这里收集了三篇《扣件钢管楼板模板支架计算书》,分别为:
1、扣件钢管楼板模板支架计算书《建筑施工脚手架安全技术统一标准》gb51210-2016,计算软件为:pkpm软件出品 安全设施计算软件
2、扣件钢管楼板模板支架计算书《建筑施工模板安全技术规范》,计算软件为:pkpm软件出品 安全设施计算软件
扣件钢管楼板模板支架计算书
依据规范:
《建筑施工脚手架安全技术统一标准》gb51210-2016
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》jgj 130-2011
《建筑施工模板安全技术规范》jgj 162-2008
《建筑结构荷载规范》gb50009-2012
《钢结构设计标准》gb50017-2017
《混凝土结构设计规范》gb50010-2010
《建筑地基基础设计规范》gb50007-2011
《建筑施工木脚手架安全技术规范》jgj 164-2008
计算参数:
钢管强度为205.0 n/mm2,钢管强度折减系数取1.00。
模板支架搭设高度为3.5m,
立杆的纵距 b=0.90m,立杆的横距 l=0.90m,立杆的步距 h=1.50m。
面板厚度13mm,剪切强度1.4n/mm2,抗弯强度15.0n/mm2,弹性模量6000.0n/mm2。
内龙骨采用40.×70.mm木方,间距150mm,
木方剪切强度1.3n/mm2,抗弯强度15.0n/mm2,弹性模量9000.0n/mm2。
梁顶托采用双钢管φ48×2.6mm。
模板自重0.30kn/m2,混凝土钢筋自重24.00kn/m3。
施工均布荷载标准值2.50kn/m2,堆放荷载标准值0.00kn/m2。
扣件计算折减系数取1.00。
按照gb51210规范6.1.11条规定确定荷载组合分项系数如下:
由可变荷载效应控制的组合s=1.2×(24.00×0.10 0.30) 1.40×2.50=6.740kn/m2
由永久荷载效应控制的组合s=1.35×24.00×0.10 0.7×1.40×2.50=5.690kn/m2
由于可变荷载效应控制的组合s最大,
永久荷载分项系数取1.2,可变荷载分项系数取1.40
采用的钢管类型为φ48×2.6,钢管惯性矩计算采用 i=π(d4-d4)/64,抵抗矩计算采用 w=π(d4-d4)/32d。
一、模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算。
静荷载标准值 q1 = 24.000×0.100×1.000 0.300×1.000=2.700kn/m
活荷载标准值 q2 = (0.000 2.500)×1.000=2.500kn/m
面板的截面惯性矩i和截面抵抗矩w分别为:
本算例中,截面惯性矩i和截面抵抗矩w分别为:
截面抵抗矩 w = 28.17cm3;
截面惯性矩 i = 18.31cm4;
(1)抗弯强度计算
f = γ0m / w < [f]
其中 f —— 面板的抗弯强度计算值(n/mm2);
γ0 —— 结构重要性系数;
m —— 面板的最大弯矩(n.mm);
w —— 面板的净截面抵抗矩;
[f] —— 面板的抗弯强度设计值,取15.00n/mm2;
m = 0.100ql2
其中 q —— 荷载设计值(kn/m);
经计算得到 m = 0.100×(1.20×2.700 1.40×2.500)×0.150×0.150=0.015kn.m
经计算得到面板抗弯计算强度 f = γ0m/w = 1.00×0.015×1000×1000/28167=0.538n/mm2
面板的抗弯强度验算 f < [f],满足要求!
(2)抗剪计算
t = 3γ0q/2bh < [t]
其中最大剪力 q=0.600×(1.20×2.700 1.40×2.500)×0.150=0.607kn
截面抗剪强度计算值 t=3×1.00×607.0/(2×1000.000×13.000)=0.070n/mm2
截面抗剪强度设计值 [t]=1.40n/mm2
面板抗剪强度验算小于 [t],满足要求!
