自重標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)計人員可根據(jù)情況修改。 (2)模板的自重(kN)： NG2 = 0.350×1.000×1.000 = 0.350 kN； (3)鋼筋混凝土自重(kN)： NG3 = 25.000×0.200

9、5;1.000×1.000 = 5.000 kN； 經(jīng)計算得到，靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值 NG = NG1+NG2+NG3 = 6.184 kN； 2.活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載。 經(jīng)計算得到，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 NQ = (1.000+2.000 ) ×1.000×1.000 = 3.000 kN； 3.不考慮風(fēng)荷載時,立桿的軸向壓力設(shè)計值計算公式 N = 1.2NG + 1.4NQ = 11.620 kN； 六、立桿的穩(wěn)定性計算: 立桿的穩(wěn)定性計算公式: 其中 N - 立桿的軸心壓力設(shè)計值(kN) ：N = 11.620 kN； - 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),

10、由長細(xì)比 lo/i 查表得到； i - 計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑(cm) ：i = 1.58 cm； A - 立桿凈截面面積(cm2)：A = 4.89 cm2； W - 立桿凈截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=5.08 cm3； - 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度計算值 (N/mm2)； f- 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計值 ：f =205.000 N/mm2； Lo- 計算長度 (m)； 如果完全參照扣件式規(guī)范，由公式(1)或(2)計算 lo = k1uh (1) lo = (h+2a) (2) k1- 計算長度附加系數(shù)，取值為1.155； u - 計算長度系數(shù)，參照扣件式規(guī)范表5.3.3；u = 1.700；

11、a - 立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度；a = 0.100 m； 公式(1)的計算結(jié)果： 立桿計算長度 Lo = k1uh = 1.155×1.700×1.600 = 3.142 m； Lo/i = 3141.600 / 15.800 = 199.000 ； 由長細(xì)比 Lo/i 的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)= 0.182 ； 鋼管立桿受壓強(qiáng)度計算值 ；=11620.397/（0.182×489.000） = 130.569 N/mm2； 立桿穩(wěn)定性計算 = 130.569 N/mm2 小于 f = 205.000滿足要求！ 公式(2)的計算結(jié)

12、果： 立桿計算長度 Lo = h+2a = 1.600+0.100×2 = 1.800 m； Lo/i = 1800.000 / 15.800 = 114.000 ； 由長細(xì)比 Lo/i 的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)= 0.489 ； 鋼管立桿受壓強(qiáng)度計算值 ；=11620.397/（0.489×489.000） = 48.596 N/mm2； 立桿穩(wěn)定性計算 = 48.596 N/mm2 小于 f = 205.000滿足要求！ 如果考慮到高支撐架的安全因素，適宜由公式(3)計算 lo = k1k2(h+2a) (3) k1 - 計算長度附加系數(shù)按照表1取值1.18

13、5； k2 - 計算長度附加系數(shù)，h+2a = 1.800 按照表2取值1.009 ； 公式(3)的計算結(jié)果： 立桿計算長度 Lo = k1k2(h+2a) = 1.185×1.009×(1.600+0.100×2) = 2.152 m； Lo/i = 2152.197 / 15.800 = 136.000 ； 由長細(xì)比 Lo/i 的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)= 0.367 ； 鋼管立桿受壓強(qiáng)度計算值 ；=11620.397/（0.367×489.000） = 64.751 N/mm2； 立桿穩(wěn)定性計算 = 64.751 N/mm2 小于 f =

14、 205.000滿足要求！ 模板承重架應(yīng)盡量利用剪力墻或柱作為連接連墻件，否則存在安全隱患。 以上表參照 : 扣件式鋼管模板高支撐架設(shè)計和使用安全。 七、支撐架的構(gòu)造和施工要求工程經(jīng)驗: 除了要遵守扣件架規(guī)范的相關(guān)要求外，還要考慮以下內(nèi)容 1.模板支架的構(gòu)造要求： a.支撐架可以根據(jù)設(shè)計荷載采用單立桿或雙立桿； b.立桿之間必須按步距滿設(shè)雙向水平桿，確保兩方向足夠的設(shè)計剛度； c.荷載相差較大時，可以采用不同的立桿間距，但只宜在一個方向變距、而另一個方向不變。 2.立桿步距的設(shè)計： a.當(dāng)架體構(gòu)造荷載在立桿不同高度軸力變化不大時，可以采用等步距設(shè)置； b.當(dāng)中部有加強(qiáng)層或支架很高，軸力沿高度分

15、布變化較大，可采用下小上大的變步距設(shè)置，但變化不要過多； c.高支撐架步距以0.9-1.5m為宜，不宜超過1.5m。 3.整體性構(gòu)造層的設(shè)計： a.當(dāng)支撐架高度20m或橫向高寬比6時，需要設(shè)置整體性單或雙水平加強(qiáng)層； b.單水平加強(qiáng)層可以每4-6米沿水平結(jié)構(gòu)層設(shè)置水平斜桿或剪刀撐，且須與立桿連接，設(shè)置斜桿層數(shù)要大于水平框格總數(shù)的1/3； c.雙水平加強(qiáng)層在支撐架的頂部和中部每隔10-15m設(shè)置，四周和中部每10-15m設(shè)豎向斜桿，使其具有較大剛度和變形約束的空間結(jié)構(gòu)層； d.在任何情況下，高支撐架的頂部和底部必須設(shè)水平加強(qiáng)層。 4.頂部支撐點的設(shè)計： a.最好在立桿頂部設(shè)置支托板，其距離支架頂層橫桿的高度不宜大于400mm； b.頂部支撐點位于頂層橫桿時，應(yīng)靠近立桿，且不宜大于200mm； c.支撐橫桿與立桿的連接扣件應(yīng)進(jìn)行抗滑驗算，當(dāng)設(shè)計荷載N12kN時，可用雙扣件；大于12kN時應(yīng)用頂托方式。 5.支撐架搭設(shè)的要求： a.嚴(yán)格按照設(shè)計尺寸搭設(shè)，立桿和水平桿的接頭均應(yīng)錯開在不同的框格層中設(shè)置； b.確保立桿的垂直偏差和橫桿的水平偏差小于