(3)挠度计算
v = 0.677ql4 / 100ei < [v] = l / 250
面板最大挠度计算值 v = 0.677×2.700×1504/(100×6000×183083)=0.008mm
面板的最大挠度小于150.0/250,满足要求!
二、模板支撑龙骨的计算
龙骨按照均布荷载计算。
1.荷载的计算
(1)钢筋混凝土板自重(kn/m):
q11 = 24.000×0.100×0.150=0.360kn/m
(2)模板的自重线荷载(kn/m):
q12 = 0.300×0.150=0.045kn/m
(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kn/m):
经计算得到,活荷载标准值 q2 = (2.500 0.000)×0.150=0.375kn/m
静荷载 q1 = 1.20×0.360 1.20×0.045=0.486kn/m
活荷载 q2 = 1.40×0.375=0.525kn/m
计算单元内的龙骨集中力为(0.525 0.486)×0.900=0.910kn
2.龙骨的计算
按照三跨连续梁计算,计算公式如下:
均布荷载 q = p/l = 0.910/0.900=1.011kn/m
最大弯矩 m = 0.1ql2=0.1×1.01×0.90×0.90=0.082kn.m
最大剪力 q=0.6ql = 0.6×0.900×1.011=0.546kn
最大支座力 n=1.1ql = 1.1×0.900×1.011=1.001kn
龙骨的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩i和截面抵抗矩w分别为:
截面抵抗矩 w = 32.67cm3;
截面惯性矩 i = 114.33cm4;
(1)龙骨抗弯强度计算
抗弯计算强度 f = γ0m/w = 1.00×0.082×106/32666.7=2.51n/mm2
龙骨的抗弯计算强度小于15.0n/mm2,满足要求!
(2)龙骨抗剪计算
最大剪力的计算公式如下:
q = 0.6ql
截面抗剪强度必须满足:
t = 3γ0q/2bh < [t]
截面抗剪强度计算值 t=3×1.00×545.94/(2×40.00×70.00)=0.292n/mm2
截面抗剪强度设计值 [t]=1.30n/mm2
龙骨的抗剪强度计算满足要求!
(3)龙骨挠度计算
挠度计算按照规范要求采用静荷载标准值,
均布荷载通过变形受力计算的最大支座力除以龙骨计算跨度(即龙骨下小横杆间距)
得到q=0.405kn/m
最大变形v=0.677ql4/100ei=0.677×0.405×900.04/(100×9000.00×1143333.0)=0.175mm
龙骨的最大挠度小于900.0/400(木方时取250),满足要求!
三、托梁的计算
托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。
集中荷载取次龙骨的支座力 p= 1.001kn
均布荷载取托梁的自重 q= 0.070kn/m。
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
经过计算得到最大弯矩 m= 0.553kn.m
经过计算得到最大支座力 f= 6.683kn
经过计算得到最大变形 v= 0.316mm
顶托梁的截面力学参数为
截面抵抗矩 w = 7.99cm3;
截面惯性矩 i = 19.17cm4;
(1)顶托梁抗弯强度计算
抗弯计算强度 f = γ0m/w = 1.00×0.553×106/7988.0=65.93n/mm2
顶托梁的抗弯计算强度小于205.0n/mm2,满足要求!
(2)顶托梁挠度计算
最大变形 v = 0.316mm
顶托梁的最大挠度小于900.0/400,满足要求!
四、扣件抗滑移的计算
顶托类型立杆因轴心受力,不需要计算扣件抗滑移。
五、模板支架荷载标准值(立杆轴力)
作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
1.静荷载标准值包括以下内容:
(1)脚手架的自重(kn):
ng1 = 0.110×3.500=0.385kn
(2)模板的自重(kn):
ng2 = 0.300×0.900×0.900=0.243kn
(3)钢筋混凝土楼板自重(kn):
ng3 = 24.000×0.100×0.900×0.900=1.944kn
经计算得到,静荷载标准值 ng = (ng1 ng2 ng3)= 2.572kn。
2.活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。
经计算得到,活荷载标准值 nq = (2.500 0.000)×0.900×0.900=2.025kn
3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
n = 1.20ng 1.40nq
六、立杆的稳定性计算
1、按扣件脚手架规范计算立杆稳定性:
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
其中 n —— 立杆的轴心压力设计值,
顶部立杆 n = 5.684kn,非顶部立杆 n = 5.922kn
φ —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到;
i —— 计算立杆的截面回转半径 (cm);i = 1.61
a —— 立杆净截面面积 (cm2); a = 3.71
w —— 立杆净截面抵抗矩(cm3);w = 3.99
σ —— 钢管立杆抗压强度计算值 (n/mm2);
[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值,[f] = 205.00n/mm2;
l0 —— 计算长度 (m);
参照《扣件式规范》2011,由公式计算
顶部立杆段:l0 = ku1(h 2a) (1)
非顶部立杆段:l0 = ku2h (2)
k —— 计算长度附加系数,按照表5.4.6取值为1.155,当允许长细比验算时k取1;
u1,u2 —— 计算长度系数,参照《扣件式规范》附录c表;
a —— 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a = 0.20m;
顶部立杆段:a=0.2m时,u1=1.540,l0=3.380m;
λ=3380/16.1=210.201
允许长细比(k取1) λ0=210.201/1.155=181.992 <210 长细比验算满足要求!
φ=0.164
σ=1.00×5684/(0.164×370.8)=93.461n/mm2
a=0.5m时,u1=1.215,l0=3.508m;
λ=3508/16.1=218.211
允许长细比(k取1) λ0=218.211/1.155=188.927 <210 长细比验算满足要求!
φ=0.153
σ=1.00×5684/(0.153×370.8)=99.963n/mm2
依据规范做承载力插值计算 a=0.200时,σ=93.461n/mm2,不考虑风荷载时,顶部立杆的稳定性计算 σ< [f],满足要求!
非顶部立杆段:u2=1.951,l0=3.380m;
λ=3380/16.1=210.237
允许长细比(k取1) λ0=210.237/1.155=182.023 <210 长细比验算满足要求!
φ=0.164
σ=1.00×5922/(0.164×370.8)=97.372n/mm2,不考虑风荷载时,非顶部立杆的稳定性计算 σ< [f],满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 mw计算公式
mw=1.4×0.6wklah2/10
其中 wk —— 风荷载标准值(kn/m2);
wk=uz×us×w0 = 0.300×1.280×1.200=0.461kn/m2
h —— 立杆的步距,1.50m;
la —— 立杆纵向间距(梁截面方向),0.90m;
lb —— 立杆横向间距,0.90m;
nw —— 考虑风荷载时,立杆的轴心压力最大值;
风荷载产生的弯矩 mw=1.4×0.6×0.461×0.900×1.500×1.500/10=0.078kn.m;
风荷载设计值产生的立杆段轴力 nwk计算公式
nwk=(6n/(n 1)(n 2))*mtk/b
其中 mtk —— 模板支撑架计算单元在风荷载作用下的倾覆力矩标准值(kn.m),由公式计算:mtk = 0.5h2lawfk hlahmwmk
b —— 模板支撑架横向宽度(m);
n —— 模板支撑架计算单元立杆横向跨数;
hm —— 模板支撑架顶部竖向栏杆围挡(模板)的高度(m)。
mtk = 0.461×3.5×0.90×(0.5×3.5 0.60)=3.411kn.m
nwk = 6×8/(8 1)/(8 2)×(3.411/7.20)=0.253kn
nw —— 考虑风荷载时,立杆的轴心压力最大值;
顶部立杆nw=1.200×2.374 1.400×2.025 1.4×0.6×1.400×0.078=5.896kn
非顶部立杆nw=1.200×2.572 1.400×2.025 1.4×0.6×1.400×0.078=6.134kn
顶部立杆段:a=0.2m时,u1=1.540,l0=3.380m;
λ=3380/16.1=210.201
允许长细比(k取1) λ0=210.201/1.155=181.992 <210 长细比验算满足要求!
φ=0.164
σ=1.00×5896/(0.164×370.8) 1.00×78000/3994=116.576n/mm2
a=0.5m时,u1=1.215,l0=3.508m;
λ=3508/16.1=218.211
允许长细比(k取1) λ0=218.211/1.155=188.927 <210 长细比验算满足要求!
φ=0.153
σ=1.00×5896/(0.153×370.8) 1.00×78000/3994=123.320n/mm2
依据规范做承载力插值计算 a=0.200时,σ=116.576n/mm2,考虑风荷载时,顶部立杆的稳定性计算 σ< [f],满足要求!
非顶部立杆段:u2=1.951,l0=3.38m;
λ=3380/16.1=210.237
允许长细比(k取1) λ0=210.237/1.155=182.023 <210 长细比验算满足要求!
φ=0.164
σ=1.00×6134/(0.164×370.8) 1.00×78000/3994=120.486n/mm2
考虑风荷载时,非顶部立杆的稳定性计算 σ< [f],满足要求!
2、按模板规范计算立杆稳定性:
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
其中 n —— 立杆的轴心压力设计值,n = 5.92kn
i —— 计算立杆的截面回转半径,i=1.61cm;
a —— 立杆净截面面积,a=3.708cm2;
w —— 立杆净截面模量(抵抗矩),w=3.994cm3;
[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值,[f] = 205.00n/mm2;
a —— 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度,a=0.20m;
h —— 最大步距,h=1.50m;
l0 —— 计算长度,取1.500 2×0.200=1.900m;
λ —— 长细比,为1900/16.1=118 <150 满足要求!
φ —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到0.464;
经计算得到σ=1.00×5922/(0.464×370.8)=34.383n/mm2,不考虑风荷载时立杆的稳定性计算 σ < [f],满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 mw计算公式
mw=1.4×0.6wklah2/10
其中 wk —— 风荷载标准值(kn/m2);
wk=uz×us×w0 = 0.300×1.280×1.200=0.461kn/m2
h —— 立杆的步距,1.50m;
la —— 立杆纵向间距(梁截面方向),0.90m;
lb —— 立杆横向间距,0.90m;
风荷载产生的弯矩 mw=1.4×0.6×0.461×0.900×1.500×1.500/10=0.078kn.m;
风荷载设计值产生的立杆段轴力 nwk计算公式
nwk=(6n/(n 1)(n 2))*mtk/b
其中 mtk —— 模板支撑架计算单元在风荷载作用下的倾覆力矩标准值(kn.m),由公式计算:mtk = 0.5h2lawfk hlahmwmk
b —— 模板支撑架横向宽度(m);
n —— 模板支撑架计算单元立杆横向跨数;
hm —— 模板支撑架顶部竖向栏杆围挡(模板)的高度(m)。
mtk = 0.461×3.5×0.90×(0.5×3.5 0.60)=3.411kn.m
nwk = 6×8/(8 1)/(8 2)×(3.411/7.20)=0.253kn
nw —— 考虑风荷载时,立杆的轴心压力最大值;
nw = 1.200×2.572 1.400×2.025 1.4×0.6×0.253=6.134kn
经计算得到σ=1.00×6134/(0.464×370.8) 1.00×78000/3994=55.240n/mm2
考虑风荷载时立杆的稳定性计算 σ < [f],满足要求!
架体尽量利用已有结构进行拉结(如剪力墙或柱等),增强架体的稳定性,加强架体施工安全措施。
七、模板支架整体稳定性计算
依据规范gb51210-2016,模板支架应进行整体抗倾覆验算。
支架的抗倾覆验算应满足下式要求:
mt
式中: mt-支架的倾覆力矩设计值;
mr-支架的抗倾覆力矩设计值。
抗倾覆力矩:
mr=7.2002×0.900×(0.475 0.300) 2×(0.000×7.200×0.900)×7.200/2=36.193kn.m
倾覆力矩:
mt=3×1.000×3.411 = 10.233kn.m
模板支架整体抗倾覆验算 mt < mr,满足整体稳定性要求!
楼板强度的计算
1.计算楼板强度说明
验算楼板强度时按照最不利考虑,楼板的跨度取8.00m,楼板承受的荷载按照线均布考虑。
依据规范《混凝土结构工程施工规范》gb50666,底模拆除时混凝土强度需达到设计混凝土强度等级值的百分率为75.0%。
宽度范围内配筋3级钢筋,配筋面积as=4320.0mm2,fy=360.0n/mm2。
板的截面尺寸为 b×h=8000mm×180mm,截面有效高度 h0=160mm。
按照楼板每7天浇筑一层,所以需要验算7天、14天、21天…的
承载能力是否满足荷载要求,其计算简图如下:
2.计算楼板混凝土7天的强度是否满足承载力要求
楼板计算长边8.90m,短边8.90×0.90=8.00m,
楼板计算范围内摆放10×9排脚手架,将其荷载转换为计算宽度内均布荷载。
第2层楼板所需承受的荷载为
q=1×1.20×(0.30 24.00×0.10)
1×1.20×(0.39×10×9/8.90/8.00)
1.40×2.50 = 7.33kn/m2
计算单元板带所承受均布荷载q=8.00×7.33=58.60kn/m
板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算
mmax=0.0626×ql2=0.0626×58.60×8.002=234.76kn.m
按照混凝土的强度换算
得到7天后混凝土强度达到58.40%,c30.0混凝土强度近似等效为c17.5。
混凝土轴心抗压强度设计值为fc=8.35n/mm2
则可以得到矩形截面相对受压区高度:
ξ= asfy/bh0fc = 4320.00×360.00/(8000.00×160.00×8.35)=0.15
根据公式 αs=ξ(1-0.5ξ)可求得钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力计算系数为:
αs=0.139
此层楼板所能承受的最大弯矩为:
m1=αsbh02fc = 0.139×8000.000×160.0002×8.4×10-6=237.7kn.m
结论:
(1)由于∑mi=237.72=237.72 > mmax = 234.76
第7天以后的各层楼板强度和足以承受以上楼层传递下来的荷载。
(2)混凝土强度达到58.40% < 75.00%,不满足混凝土结构工程施工规范要求。
所以,第2层以下的模板支撑必须保存。
3.计算楼板混凝土14天的强度是否满足承载力要求
楼板计算长边8.90m,短边8.90×0.90=8.00m,
楼板计算范围内摆放10×9排脚手架,将其荷载转换为计算宽度内均布荷载。
第3层楼板所需承受的荷载为
q=1×1.20×(0.30 24.00×0.10)
1×1.20×(0.30 24.00×0.18)
2×1.20×(0.39×10×9/8.90/8.00)
1.40×2.50 = 13.45kn/m2
计算单元板带所承受均布荷载q=8.00×13.45=107.62kn/m
板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算
mmax=0.0626×ql2=0.0626×107.62×8.002=431.19kn.m
按照混凝土的强度换算
得到14天后混凝土强度达到79.20%,c30.0混凝土强度近似等效为c23.8。
混凝土轴心抗压强度设计值为fc=11.33n/mm2
则可以得到矩形截面相对受压区高度:
ξ= asfy/bh0fc = 4320.00×360.00/(8000.00×160.00×11.33)=0.11
根据公式 αs=ξ(1-0.5ξ)可求得钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力计算系数为:
αs=0.104
此层楼板所能承受的最大弯矩为:
m2=αsbh02fc = 0.104×8000.000×160.0002×11.3×10-6=241.2kn.m
结论:
(1)由于∑mi=237.72 241.22=478.95 > mmax = 431.19
第14天以后的各层楼板强度和足以承受以上楼层传递下来的荷载。
(2)混凝土强度达到79.20% ≥ 75.00%,满足混凝土结构工程施工规范要求。
所以,第3层以下的模板支撑可以拆除。
钢管楼板模板支架计算满足要求!
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